植物生理学专业知识讲座专家讲座.pptx

第三章第三章 植物矿质营养植物矿质营养植物生理学专业知识讲座第1页吸收吸收转运转运同化同化矿质矿质营养营养 收多收少收多收少在于肥在于肥!植物生理学专业知识讲座第2页l 确定确定必需元素必需元素标准、方法及普通生理作用标准、方法及普通生理作用 lN N、P P、K K、CaCa、MgMg、FeFe、B B、ZnZn生理作用及生理作用及元素缺乏症元素缺乏症l细胞被动及主动吸收矿质元素概念细胞被动及主动吸收矿质元素概念,膜传递膜传递蛋白与离子运转蛋白与离子运转 l吸收矿质元素过程、特点及影响原因吸收矿质元素过程、特点及影响原因 l合理施肥生理依据合理施肥生理依据 本章要求：本章要求：植物生理学专业知识讲座第3页讲授内容讲授内容第一节第一节 植物体必需元素及其作用植物体必需元素及其作用第二节第二节 植物对矿质元素吸收植物对矿质元素吸收第三节第三节 矿质元素在植物体内运输与分配矿质元素在植物体内运输与分配第四节第四节 合理施肥生理基础合理施肥生理基础植物生理学专业知识讲座第4页第一节第一节 植物体内必需元素植物体内必需元素 及其作用及其作用植物生理学专业知识讲座第5页一、植物体内元素一、植物体内元素l挥发性元素挥发性元素l灰分元素灰分元素(矿质元素）矿质元素）l研究方法研究方法-灰分分析法灰分分析法-70各种各种植物植物材料材料105600水分水分(10%-95%)干物质干物质(5%-90%)有机物有机物（90-95%)挥发挥发残渣残渣灰分灰分(5-10%)N植物生理学专业知识讲座第6页二、植物必需矿质元素二、植物必需矿质元素(一一)必需元素必需元素(essential element)概念概念|不可缺乏性不可缺乏性|不可替换性不可替换性|直接功效性直接功效性-植物生长发育必不可少元素植物生长发育必不可少元素 确定必需元素三条标准确定必需元素三条标准-P75植物生理学专业知识讲座第7页1.大量元素：约占物体干重大量元素：约占物体干重0.1%以上以上 包含包含C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种种包含包含Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni 8种种2.微量元素：约占植物体干重微量元素：约占植物体干重0.01%以下以下当前已确定当前已确定17种必需元素种必需元素大量元素大量元素微量元素微量元素P76植物生理学专业知识讲座第8页(二二)确定植物必需矿质元素方法确定植物必需矿质元素方法 P73 P73 溶液培养法溶液培养法（水培法）（水培法）砂基培养法砂基培养法气培法气培法植物生理学专业知识讲座第9页三、植物必需元素生理作用三、植物必需元素生理作用组成细胞结组成份组成细胞结组成份 生命活动调整者生命活动调整者电化学作用电化学作用参加细胞信号转导参加细胞信号转导 概括为：概括为：P76植物生理学专业知识讲座第10页l蛋白质、酶、核酸、磷脂蛋白质、酶、核酸、磷脂l一些植物激素、维生素、光敏素、生物碱一些植物激素、维生素、光敏素、生物碱l叶绿素叶绿素l高能磷酸化合物高能磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP等等)l辅酶和辅基辅酶和辅基(CoA、CoQ、NADP+、FAD等）等）1、氮、氮-生命元素生命元素 P76(1)生理作用生理作用植物生理学专业知识讲座第11页生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：叶菜类作物多施一些氮肥叶菜类作物多施一些氮肥（2）元素缺乏症）元素缺乏症矮小，瘦弱，分蘖少，叶小矮小，瘦弱，分蘖少，叶小叶片发黄或发红，均匀黄化叶片发黄或发红，均匀黄化下部叶片下部叶片植物生理学专业知识讲座第12页l细胞膜与细胞核成份细胞膜与细胞核成份l参加光合作用等代谢参加光合作用等代谢l维持细胞渗透势维持细胞渗透势（1）生理作用）生理作用2、磷、磷 