《植物的营养成分》课件.ppt
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1、植物的营养成分PPT课件2(一)、植物体的组成成分新鲜植株 烘干75C 7595水分 525干物质 95以气体挥发 煅烧 5灰分(成分复杂)525C 一 植物体的组成成分3一 植物体的组成成分4(二)、影响植物体内矿质元素种类和 含量的因素1.遗传因素如:禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等。2.环境条件(生长环境)如:盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多。一 植物体的组成成分5(一)、植物必需营养元素的标准及种类1 标准(Arnon&Stout,1939)(定义)(1)这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺
2、少该元素,植物就不能完成其生活史必要性(2)这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时,植物会表现出特有的症状,只有补充这种元素后症状才能减轻或消失专一性(3)这种元素必须直接参与植物的代谢作用,对植物起直接的营养作用,而不是改善环境的间接作用直接性2 种类和含量目前已确认的有17种二 植物的必需营养元素6正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量元素 符号 mol/克(干重)mg/kg%Mo 0.001 0.1 -Cu 0.1 0.6 -Zn 0.30 20 -Mn 1.0 50 -Fe 2.0 100 -B 2.0 20 -Cl 3.0 100 -S 3.0 -0.1P 60 -0.
3、2Mg 80 -0.2Ca 125 -0.5K 250 -1.0N 1000 -1.5O 30000 -45C 40000 -45H 60000 -6钼铜锌锰铁硼氯硫磷镁钙钾氮氧碳氢1987 镍 Ni1.1确定年份1939193119261922184419231954183918391839183918391804最早1800最早7(二)、必需营养元素的分组和来源C、H、O 天然营养元素 非矿质元素 来自空气和水大量元素N、P、K 植物营养三要素(0.1%以上)或肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素矿质元素微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、来自土壤(0.1%以下)B、Mo、Cl、(Ni)(S部分
4、来自空气)二 植物的必需营养元素8CO2 O2 SO2H2OO2MineralNutrients植物养分来源示意图二 植物的必需营养元素9(三)、必需营养元素的主要功能第一类:C、H、O、N、S1.组成有机体的结构物质和生活物质2.组成酶促反应的原子基团第二类:P、B、(Si)1.形成连接大分子的酯键2.储存及转换能量第三类:K、Mg、Ca、Mn、Cl1.维护细胞内的有序性,如渗透调节、电性 平衡等二 植物的必需营养元素102.活化酶类3.稳定细胞壁和生物膜构型第四类:Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1.组成酶辅基2.组成电子转移系统植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的外部形态表现出来。而当植
5、物缺乏或过量吸收某一元素时,会出现特定的外部症状,这些症状统称为“植物营养失调症”,包括“营养元素缺乏症”和“元素毒害症”。水稻缺铁水稻铁毒二 植物的必需营养元素11(四)、必需营养元素间的相互关系1.同等重要律植物必需营养元素在植物体内的 数量不论多少都是同等重要的生产上要求:平衡供给养分2.不可代替律植物的每一种必需营养元素都有 特殊的功能,不能被其它元素所 代替生产上要求:全面供给养分二 植物的必需营养元素12(一)、有益元素的概念 某些元素适量存在时能促进植物的生长发育;或者是某些特定的植物在某些特定条件下所必需的,这些类型的元素称为“有益元素”,也称“农学必需元素”。三 植物的有益元
6、素13(二)、有益元素在植物体内的含量、分布和形态元素元素含含 量量分分 布布形形 态态硅硅(Si)莎草科莎草科,禾本科禾本科:10-15旱地禾本科等:旱地禾本科等:1-3豆科植物等:豆科植物等:1SiO2:细胞壁:细胞壁,细胞间隙细胞间隙,导管导管无定型硅胶无定型硅胶,多多聚硅酸聚硅酸,胶状硅胶状硅酸酸,单硅酸单硅酸钠钠(Na)平均含量:平均含量:0.1 甜菜甜菜:3-4牧草:牧草:20-2 000 mg/Kg因植物而异因植物而异离子态离子态(Na+)钴钴(Co)平均含量:平均含量:0.02-0.5mg/Kg豆科植物豆科植物:0.24-0.52mg/Kg离子态离子态硒硒(Se)高硒累积型:数
7、千高硒累积型:数千mg/Kg非硒累积型:非硒累积型:叶、茎、叶、茎、根根无机态(无机态(SeO42-)有机态有机态挥发态挥发态铝铝(Al)一般含量:一般含量:20-200mg/Kg铝累积型:铝累积型:0.1%非累积型:非累积型:叶部叶部老叶老叶幼叶幼叶离子态离子态(Al3+)三 植物的有益元素14(三)、有益元素的生理功能元素元素主要生理功能主要生理功能主要受益植物主要受益植物硅硅(Si)参与细胞壁的组成参与细胞壁的组成(增强植物的硬度增强植物的硬度);影响植物光合作用与蒸腾作用影响植物光合作用与蒸腾作用;提高植物的抗逆性提高植物的抗逆性;与其它养分相互作用与其它养分相互作用禾本科植物禾本科植
