第二章 植物的矿质营养
矿质代谢过程：吸收、转运、同化
【重、难点提示】6学时讲授
➢ 必需元素的种类、生理作用； ➢ 植物细胞及根系吸收、利用矿质元素的原理、过
程与特点； ➢ 氮素同化尤其是硝酸盐的还原过程。
返回1第一节 植物的Fra bibliotek需元素及其生理作用
一 、植物体内的元素
1、 元素组成
植物 105℃ 材料
易倒伏。
褐斑部分为 水稻缺硅
❖微量元素
8铁
（1）吸收形式：氧化态铁（Fe++、Fe+++） （2）存在形式：固定状态，不易移动 （3）生理功能：酶或辅酶的组分；叶绿素合
成所必需；电子传递；与固氮有关（根瘤菌血红 蛋白含铁）。
K、Ca、Mg、 Mn、Cl 、Na
➢ 第四组：参与氧化还原的营养
Fe、Zn、Cu 、Mo 、Ni、
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❖大量元素
1 氮 （占干重1~2%）
（1）吸收形式*:
氨态氮NH4+、硝态氮NO3- 、 有机氮
（2）存在形式：有机态氮 （3）生理功能：是蛋白质、核酸、磷脂、叶绿素、辅
酶、激素、维生素等的组分，称生命元素
生物素、铁硫蛋白、谷胱甘肽的组分。
（4）缺乏症：幼叶先开始发黄，不可再利用元素
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缺硫柑桔叶黄化
❖ 5 钙（占干重0.5%）
（1）吸收形式：Ca++
（2）存在形式：Ca++、难溶盐、结合态
（3）生理功能：酶活化剂、细胞壁形成、解
毒(与草酸形成草酸钙）、稳定膜结构、延缓衰 老、抗病（有助于愈伤组织形成）第二信使作用 （钙调素）。
干重%
45 45 6 1.5 1.0 0.5 0.2 0.2 0.1 0.1
Micronutrient
Fe Cl Mn B Zn Na Cu Mo Ni
利用形式
Fe3+、Fe2+ ClMn2+ H3BO3 Zn2+ Na+ Cu2+ MoO42Ni2+
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干重%
0.01 0.01 0.005 0.002 0.002 0.001 0.0001 0.0001 0.0001
（4）缺乏症：幼叶先皱缩变形、呈钩形、顶
芽溃烂坏死，为不可再利用元素。
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花椰菜缺钙 叶缘干枯
❖6 镁
（1）吸收形式：Mg++ （2）存在形式：Mg++、有机化合物 （3）生理功能：酶的活化剂、叶绿素的组分、与 RNA、DNA、蛋白质的合成有关。 （4）缺乏症：老叶先开始缺绿，为可再利用元素。
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三、必需元素的生理作用及缺乏症
必需元素的作用：
➢ 是细胞结构物质的组分和代谢产物 ➢ 是各种生理代谢的调节者，参与酶活动 ➢ 起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶
体的稳定、电荷的平衡等
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根据必需矿质元素的生理功能分组 ➢ 第一组：作为碳水化合物部分的营养 N、S ➢ 第二组：能量贮存及结构完整性的营养 P、Si、B ➢ 第三组：保留离子状态的营养
（2）生理功能：
1、酶的辅基或活化剂 2、形成细胞膨胀和维持细胞电中性 3、促进糖类的合成和运输 4、影响气孔开放
（3）缺乏症：茎杆易倒伏，叶干枯或叶缘焦枯、坏死，老
叶开始。
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正常玉米叶及缺N、P、K的叶片
❖ 4 硫（占干重0.2%）
（1）吸收形式：SO42（2）存在形式：多为有机物，少为SO42（3）生理功能：是含硫氨基酸、COA、硫胺素、
• 砂基培养法(砂培法)(Sand Culture Method)：用 洗净的石英砂或玻璃球等作为固定支持物，加 入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物 的方法。
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高等植物的必需元素
MacroNutrient
C O H N K Ca Mg P S Si
利用形式
CO2 O2、H2O、CO2 H2O NO3-、NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ H2PO4-、HPO42SO42H4SiO4
水分
95—5％
干物质 600℃
5—95％
有机物 90％
灰分 10%
挥发 残留
灰分元素：构成灰分的元素，包括大部分的S，全 部的P和所有的金属元素。
2、 植物体内矿质元素的含量
❖现知植物体内元素最少有60种
C-45％、O-45％、H-6.0％、N-1.5％ 、S-0.1％
❖灰分元素含量因不同植物种类、器官、 年龄、环境变化较大
1 必需元素的确定标准（国际植物营养协会规定）
⑴ 缺少该元素植物生长发育受阻， 不能完成其生活史 ⑵ 除去该元素，表现为专一的缺乏症，该缺乏症可以预
防和恢复。 ⑶ 该元素的作用是直接的，而不是因土壤或培养基的物
理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。
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主要研究方法：
• 溶液培养法 (Solution Culture Method)/ 水培法 (Water Culture Method)：在含有全部或部分营 养元素的溶液中栽培植物的方法。
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花椰菜缺镁 下位叶失绿
❖7 硅（禾本科植物必需）
（1）吸收、运输形式：硅酸 H4SiO4
（2）存在形式：非结晶水 SiO2.nH2O化合物
（3）生理功能：形成细胞加厚物质，禾本科
植物茎叶的表皮细胞内含量高，可增强抗病虫及 抗倒伏的能力。适量可促进作物生长、增产。
（4）缺乏症：蒸腾加快，生长受阻、易感病、
（4）缺乏症：植株矮小、生长缓慢、叶黄缺绿，茎细
小麦缺氮
马铃薯缺氮
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❖2 磷
（1）吸收形式：HPO42- ， H2PO4-（主要） （2）存在形式：多为有机物，
（3）生理功能：
➢ 核酸、磷脂、核苷酸及其衍生物（ATP、FMN、FAD、
NAD、NADP、COA等）的组分---代谢元素
➢ 利于糖运输、细胞分裂、分生组织的增长
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3、 植物体内元素分类
1、根据含量划分
➢ 大量元素(> 0.1%干重)
C、H、O、N、 K 、Ca﹑Mg﹑ P、S、 Si
➢ 微量元素（< 0.1%干重）
Fe﹑Cl 、Mn﹑B﹑ Na、Zn﹑Cu﹑Mo﹑ Ni、
2、按必需性划分
➢必需元素（19种) ➢非必需元素
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二 必需元素的确定与研究方法
（4） 缺乏症：1、影响细胞分裂、蛋白质合成受阻、生长
缓慢、植株矮小、叶色暗绿，有时茎紫红（糖运输受阻） 2、开花期和成熟期延迟、产量降低、抗性减弱
白菜缺磷
油菜缺磷
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玉米缺磷
大麦缺磷
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❖3钾
（含量最高金属元素，占1%） （1）吸收形式和存在形式：K+，部分呈吸附状态，存在
于生命活动最活跃的部位