P76-77（2）元素缺乏症）元素缺乏症生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：矮小，分蘖少矮小，分蘖少叶片呈暗绿或紫红叶片呈暗绿或紫红下部叶片下部叶片植物生理学专业知识讲座第13页 3、钾、钾 P77（1)生理作用生理作用（2）元素缺乏症）元素缺乏症l茎杆柔弱茎杆柔弱l叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩l叶脉间有坏死斑点叶脉间有坏死斑点l首先出现在首先出现在老叶老叶上上 l酶活化剂酶活化剂l调整水分代谢调整水分代谢 l促进糖类合成与运输促进糖类合成与运输l提升抗旱性提升抗旱性马铃薯，甘薯马铃薯，甘薯钾肥需要量多钾肥需要量多 植物生理学专业知识讲座第14页NPK植物生理学专业知识讲座第15页 4、钙、钙 P77（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症生长迟缓生长迟缓叶尖出现钩状叶尖出现钩状,随即坏死随即坏死首先表现在首先表现在上部上部幼叶上幼叶上组成细胞壁组成细胞壁 参加信号转导参加信号转导(不出现缺绿不出现缺绿)植物生理学专业知识讲座第16页 5、镁、镁 P77（1）生理作用生理作用（2）元素缺乏症）元素缺乏症&叶绿素组成成份叶绿素组成成份&许多酶活化剂许多酶活化剂&叶脉间失绿叶脉间失绿&严重时可形成坏死斑块严重时可形成坏死斑块&老叶首先表现缺素症老叶首先表现缺素症植物生理学专业知识讲座第17页 6、铁、铁 P77（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症|叶绿素合成所必需叶绿素合成所必需|参加光合作用参加光合作用|脉间失绿黄化脉间失绿黄化|严重时整个叶片变为黄白色严重时整个叶片变为黄白色|症状首先出在症状首先出在幼叶幼叶植物生理学专业知识讲座第18页l促进糖分在植物体内运输促进糖分在植物体内运输l促进花粉萌发和花粉管生长促进花粉萌发和花粉管生长7.硼硼 P78（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症油菜油菜“花而不实花而不实”小麦小麦“穗而不实穗而不实”棉花棉花“蕾而不花蕾而不花”植物生理学专业知识讲座第19页8.8.锌锌 P78 P78 色氨酸合成酶组分色氨酸合成酶组分果树果树“小叶病小叶病”植物生理学专业知识讲座第20页 P：生长迟缓：生长迟缓,茎叶暗绿或呈紫红茎叶暗绿或呈紫红色色 K：生长迟缓，茎柔弱，生长迟缓，茎柔弱，叶尖及边缘焦枯叶尖及边缘焦枯 N：生长迟缓：生长迟缓,叶色失绿发黄叶色失绿发黄Ca：叶尖弯钩状，生长点枯死：叶尖弯钩状，生长点枯死Mg：脉间失绿，出现坏死斑点：脉间失绿，出现坏死斑点Fe：脉间失绿，新叶发黄或发白：脉间失绿，新叶发黄或发白Zn：果树小叶病：果树小叶病B：花而不实，穗而不实：花而不实，穗而不实植物生理学专业知识讲座第21页P78-79植物生理学专业知识讲座第22页用人工配制植物培养液培植黄瓜，若过一用人工配制植物培养液培植黄瓜，若过一段时间，营养液中缺乏镁，颜色段时间，营养液中缺乏镁，颜色首先由绿首先由绿变黄是变黄是：课堂练习课堂练习 A、茎尖、茎尖B、新生叶、新生叶C、植株中部叶片、植株中部叶片 D、植株下部叶片、植株下部叶片植物生理学专业知识讲座第23页依依据据下下述述缺缺素素症症状状，你你能能判判断断出出各各培培养养缸缸中中最最可能缺乏元素吗？可能缺乏元素吗？A老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，叶片上有褐色斑点。叶片上有褐色斑点。老叶叶脉间失绿，叶脉清楚老叶叶脉间失绿，叶脉清楚可见。可见。老叶失绿，但失绿叶片色泽较老叶失绿，但失绿叶片色泽较为均一。为均一。