3-植物的矿质营养课件.ppt

1、12标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容前言点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容3有收无收在于水收多收少在于肥4矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。5重点：植物必需矿质元素的生理作用、缺素症状及其诊断；植物营养元素的吸收机理；影响根部吸收矿物质的条件；合理施肥的生理基础。难点：细胞吸收溶质的方式和机理；硝酸盐的代谢还原及氨的同化。6第一节 植物必需的矿质元素一、植物体内的元素 矿质元素：指以氧化物形式存在于灰分中的元素。7二、植物必需的矿质元素*（一）植物必需元素的标准*完成植物整个生长周期不可缺少的 在植物体内的功能是不能被其它元素代替的 直接参

2、与植物的代谢作用的 必需元素：指在植物完成生活史中，起着不可缺少 的、不可替代的、直接的作用的元素。8（二）确定必需元素的方法 溶液培养法：在含有全部或部分营养元素的溶 液中栽培植物的方法。2.砂基培养法：用洗净的石英砂或玻璃球等，加 入含有全部或部分营养元素的溶 液来栽培植物的方法。9水培法和砂培法10气栽法 营养膜法 水培法1112有机生态无土栽培的金姑娘洋香瓜13 大量元素：C、H、O、N、K、Ca、Mg、必需元素 P、S、Si（7种）微量元素：Cl、Fe、Mn、B、Na、Zn、Cu、Ni、Mo（9种）（三）植物必需的矿质元素*14 第一：细胞结构物质的组成成分；第二：植物生命活动的调节

3、者，参与酶的活动；第三：起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶 体的稳定和电荷中和等；第四：作为细胞信号转导的第二信使。三、植物必需矿质元素的生理与缺乏症*15CK油菜缺 N小麦缺 NCK16玉米缺 N：老叶发黄，新叶色淡，基部发红（花色苷积累）老叶发黄，新叶色淡甜菜左侧缺氮,右侧氮充足1718白菜缺磷油菜缺磷19生理功能:1)酶的活化剂（呼吸）2)促进糖类的合成与运输 3)调节水分代谢 缺钾症状:1)茎杆柔弱 2)叶色变黄而逐渐坏死:叶缘(双子叶)或叶尖(单子叶)先 失绿焦枯，有坏死斑点，形成杯状 弯曲或皱缩。病症首先出现在下部 老叶.小麦茎秆柔弱,易倒伏大麦从坏死黄斑逐渐呈褐色烧焦状斑点“焦边

4、”。20大豆缺K+杯状叶21生理作用：1)蛋白质和生物膜的成分 2)酶与生活活性物质的成分（维生素、固氮酶）3)构成体内还原体系缺硫症状:植株矮小，新叶均衡失绿。22缺钙症状:1）幼叶淡绿色 2）生长点坏死 玉米生长点坏死幼叶有缺刻状23大白菜“干心病”番茄“脐腐病”大豆 246.镁（Mg2）（易）生理功能:1)参与光合作用（叶绿素的成分)2)酶的激活剂或组分（丙酮酸激酶、葡萄糖激酶、果糖激酶等），镁与碳水化合物的转化和降解以及氮代谢有关。3)参与核酸和蛋白质代谢缺镁症状:老叶脉间失绿，网状脉（双子叶）和条状脉（单子叶）叶脉有时呈紫红色，严重缺镁时可形成坏死块，引起叶片的早衰与脱落。25大麦缺

5、Mg条（串珠）状脉 棉花缺Mg网状脉26油菜脉间失绿发红27缺铁症状:幼叶叶脉间失绿，严重时整片新叶变为黄白甚至灰白。28缺 Fe Fe 苹果，柑桔，新叶脉间失绿到全叶发黄29柑桔不同程度缺Fe30生理作用：1)1)参与光合作用(放氧复合体、形成叶绿素的主要元素）2)2)酶的活化剂（光合和呼吸）缺素症状：新叶脉间缺绿,有坏死小斑点(褐或黄)。大麦新叶有褐色小斑点 31葡萄缺Mn,脉间失绿，果实成熟不一致32 生理作用：1 1）参与生长素的合成 2 2）叶绿素生物合成的必须元素 果树“小叶病”，并伴随叶脉间失绿缺锌症状:缺ZnZn柑桔小叶症伴脉间失绿33 生理作用：1)1)一些酶的成分（抗坏血酸

