生物固氮
• 什么叫做生物固氮？ 固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。
• 固氮微生物有哪些种类？
根瘤菌→豆科植物 共生固氮微生物 放线菌→非豆科植物
蓝藻→水生蕨类等
自生固氮微生物
圆褐固氮菌（好氧） 梭菌（厌氧） 鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻
1.共生固氮微生物
• 概念： 指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物。
生物固氮在农业生产中的应用
• 豆科植物在农业生产上有何应用？
制作绿肥---直接耕埋或堆沤饲 养家畜，再将家畜的粪便还田
生物固氮研究前景
• 固氮基因工程：
将固氮细菌体内的固氮基因转移到非豆科 粮食作物的细胞内，在固氮基因的调控下，让 非豆科粮食作物的细胞内合成出固氮酶并且固 氮，这是解决非豆科粮食作物自行固氮的一条 重要途径，这一途径叫做固氮基因工程。
• 圆褐固氮菌的应用：
制成菌剂，施用到土壤中，可以提高农作物的产量。
3.生物固氮过程
固氮酶的特点：
1）固氮酶由两种蛋白质构成， 分别是铁蛋 白和铁钼蛋白，只有两种蛋白质同时存在， 固氮酶才具有固氮作用。
2）固氮酶具有底物多样性的特点， N2→NH3，乙炔→乙烯
固氮酶催化乙炔还原乙烯的化学反应， 常被科学家用来测定固氮酶的活性。
⑷CO2的供应
CO2
吸
C
收
阳生植物 阴生植物
0B
A B：光补偿点
光照强度 C：光饱和点
⑸O2的供应
矿质元素的吸收、有机物的运 输等都需要能量，故中耕助草、 疏松土壤均有利于植物根的呼吸 作用，有利于提高光作用的效率.
⑹光照
①光照强度 ②光质（即光的波长）
红光和蓝紫光有利于提高光合效率。 黄绿光不利于提高光合效率。 在蓝紫光的照射下，光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。 在红光的照射下，光合产物中糖类的含量较多。
③日照长短 ④光照时间：间作、轮作、套作 ⑤增加光合作用的面积：合理密植
2.植物激素的利用.根据植物激素的作用原理,发挥植物激素在农 业生产中的作用,如适时解除作物的顶端优势现象、生长素的除 草作用、无子果实的培育、乙烯的催熟作用等。
②植物必须的矿质元素：14种大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg 微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni
③合理施肥的含义 根据细胞吸水的原理，一次施肥不能过浓。 不同植物对各种必需的矿质元素的需要量不同。 同一种植物在不同的生长发育时期对各种必须的矿质元素的需要量不同。
必需矿质元素的供应
(1)该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的
倍。
(2)该叶片在10℃、500勒克斯的光照条件下,
每小时光合作用所产生的氧气量是 mg.
(3)该叶片在20℃、2000勒克斯的光照条件
下,如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，
每小时产生的葡萄糖为
mg。
⑷CO2的供应
二氧化碳是光合作用的
原料，故在一定范围内提 高二氧化碳的浓度能提高 光合作用的效率。
• 举例： 根瘤菌
根瘤菌固定的 氮素占自然界 生物固氮总量 的绝大部分
共生固氮微生物
• 根瘤菌与豆科植物的关系是什么？ 互利共生关系
• 二者的互利共生关系具体表现在？
根瘤菌→豆科植物：提供NH3 豆科植物→根瘤菌：提供有机养料和生活环境
共生固氮微生物
• 根瘤菌结构特点：
原核生物—无核仁、核膜、染色体等结构，DNA和核糖体
农作物子 的 结 构
2.种子的萌发的条件
种子萌发的条件是：充足的水分、空气和适宜的温度。 三个条件必须同时具备，缺一不可。
3.种子的萌发的过程
首先，由于种子中的亲水性物质的作用，种子 进行吸胀吸水，使种子中自由水/结合水的比例 提高，种子细胞的代谢能力升高，单子叶植物 种子的胚乳或双子叶植物子叶中的蛋白质、淀 粉和脂肪分别在蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及其 他酶的作用下被水解，转变成氨基酸、葡萄糖 、甘油和脂肪酸等有小分子有机物，供胚发育 所用。此时种子中有机物种类增多，但总量下 降。
• 哪些必需元素会影响光合作用？
（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。
（2）P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。 （3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和 种子等器官过程中起作用。 （4）Mg：叶绿素的重要组成成分。
• 应如何进行合理施肥？
（1）根据植物的生长规律和需肥规律进行适 时适量施肥。 （2）可进行根外施肥。 （3）与豆科植物进行间种和轮作，提高土壤 的肥力，使植物获得更多的氮肥。（生物固氮） （4）将植物秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行 深耕翻压，也是增加土壤肥力的有效措施。
生物固氮在农业生产中的应用
• 土壤可通过哪两条途径获得氮素？
1）含氮肥料的施用 2）生物固氮
8×107t 4×108t
• 提高豆科作物产量的有效措施是什么？
选择与该种豆科植物相适应的根瘤菌进行拌种 新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤，根瘤菌 很少，且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进行。 根瘤菌拌种。
• 根瘤菌的新陈代谢类型：
异养需氧型的细菌 • 根瘤菌的固氮特点：
1）根瘤菌只有侵入豆科植物根内才能固氮。 2）不同的根瘤菌各自只能侵入特定种类的豆科植物。
（特异性）
共生固氮微生物
• 根瘤菌在豆科植物中的分布
大豆的根瘤
豌豆的根瘤
2.自生固氮微生物
• 圆褐固氮菌的功能：
1）较强的固氮能力 2）能分泌生长素
种子的萌发的过程 胚根发育成根，胚芽发育成茎和叶
二、为农作物生长提供适宜条件（影响光合效率
的因素） Ⅰ.为农作物生长提供适宜条件
⑴合理灌溉 （水）
①不同植物的需水量不同 ②同一种植物在不同的生长发育时期，需水量也不同。
⑵合理施肥 （矿质元素）
①概念：除C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。
⑶提供适宜温度
光合作用的光反应和暗反应都需要 酶，而酶在适宜的温度下效率高，故而 能提高光合作用效率；而晚间进行呼吸 作用要消耗养料，而呼吸作用也必须有 酶的参与。适当降低温度能降底呼吸酶 的活性，从而减少有机物的消耗，增加 有机物的积累量。
（8分）将某种绿色植物的叶片,放在特定的实验装 置中。研究在10℃、20℃的温度下,分别置于5(则 勒克斯、加则勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用 和呼吸作用。结果如图所示：