BC植物生理学专业知识讲座第24页第二节第二节 植物对矿质元素吸收植物对矿质元素吸收一、植物一、植物细胞细胞对矿质元素吸收对矿质元素吸收二、植物二、植物根系根系对矿质元素吸收对矿质元素吸收三、植物三、植物叶片叶片对矿质元素吸收对矿质元素吸收植物生理学专业知识讲座第25页J与离子跨膜运输相关与离子跨膜运输相关一、植物一、植物细胞细胞对矿质元素吸收对矿质元素吸收被动吸收被动吸收 主动吸收主动吸收J依据跨膜运输是否消耗能量，可分为：依据跨膜运输是否消耗能量，可分为：-主要方式主要方式植物生理学专业知识讲座第26页（一）被动吸收（一）被动吸收1.概念概念 P81 2.动力动力不耗能不耗能顺顺-电化学势梯度或浓度梯度电化学势梯度或浓度梯度3.形式形式植物生理学专业知识讲座第27页u单纯扩散单纯扩散 P81u易化扩散易化扩散 P82直接跨膜直接跨膜小分子物质小分子物质-CO2，NH3等等借助借助膜转运蛋白膜转运蛋白完成完成通道蛋白和载体蛋白通道蛋白和载体蛋白通道蛋白通道蛋白载体蛋白载体蛋白离子泵离子泵p88植物生理学专业知识讲座第28页 离子通道离子通道 P82 是有选择功效跨膜两侧孔道蛋白是有选择功效跨膜两侧孔道蛋白离子通道对离子门控作用离子通道对离子门控作用载体蛋白载体蛋白 P83与离子进行特异结合，并经过构象改变与离子进行特异结合，并经过构象改变将离子进行跨膜运输蛋白质。将离子进行跨膜运输蛋白质。饱和效应与竞争现象饱和效应与竞争现象 植物生理学专业知识讲座第29页1.概念概念 P85 耗能耗能逆逆2.形式形式（二）主动运输（二）主动运输 植物生理学专业知识讲座第30页转运蛋白转运蛋白 H+-ATP酶（酶（H+泵）泵）载体蛋白载体蛋白动力动力 ATP H+电化学势梯度电化学势梯度转运转运 一个离子一个离子 两种离子两种离子离子离子 （主要是（主要是H+）（H+和其它离子）和其它离子）初级主动转运初级主动转运 次级主动转运次级主动转运 共运输共运输植物生理学专业知识讲座第31页被动吸收被动吸收主动吸收主动吸收不需要能量不需要能量顺电化学势顺电化学势梯度梯度需要能量需要能量逆电化学势逆电化学势梯度梯度1.单纯扩散单纯扩散1.初级主动初级主动运输运输H+-ATPase泵泵 ATP H+2.易化扩散易化扩散通道运输通道运输2.次级主动次级主动运输运输 载体蛋白载体蛋白 H+载体运输载体运输 共转运共转运通道蛋白通道蛋白-吸收吸收载体蛋白载体蛋白-吸吸收收质子泵质子泵-吸收吸收主动主动+被动被动被动被动主动主动植物生理学专业知识讲座第32页胞饮作用胞饮作用 P88植物生理学专业知识讲座第33页二、植物根系对矿质元素吸收二、植物根系对矿质元素吸收（一）根系吸收矿质元素特点（一）根系吸收矿质元素特点 （二）根系吸收矿质元素过程（二）根系吸收矿质元素过程（三）影响矿质吸收外界条件（三）影响矿质吸收外界条件 （温、气、浓度、（温、气、浓度、PH）植物生理学专业知识讲座第34页（一）根系吸收矿质元素特点（一）根系吸收矿质元素特点1、吸盐和吸水是、吸盐和吸水是既相关又相对立既相关又相对立关系关系对立：对立：相关：相关：l吸收部位相同吸收部位相同l吸收相互促进吸收相互促进l吸收不成百分吸收不成百分比比l吸收机理不一吸收机理不一样样l分配去向不一分配去向不一样样 水水 离子离子被动吸收被动吸收 主动吸收主动吸收蒸腾旺盛蒸腾旺盛 生长旺盛生长旺盛植物生理学专业知识讲座第35页2、根系对离子吸收选择性、根系对离子吸收选择性同一溶液中同一溶液中不一样离子不一样离子选择性吸收选择性吸收同一盐中同一盐中阳离子和阴离子阳离子和阴离子选择性吸收选择性吸收生理酸性盐生理酸性盐生理碱性盐生理碱性盐生理中性盐生理中性盐阳离子阳离子 阴离子阴离子 比如比如少少 多多 NaNO3多多 少少 （NH4）2SO4 相等相等 NH4NO3生生产产 铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐植物生理学专业知识讲座第36页3、单盐毒害和离子反抗、单盐毒害和离子反抗 P89|单盐毒害单盐毒害|离子颉抗离子颉抗(离子反抗离子反抗)|平衡溶液：平衡溶液：P90单盐溶液单盐溶液 概念概念异价金属离子异价金属离子 NaCl+KCl+CaCl2NaClNaCl+CaCl2CaCl2植物生理学专业知识讲座第37页|离子吸附在根表离子吸附在根表|离子进入根内部离子进入根内部|离子进入导管离子进入导管（二）根系吸收矿质元素过程（二）根系吸收矿质元素过程根根植物生理学专业知识讲座第38页1.