6、氧化酶、SODSOD的成分）2)2)铜是质蓝素(PC)(PC)的组分（光合电子传递链）34蚕豆缺Cu”豆眼”褪色35生理作用：硝酸还原酶和豆科植物固氮酶钼铁蛋白的成分缺钼症状:叶较小，叶脉间失绿，有坏死斑点，且叶边缘焦枯，向内卷曲。番茄缺MoMo、脉间失绿变得呈透明 36大豆缺Mo根瘤发育不良37生理作用：1)1)硼能促进花粉萌发与花粉管伸长（受精）2)2)细胞壁半纤维素的组成成分 3 3）促进糖分的运输缺硼症状:1 1）受精不良,籽粒减少 “花而不实”油菜缺B“B“花而不实”玉米缺B B结实不良3839缺B B甜菜“心腐病”2)2)生长点停止生长 3)3)易感病害大豆 40生理作用：1)1)

7、参与光合作用2)2)参与渗透势的调节缺氯症状:叶片萎蔫,失绿坏死,最后变为褐色.番茄缺Cl 叶易失水萎蔫41N、P、K、Mg、Zn、Mo、Cl 可移动老叶病症Ca、B、Cu、Mn、S、Fe 不易移动嫩叶病症一般情况，土壤中易缺N、P、K，其它不易缺，故三者称“肥料三要素”。从缺素病症来看失绿症状 N黄、P紫、K边焦(双（叶缘），单（叶尖）；S（均）黄、Cl萎，Mg（老）、Mn（幼，斑点）、Mo（老，斑点）、Fe（幼）叶花条；B（花儿不实）、Ca（缺刻）无心，Zn叶小。421.1.病征诊断法 (病症检索表)2.2.化学分析诊断法3.3.加入诊断法症状分类症状记录调查排除、确证分析诊断流程加入所缺

8、元素四、作物缺乏矿质元素的诊断43第二节 植物细胞对矿质元素的吸收*一、生物膜细胞的外周膜和内膜系统。原生质体干重的70%80%44（一）膜的特性和化学成分454647植物细胞吸收矿质的方式被动吸收主动吸收（主要方式）胞饮作用简单扩散协助扩散二、细胞对溶质的吸收48（一）被动运输1.简单扩散：溶液中的溶质从浓度较高的区域跨膜（磷脂双分子层）移向浓度较低的邻近区域的物理过程。（1）顺浓度梯度运输（2）不需要载体（3）不需要消耗能量特点：492.易化扩散（协助扩散）膜转运蛋白易让溶质顺着浓度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。（一）被动运输特点：（1）顺浓度梯度运输（2）需要载体参与（3）不

9、需要消耗能量转运蛋白：指具有转运物质功能的膜蛋白，主要包括离子通道蛋白和离子载体蛋白。5051（1）离子通道运输细胞膜上由通道蛋白（膜蛋白）构成的孔道，横跨膜的两侧，可由电化学方式激活，控制离子顺电化学势梯度被动、单方向的跨膜运输。“门控结构”52（2 2）载体运输 被动吸收或主动吸收 质膜上的载体蛋白选择性地与质膜一侧的物质结合，形成载体-物质复合物，通过载体蛋白构象的变化透过质膜，把物质释放到质膜另一侧。载体运输蛋白有：单向运输载体（被动）同向运输器 （主动）反向运输器 （主动）53单向运输载体：催化分子或离子单方向地跨质 膜运输的载体。5455（二）主 动 运 输物质从低浓度一侧运输到高