8、物(如如水稻水稻、小麦、大麦、小麦、大麦)钠钠(Na)刺激植物生长刺激植物生长;调节细胞渗透压调节细胞渗透压;影响植物水分平衡与细胞伸展影响植物水分平衡与细胞伸展;代替钾代替钾行使营养功能行使营养功能,如如部分酶激活部分酶激活等等C4或或CAM类植物类植物(如如甜菜甜菜等等)钴钴(Co)参与豆科植物根瘤固氮参与豆科植物根瘤固氮;调节酶或激素活性调节酶或激素活性,刺激植物生长刺激植物生长;稳定叶绿素稳定叶绿素豆科豆科固氮植物固氮植物(必需必需)硒硒(Se)刺激植物生长刺激植物生长;增强植物体的抗氧化作用增强植物体的抗氧化作用百合科、十字花科、豆百合科、十字花科、豆科、禾本科科、禾本科(低浓度低浓
9、度)铝铝(Al)刺激植物生长刺激植物生长;影响植物颜色影响植物颜色;某些酶的激活剂某些酶的激活剂喜酸性植物喜酸性植物(如如茶树茶树)三 植物的有益元素15 硅主要通过在叶表皮层沉积而影响叶片的直立度(Marschner H,高等植物的矿质营养,2001)。施硅能改善水稻株型,使叶与茎夹角减小,叶片挺立(冯元琦,2000;管恩太等,2000),使稻田通风透光,提高光合效率。三 植物的有益元素16本节小结:1.1.植物体的组成成分植物体的组成成分2.2.植物的必需营养元素植物的必需营养元素(掌握掌握)3.3.植物的有益元素植物的有益元素17本节复习题:1.影响植物体中矿质元素含量的因素主要是 遗传
10、因素和 环境条件 。2.植物必需营养元素的判断标准可概括为 必要 性、专一 性和 直接 性。3.植物必需营养元素有 17 种,其中 NPK 称为植物营养三要素或肥料三要素。4.植物必需营养元素间的相互关系表现为同等重要 和 不可代替 。5.植物的有益元素中,Si 对于水稻、Na 对于甜菜、Co 对于豆科作物、AI 对于茶树均是有益的。18第二节第二节 植物对养分的吸收植物对养分的吸收 主要内容主要内容基本要求基本要求 养分离子向根部迁移养分离子向根部迁移 了解了解 植物根系对养分的吸收植物根系对养分的吸收 掌握掌握 根对有机态养分的吸收根对有机态养分的吸收 了解了解 植物叶部对养分的吸收植物叶
11、部对养分的吸收 掌握掌握19吸收的含义:植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分确切的吸收指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程根系对养分吸收的过程包括:1.养分向根表面的迁移2.养分进入质外体3.养分进入共质体 20123土壤根地上部(1.截获 2.质流 3.扩散)一、土壤养分向根表面迁移植物根获取土壤养分的模式图21(一)截获(Interception)1.定义:是指植物根系在生长过程中直接接触养分 而使养分转移至根表的过程。2.实质:接触交换3.数量:约占1,远小于植物的需要(二)质流(Mass flow)1.定义:是指由于水分吸收形成的水
12、流而引起养分 离子向根表迁移的过程。2.影响因素:与蒸腾作用呈正相关 与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关一、土壤养分向根表面迁移22(三)扩散(Diffusion)1.定义:是指由于植物根系对养分离子的吸收,导 致根表离子浓度下降,从而形成土体根 表之间的浓度梯度,使养分离子从浓度高 的土体向浓度低的根表迁移的过程。2.影响因素:土壤水分含量 养分离子的扩散系数:NO3-K+H2PO4-土壤质地 土壤温度一、土壤养分向根表面迁移23问题:植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面?1.截获:钙、镁(少部分)2.质流:氮(硝态氮)、钙、镁、硫3.扩散:氮、磷、钾24(一)质外体和共质体的概念
13、对于植物的吸收和运输而言,植物体可以分为二部分:1.质外体(Apoplast)指细胞原生质膜以外的空间,包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。2.共质体(Symplast)指原生质膜以内的物质和空间,包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。胞间连丝相邻细胞之间的原生质丝,是细胞之间物质运输的主要通道。二、植物根系对离子态养分的吸收25Apoplast:cell walls&spaces between cells(intercellular spaces);filled with air&waterCell walls二、植物根系对离子态养分的吸收26(二)养分进入质外体由于质外体与外界相通,养分离子
14、能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入质外体也被称作自由空间(也称表观自由空间AFS或外层空间)自由空间是指根部某些组织或细胞能允许外部溶液通过自由扩散而进入的那些区域,包括细胞间隙、细胞壁到原生质膜之间的空隙二、植物根系对离子态养分的吸收27(三)养分进入共质体养分需要通过原生质膜才能进入共质体原生质膜的特点:具有选择透性的生物半透膜原生质膜的结构:“流动镶嵌模型”生物膜的流动镶嵌模型二、植物根系对离子态养分的吸收28原生质膜是一个 具有精密结构的屏障,对不同的物质具有 不同的透性。一些 亲脂性非极性分子或不带电的极性小分子能溶于双层磷脂层中,因而能以扩散的形式透过质膜。而极性大分子或带电离