离子吸附在根表离子吸附在根表T土粒吸附离子土粒吸附离子同荷同荷等价等价间接交换间接交换接触（直接）交换接触（直接）交换T土壤溶液中离子土壤溶液中离子交换吸附交换吸附根根植物生理学专业知识讲座第39页间间接接交交换换直接交换直接交换植物生理学专业知识讲座第40页2.离子进入根内部离子进入根内部l质外体路径质外体路径 l共质体路径共质体路径 质外体质外体-共质体共质体-质外体质外体主动吸收为主主动吸收为主植物生理学专业知识讲座第41页导管导管3.离子进入导管离子进入导管薄壁细胞薄壁细胞离子离子l被动被动进入导管进入导管l主动主动进入导管进入导管植物生理学专业知识讲座第42页|吸附吸附|进根内部进根内部|进导管进导管根系吸收矿质元素过程根系吸收矿质元素过程植物生理学专业知识讲座第43页1.温度温度（三）影响根系吸收矿质元素原因（三）影响根系吸收矿质元素原因离子扩散减慢离子扩散减慢 影响影响酶活性酶活性,影响各影响各种代谢。种代谢。原生质黏性增大原生质黏性增大低温抑制离子吸收低温抑制离子吸收高温抑制离子吸收高温抑制离子吸收加速加速根尖老化根尖老化，吸收，吸收面积降低。面积降低。酶钝化酶钝化,影响各种代影响各种代谢。谢。原生质透性增加原生质透性增加，离，离子渗漏到环境中去。子渗漏到环境中去。植物生理学专业知识讲座第44页3.土壤溶液浓度土壤溶液浓度4.土壤溶液土壤溶液PH值值2.通气情况通气情况直接影响直接影响：影响到根系带电情况：影响到根系带电情况酸性环境中酸性环境中,根系带正电状态根系带正电状态,吸收阴离子吸收阴离子碱性环境中碱性环境中,根系带负电状态根系带负电状态,吸收阳离子吸收阳离子间接影响间接影响：影响到离子有效性：影响到离子有效性5.其它其它生产生产植物生理学专业知识讲座第45页三、植物叶片对矿质元素吸收三、植物叶片对矿质元素吸收 P941.概念概念角质层角质层 外连丝外连丝 表皮细胞表皮细胞质膜质膜叶肉细胞叶肉细胞 其它部位其它部位 主动或被动吸收主动或被动吸收气孔气孔角质层角质层连接连接细胞壁细胞壁与与质膜质膜纤丝纤丝2.方式方式（主要）（主要）植物生理学专业知识讲座第46页l不能代替根部施肥不能代替根部施肥l对角质层厚叶片效果较差对角质层厚叶片效果较差 l喷施浓度稍高喷施浓度稍高,易造成叶片伤害易造成叶片伤害 优点：优点：l用肥省用肥省l肥效快肥效快l补充养料不足补充养料不足 不足之处：不足之处：植物生理学专业知识讲座第47页第三节第三节 矿质元素在体内运输与分配矿质元素在体内运输与分配 植物生理学专业知识讲座第48页一、运输形式一、运输形式 有机有机N（aa和酰胺）和酰胺）N PS主要形式主要形式其它形式其它形式 无机无机N（NO3-）无机无机P（PO43-）有机有机P（G-6-P）无机无机S(SO42-)有机有机S(Met)离子离子金属元素金属元素植物生理学专业知识讲座第49页二、运输路径与速度二、运输路径与速度 S6S5S4S3S2S1BA42K植物生理学专业知识讲座第50页韧皮部韧皮部 木质部木质部处理处理韧皮部韧皮部 木质部木质部处理处理部位部位（有蜡质）（有蜡质）S6 11.6 119S5 0.9 122S4 87 69 0.7 112S3 0.3 98S2 0.3 108S1 20.0 113A 64 56 43 47B 74 67 84 5842K在柳茎中分布（在柳茎中分布（mg.L-1)植物生理学专业知识讲座第51页（1）根系根系吸收吸收42K经过木质部导管经过木质部导管向上向上 运输运输（2）存在）存在横向横向运输运输结结 论论运输速度：运输速度：30-100cm.h-1（3 3）叶部叶部吸收矿质主要是经过韧皮部吸收矿质主要是经过韧皮部向下向下 运输运输,也有横向运输。