10、浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时要消耗细胞内化学反应所释放的能量的一种运输方式。特征：（1）逆浓度梯度运输（2）需要载体（3）需要消耗能量载体：载体蛋白和泵运输蛋白 561.载体 运 输（同向运输和反向运输）57同向运输器：运输器在与质膜外侧的H H结合的同时又与另一分子（离子）结合，二者向同一方向运输 。反向运输器：运输器在与质膜外侧的H H结合的同时，又与质膜内侧的分子（离子）结合，两者朝相反方向运输 。1.载体运输58通道蛋白和载体运输异同592.泵运输（1 1）H H+-ATP-ATP酶：ATP ATP酶是质膜上的内在蛋白，它可将ATPATP水解释放的能量用于把H H+运到膜外，形成

11、跨膜电化学势梯度，细胞外侧的阴阳离子就利用这种跨膜的电化学势梯度经过膜上的通道蛋白、运输器进入膜内。6061（2）Ca2+-ATP酶（3）H+-焦磷酸酶 位于液泡膜上的H+泵，它利用焦磷酸（ppi）中的自由能量（不是利用ATP）,主动把H+泵入液泡内，造成膜内外电化学势梯度，从而导致养分的主动跨膜运输。催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的Ca2+泵出细胞。62(三)胞饮作用 物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的摄取物质及液体的过程。63植物细胞吸收矿质的方式被动吸收主动吸收（主要方式）胞饮作用简单扩散协助扩散离子通道单向运输载体同向运输器反向运输器泵运输载体运输64

12、例.试述矿质元素如何从膜外转运到膜内的？答：物质通过生物膜有三种方式，一是被动运转，是顺浓度梯度的运转，包括简单扩散与协助扩散；二是主动运转，是逆浓度梯度的运转；三是膜动运转，包括内吞和外排。矿质元素从膜外转运到膜内主要通过前二种方式：被动吸收和主动吸收。前者不需要代谢提供能量，后者需要代谢提供能量。二者都可通过载体运转，由载体进行的转运若是顺电化学势梯度，则属于被动吸收过程，若是逆电化学势梯度，则属于主动吸收。(1)被动吸收 被动吸收有扩散作用和协助扩散两种方式。扩散作用指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。协助扩散是小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学势梯度的跨膜转运。膜转运

13、蛋白有通道蛋白和载体蛋白两类，它们都是细胞膜中一类内在蛋白。通道蛋白构成了离子通道。载体蛋白通过构象变化转运物质。(2)主动吸收 矿质元素的主动吸收需要ATP提供能量，而ATP的能量释放依赖于ATP酶。ATP酶是质膜上的插入蛋白，它既可以在水解ATP释放能量的同时直接转运离子，也可以水解ATP时释放H+建立H+后启动载体(传递体)转运离子。通常将质膜ATP酶把细胞质内的H+向膜外泵出的过程称为原初主动运转。而把以H+为驱动力的离子运转称为次级共运转。进行次级共运转的传递体有共向传递体、反向传递体和单向传递体等，它们都是具有运转功能的蛋白质。矿质元素可在H+的驱动下通过传递体以及离子通道从膜外转

14、运到膜内。65矿质元素在土壤中存在状态：第三节 植物对矿质元素的吸收可溶性盐类：土壤溶液中以离子状态存在非溶性盐类：吸附在土壤胶体上 难溶盐状态存在66一、根部对溶液中矿质元素的吸收过程 1.通过交换吸附把离子吸附在根部细胞表面（不需能量）672.离子进入根部内部68 质外体途径：各种离子（和水分）通过扩散作 用进入根部质外体（被动吸收）。共质体途径：离子通过膜系统（如内质网）和 胞间连丝，从根表皮细胞进入木 质部薄壁细胞（主动吸收）。69二、根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收通过（间接）交换吸附和接触（直接）交换把离子吸附在根部细胞表面。离子交换遵循“同荷等价”的原则70三、影响根部吸收矿质