15、子则要借助膜上的某些物质才能透过。这种借助膜上物质进行穿透的过程叫运输(transport)。对植物而言,习惯上也叫吸收(absorption)。二、植物根系对离子态养分的吸收291.被动吸收(passive absorption)定义:膜外养分顺浓度梯度(分子)或电化学势梯度(离子)、不需消耗代谢能量而自发地(即没有选择性地)进 入原生质膜的过程。二、植物根系对离子态养分的吸收离子(分子)的运输动力来自膜间的电化学势(浓度)梯度,当膜两边的电化学势(浓度)梯度相等时,离子(分子)达到动态平衡,净吸收停止。30Driving forces for membrane transport:conc
16、entration differencesMolecules will diffuse until the concentration is the same everywhereRob Reid,2004运输动力:312.主动吸收(active absorption)定义:膜外养分逆浓度梯度(分子)或电化学势梯度(离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。二、植物根系对离子态养分的吸收32ATPATPATPDriving forces for membrane transport:metabolic energyRob Reid,2004运输动力:33机理(1)载体解说 载体
17、(carrier)指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要能量(ATP)。载体对一定的离子有专一的结合部位,能有选择性地携带某种离子通过膜。二、植物根系对离子态养分的吸收34(2)离子泵假说(Hodges,1973)离子泵(ions bump):是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶,它能逆电化学势将某种离子“泵入”细胞内,同时将另一种离子“泵出”细胞外。二、植物根系对离子态养分的吸收353.主动吸收与被动吸收的判别区别:是否逆电化学梯度 是否消耗代谢能量 是否有选择性二、植物根系对离子态养分的吸收36(一)植物可吸收的有机态养分的 种类含氮:氨基酸、酰胺等含磷:磷酸己糖
18、、磷酸甘油酸、卵磷 脂、植酸钠等其它:RNA、DNA、核苷酸等三、植物根系对有机态养分的吸收37(二)、叶部营养的特点1.叶部营养具有较高的吸收转化速率,能及时满足植物对养分的需要用于及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件或根部受损而造成的营养不良2.叶部营养直接促进植物体内的代谢作用,如直接影响一些酶的活性用于调节某些生理过程,如一些植物开花时喷施硼肥,可以防止“花而不实”四、叶部对养分的吸收 383.叶部喷施可以防止养分在土壤中固定问题:叶部营养可否代替根部营养?对于微量元素,是常用的一种施用手段对于大量元素,只能作为根际营养的补充叶面施肥的局限性:叶面施肥的局限性在于肥效短暂,每次施用养
19、分总量有限,又易从疏水表面流失或被雨水淋洗;有些养分元素(如钙)从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难,喷施的效果不一定好。因此,植物的根外营养不能完全代替根部营养,仅是一种辅助的施肥方式,适于解决一些特殊的植物营养问题。四、叶部对养分的吸收 39(五)、叶面肥概述1.叶面肥的含义狭义凡是喷在叶片上能为植物提供营养元素的物质广义凡是喷在叶片上能对植物起营养作用或生理调节作用的物质2.叶面肥的作用与效果 在中、低等肥力的土壤上喷施:大田作物平均增产 510;果树增产515;蔬菜增产20303.叶面肥的优点针对性强、肥效好、避免土壤固定和淋溶、省肥方便四、叶部对养分的吸收 404.叶面肥的分类
20、纯营养型:主要包括氮、磷、钾和微量元素生长调节剂型:不属肥料,但可调节植物新陈代谢,促进生长发育,增加产量营养与生长调节剂综合型5.叶面肥的种类市场上产品繁多,多数是由纯营养型和生长调节剂型配比制成。6.影响叶面肥使用效果的因素环境因素、叶面肥质量和使用技术的影响具体使用时,除了参阅说明书,新选用的品种最好通过试验,以确定其效果和最佳使用技术。41复习题:1.植物根系吸收养分的全过程可人为地分为养分 向根表的迁移、进入质外体 和 进入共质体 等三个阶段2.土壤中的养分一般通过 截获 、扩散 和 质流 等三种途径迁移至植物根系表面。3.被动吸收和主动吸收的区别在于:浓度梯度或电化学势梯度 代谢能
21、量 选择性 被动吸收 顺 不需要 无 主动吸收 逆 需要 有4.我们学过的主动吸收的机理有 载体学说 和 离子泵学说 。5.植物吸收有机态养分的意义在于 提高养分的利用率 和 减少能量消耗 。6.叶部施肥的特点是 养分利用率高、肥效迅速 和 防止养分土壤固定 。7.在植物营养中 土壤施肥 是主要方式,叶面施肥 是辅助 手段 424344 主要内容主要内容 基本要求基本要求养分的短距离运输养分的短距离运输了解了解养分的长距离运输养分的长距离运输了解了解养分的再利用养分的再利用了解了解 第三节 植物体内物质的运输45吸收了的养分的去向:1.在原细胞被同化,参与代谢或物质形成,或积累在液泡中成为贮存
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