也有横向运输。植物生理学专业知识讲座第52页三、分配与再分配三、分配与再分配 N、P、K、Mg、Zn Ca、Fe、MnCu、Mo、B、Cl、S 参加循环元素参加循环元素 不参加循环元素不参加循环元素形成不稳形成不稳定化合物定化合物形成稳定形成稳定化合物化合物缺乏病症首缺乏病症首先出现在先出现在老叶老叶上上缺乏病症首缺乏病症首先出现在先出现在新叶新叶上上可再利可再利用元素用元素不可再利不可再利用元素用元素植物生理学专业知识讲座第53页第四节第四节 合理施肥生理基础合理施肥生理基础植物生理学专业知识讲座第54页T禾谷类作物：禾谷类作物：N、P、K T豆科作物：豆科作物：P、K,少少N T叶菜类：叶菜类：N T块茎、块根类：块茎、块根类：P、K T食用大麦：多食用大麦：多N T酿酒大麦：少酿酒大麦：少N1、不一样作物需肥不一样、不一样作物需肥不一样一、作物需肥特点一、作物需肥特点植物生理学专业知识讲座第55页2、作物不一样作物不一样,需肥形态不一样需肥形态不一样铵态氮铵态氮硝态氮硝态氮水稻水稻铵态铵态N有利于有利于芳香油形成芳香油形成硝态硝态N有利于有利于有机酸形成有机酸形成烟烟草草植物生理学专业知识讲座第56页3、不一样生育时期需肥不一样、不一样生育时期需肥不一样l养分临界期养分临界期对养分缺乏最敏感、对养分缺乏最敏感、最易受害时期最易受害时期 l营养最大效率期营养最大效率期对施肥营养效对施肥营养效果最好时期果最好时期 l需肥规律需肥规律少少-多多-少少（苗期）（苗期）（生殖生长久）（生殖生长久）植物生理学专业知识讲座第57页生长中心生长中心生长中心随生长久改变而改变生长中心随生长久改变而改变4、生长中心需肥量最大、生长中心需肥量最大分蘖期分蘖期孕穗期孕穗期腋芽腋芽小穗小穗：生长较快，需肥量较大部位：生长较快，需肥量较大部位植物生理学专业知识讲座第58页1、形态指标（叶色、长相）、形态指标（叶色、长相）二、合理施肥指标二、合理施肥指标 N肥肥 充分充分生长快生长快,叶片大叶片大,叶色浓叶色浓,株形涣散株形涣散 N肥肥 不足不足生长慢生长慢,叶短而直叶短而直,叶色变淡叶色变淡,株形紧凑株形紧凑植物生理学专业知识讲座第59页2、生理指标、生理指标T营养元素含量营养元素含量T叶绿素含量叶绿素含量T酶活性酶活性T酰胺与淀粉含量酰胺与淀粉含量缺铁缺铁,过氧化物酶活性下降过氧化物酶活性下降缺钼缺钼,硝酸还原酶活性下降硝酸还原酶活性下降缺缺N引发水稻叶引发水稻叶鞘中淀粉积累鞘中淀粉积累N肥肥植物生理学专业知识讲座第60页组织中养分浓组织中养分浓度低于度低于临界浓临界浓度度，就预示着，就预示着应及时补充肥应及时补充肥料。料。植物生理学专业知识讲座第61页三、合理施肥增产原因三、合理施肥增产原因（一）生理基础（一）生理基础-提升光合性能提升光合性能（二）生态基础（二）生态基础-改进生态环境改进生态环境|扩大光合面积扩大光合面积|提升光合能力提升光合能力|延长光合时间延长光合时间|促进光合产物运输与分配促进光合产物运输与分配提升土温；降低土壤酸度；改良土壤结构提升土温；降低土壤酸度；改良土壤结构植物生理学专业知识讲座第62页矿质营养总结矿质营养总结v吸收吸收v运输运输|细胞吸收细胞吸收|根系吸收根系吸收|叶片吸收叶片吸收|形式，路径，再分配形式，路径，再分配l应用应用l理论理论-合理施合理施肥肥作物需肥规律作物需肥规律施肥指标施肥指标增产原因增产原因必需元素必需元素概念概念标准标准种类种类研究方法研究方法生理功效生理功效缺素症缺素症主动，被动主动，被动特点，过程，影响特点，过程，影响概念，特点概念，特点植物生理学专业知识讲座第63页