15、元素的条件（一）温度 低温影响吸肥的原因：代谢弱，影响主动吸收 原生质粘性增大，离子进入的阻力大高温影响吸肥的原因：酶钝化，影响根正常代谢 细胞透性增大，矿质元素被动外流71（二）土壤通气状况（三）土壤溶液浓度（四）氢离子浓度 1.直接影响土壤pHpH值弱酸性，蛋白质带正电荷易吸附阴离子土壤pHpH值弱碱性，蛋白质带负电荷易吸附阳离子72（1 1）影响土壤中矿物质的可利用性。2.间接影响（2）通过影响土壤微生物的生长而间接影响根系对矿质元素的吸收。碱性土壤中：FeFe2+2+、MnMn2+2+、BOBO3 33 3、CuCu2+2+、ZnZn2+2+易形成不溶性化合物影响吸肥酸性环境中：NON

16、O3 3-、POPO4 43 3、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-等易溶解易流失 酸性土壤中：根瘤菌死亡，固氮菌失去固氮能力 碱性土壤中：反消化菌发育良好，降低了对氮素的利用。73 四、地上部分对矿质元素的吸收 1.根外营养：植物地上部分吸收矿质元素或有机养分的过程。2.营养物进入叶内的途径：气孔 、角质层3.影响根外营养的因素：叶片年龄 、温度 、溶液在叶上停留时间74 4.根外营养的优点可在作物生育后期根吸肥能力衰退时或营养临界期采用此法补充营养。有的肥料（如P P肥）易被土壤固定，根外营养无此现象，省肥。补充微量元素，见效快，用量省。751.根对矿质元

17、素和水的相对吸收相关：（1）矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随水一起进入根部自由空间，影响吸收就影响吸肥。（2）由于矿质元素的吸收形成水势差吸水的动力。无关：（1）吸收方式不同：矿质元素的吸收方式以主动吸收为主；水分吸收主要是被动吸收。（2）植物吸收养分的量与吸水的量无一致关系。课外：植物吸收矿质元素的特点：76小麦根在单盐溶液和盐类混合液中的生长A.NaCl+KCl+CaCl2；B.NaCl+CaCl2；C.CaCl2；D.NaCl77离子：若在单盐溶液中加入少量其它盐类,这种毒害现象就会消除的现象。平衡溶液：含有适当比例的各种植物必须元素和PHPH值，能使植物生长发育良好的溶液。783、根

18、系对离子吸收具有选择性 生理酸性盐生理碱性盐 生理中性盐NHNH4 4NONO3 379第四节 矿物质在植物体内的运输和分布 一、运输的形式、途径和速度1.形式金属元素：离子非金属元素：离子或小分子有机物N N 有机氮化物（氨基酸和酰胺）和NONO3 3-P PiP Pi和少量有机磷化物S SOS SO4 42-2-,少部分蛋氨酸和谷胱甘肽802.途径（纵向）和方向 根部吸收的矿质元素在木质部中向上运输，也可由木质部活跃地横向运输到韧皮部。81 叶片吸收的矿质元素主要在韧皮部中向下和向 上运输，也可以从韧皮部横向运输到木质部。82可再利用元素缺乏时，老叶先出现病症；不可再利用元素缺乏时，嫩叶先

19、出现病症。二、矿物质在植物体内的分布3.速度：3010030100cm/hcm/h参与循环的元素（N N、P P、K K、MgMg）：多分布于生长点，嫩叶等代谢旺盛的部位，能再利用。不参与循环的元素(S(S、CaCa、FeFe）：多分布于较老的器官，不能再利用。83例植物缺素病症有的出现在顶端幼嫩枝叶上，有的出现在下部老叶上，为什么？答：植物体内的矿质元素，根据它在植物内能否移动和再利用可分为二类，一类是非重复利用元素如钙、硫等，一类是可重复利用元素，如氮、磷等，在植株旺盛生长时，如果缺少非重复利用元素，缺素病症就首先出现在项端幼嫩叶上，如果缺少重复利用元素，缺素病症就会出现在下部老叶上。84

20、1.1.生物固氮（占总氮的7979）第五节 植物对氮、硫、磷的同化（难点）2.2.有机氮化物（占土壤中总氮的9090）能利用：氨基酸和酰胺、尿素（较好）。3.3.无机氮化物（主要的氮源）铵盐：直接用于合成氨基酸 硝酸盐：还原为氨后用于合成氨基酸（主）85一、氮的同化（一）硝酸盐的代谢还原 NONO2 2-NHNH4 4+861.NR催化硝酸还原为亚硝酸 NRNR：存在于根和叶的细胞质，亚基数目视植物而异，每个单体由FADFAD、CytbCytb557557和MoCoMoCo等组成，为诱导酶。电子供体：NADH(NADPH)NADH(NADPH)NO3-还原为NO2-的过程 诱导酶：或称适应酶，

21、指植物体内本来不含有，但在特 定外来物质的诱导下可以生成的酶。872.NiR催化NO2-还原为NH4+NiR：位于质体和叶绿体，含两个亚基，其辅基由罗西血红素和一个FeFe4 4-S-S4 4簇组成，为诱导酶。电子供体：FdFd NO2-还原为NH4+的过程 N2088图 在叶中的硝酸还原DT.双羧酸运转器；FNR.FdNADP还原酶；MDH:苹果酸脱氢酶；FRS.Fd还原系统 89图 在根中的硝酸还原NT.硝酸运转器 90二、氨的同化 谷氨酰氨的主要作用：氨的贮库 解除氨毒 1GSGOGAT循环912GDH途径3氨基交换作用92绿色组织中：GOGAT GOGAT存在于叶绿体内 GS GS在叶

22、绿体和细胞质中都有存在 GDH GDH主要存在于线粒体中非绿色组织特别是根中：GS GS和GOGATGOGAT定位于质体 GDH GDH定位在线粒体中三种酶在细胞中的定位：93硝酸盐的代谢还原GS-GOGAT循环氨基交换叶片氮同化的过程94第六节 合理施肥的生理基础*一、作物的需肥规律1.1.不同作物需肥特性不同2.2.同一作物在不同生育期需肥不同植物营养最大效率期：植物整个生育期中，施用肥料的营养效果最好的时期。95（二）生理指标 1.1.营养元素二、合理施肥的指标（一）形态指标（1）酰胺含量（2）酶的活性 2.测土配方施肥临界浓度：获得最高产量的最低养分的浓度 96三、发挥肥效的措施1.1

23、.适当灌溉 2.2.适当深耕3.3.改善施肥方式：如根外施肥、深层施肥97例1 1 用植物燃烧后的灰分和蒸馏水配成溶液培养同种植物的幼苗，该幼苗不能健康生长，不久就出现缺素症。如果在培养液加入下列哪一种盐，植物即可恢复生长。A A磷酸盐 B B硝酸盐 C C硫酸盐 D D碳酸盐B98例2 2硫酸铵含氮21%21%，碳酸氢铵含氮17%17%，尿素含氮45%45%，原计划在一块地里施85kg85kg硫酸铵，但现在只能购到碳酸氢铵或尿素，如要施用相同氮素水平的肥料，需用多少碳酸氢铵或尿素各多少？答：85kg21%17%105kg85kg21%45%40kg需碳酸氢铵105kg，或尿素40kg。99Q&A问答环节敏而好学，不耻下问。学问学问，边学边问。Heisquickandeagertolearn.Learningislearningandasking.100结束语感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边点击进入101感谢您的观看与聆听本课件下载后可根据实际情况进行调整