1、矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识一植物吸收矿质元素的特点一植物吸收矿质元素的特点 两者的两者的吸收不成比例；吸收不成比例；矿质吸收与水分吸收成比例1)1)相互关联：相互关联：2)2)相互独立：相互独立：(一一)根系吸收矿质与吸收水分的相互关系根系吸收矿质与吸收水分的相互关系吸收机理不同吸收机理不同:分配方向不同：分配方向不同：水分主要分水分主要分配到叶片，而矿质主要分配到配到叶片，而矿质主要分配到当时的生长中心。当时的生长中心。2矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识表现：表现：植物对同一溶液的不同离子吸收不一样植物对同一溶液的不同离子吸收不一样植物对同一溶液的正负离子吸收不一样植物
2、对同一溶液的正负离子吸收不一样根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成正比根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成正比3矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识水稻和番茄养分吸收的差异表示试验结束时培养液中各种养分浓度占试验开始时的表示试验结束时培养液中各种养分浓度占试验开始时的%植物对同一溶液的不同离子吸收不一样植物对同一溶液的不同离子吸收不一样4矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识1.1.(NH(NH）SOSO-植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液液酸度增加酸度增加的盐类称的盐类称生理酸性盐生理酸性盐.2.2.NaNONaNO-植物根系从溶液中
3、有选择地吸收离子后使溶植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液液酸度降低酸度降低的盐类的盐类,称称生理碱性盐生理碱性盐 。3.3.NHNH4 4NONO3-3-植物吸收其阴、阳离子的量很相近植物吸收其阴、阳离子的量很相近,而而不改不改变周围介质变周围介质pHpH的盐类，称的盐类，称生理中性盐。生理中性盐。5矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识任何植物任何植物,假若培养在假若培养在某一单盐溶液某一单盐溶液中中,不久即不久即呈现呈现不正常状态不正常状态,最后死亡最后死亡。这种现象称。这种现象称单盐单盐毒害毒害(toxicity of single salt)(toxicity of singl
4、e salt)。小麦根在单盐溶液和盐类混合液中的生长小麦根在单盐溶液和盐类混合液中的生长A.NaCl+KCl+CaCl;A.NaCl+KCl+CaCl;B.NaCl+B.NaCl+CaClCaCl;C.CaCl;C.CaCl;D.NaCl;D.NaCl6矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识若在单盐溶液中加入少量其它盐类若在单盐溶液中加入少量其它盐类,这种毒这种毒害现象就会消除。这种离子间能够害现象就会消除。这种离子间能够互相消互相消除毒害除毒害的现象的现象,称称离子颉颃离子颉颃(ion antagonism)，也称离子对抗，也称离子对抗。平衡溶液平衡溶液(balanced solution
5、)(balanced solution)。7矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识3.3.离子从导管周围的木质离子从导管周围的木质部薄壁细胞进入导管部薄壁细胞进入导管8矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识离子的溶液交换离子的溶液交换 根细胞通过交换作用吸附离子称做根细胞通过交换作用吸附离子称做交换吸附。交换吸附。root9矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识rootrootsoilsoilCOCO2 2+H+H2 2O O H H2 2COCO3 3 H+HCOH+HCO3 3 K K+rootrootsoilsoilK K+SOSO4 42-2-H H+HCO HCO3 3 离子的
6、溶液交换离子的溶液交换离子的接触交换离子的接触交换 交换吸附交换吸附K K+SOSO4 4+SOSO4 42-2-COCO2 2+H+H2 2O O H H2 2COCO3 3 H H2 2COCO3 3 H H+HCO+HCO3-3-H+，HCO32-可作为根系细胞的交换离子，同土壤溶液和土壤胶粒上吸附的离子进行交换。10矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识岩石上的植物11矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识根木质部薄壁细胞根木质部薄壁细胞 12矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识ERER VVV皮层皮层 内皮层内皮层 木质部木质部 薄壁细胞薄壁细胞 导管.离子从导管周围的木质部
7、薄壁细胞进入导管离子从导管周围的木质部薄壁细胞进入导管被动运输或主动被动运输或主动运输运输flash13矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识三、影响根系吸收矿质元素的外界因素三、影响根系吸收矿质元素的外界因素图图 温度对小麦幼苗吸收钾的温度对小麦幼苗吸收钾的影响影响（1 1）温度）温度14矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识（2 2）通气状况）通气状况 在较低浓度下，吸收随离子浓度升高而升高，在较低浓度下，吸收随离子浓度升高而升高，但超过一定范围就不再升高，因为膜上的载体和通但超过一定范围就不再升高，因为膜上的载体和通道数量有限。另外，道数量有限。另外，高浓度还会引起烧苗高浓度还会引起
8、烧苗。（3 3）土壤溶液浓度）土壤溶液浓度中耕，晒田中耕，晒田15矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识（4 4）土壤）土壤PHPH值值 影响到根系的带电状况和离子有效性根系的带电状况和离子有效性。RCCOONH_+OHHRCNHH+HRCCOOHNHHpH6pH56pH5233+COO有利阳离子吸收有利阳离子吸收有利阴离子吸收有利阴离子吸收直接影响直接影响16矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识pHpHpH对矿质吸收的影响左：燕麦吸收钾，右：小麦吸收NO3-17矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识Influence of soil pH on the Influence of so
9、il pH on the availability of nutrient elements in availability of nutrient elements in organic soils.organic soils.对土壤中矿质溶解度的影响对土壤中矿质溶解度的影响 偏碱时偏碱时：POPO4 4 3-3-、MgMg、FeFe、MnMn、CuCu、ZnZn盐溶解度下降。盐溶解度下降。偏酸时偏酸时：POPO4 4 3-3-、K K、MgMg等等溶解度大，易流失。溶解度大，易流失。过酸时过酸时：AlAl、FeFe、MnMn溶解度溶解度加大，易使植物受害加大，易使植物受害 间接影响间接影响
10、18矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识酸害酸害19矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识表表2.62.6 几种主要作物生长的最适几种主要作物生长的最适pHpH值范围值范围作物作物 pHpH值值 作物作物 pHpH值值 作物作物 pHpH值值 马铃薯马铃薯 4.8 4.8 5.45.4 大豆大豆 6.0 6.0 7.07.0 西瓜西瓜 6.0 6.0 7.07.0 胡萝卜胡萝卜 5.3 5.3 6.06.0 水稻水稻 5.0 5.0 7.07.0 油菜油菜 6.0 6.0 7.07.0 番薯番薯 5.0 5.0 6.06.0 小麦小麦 6.0 6.0 7.07.0 棉花棉花 6.0 6.
11、0 8.08.0 花生花生 5.0 5.0 6.06.0 大麦大麦 6.0 6.0 7.07.0 甘蔗甘蔗 7.0 7.0 7.37.3 烟草烟草 5.0 5.0 6.06.0 玉米玉米 6.0 6.0 7.07.0 甜菜甜菜 7.0 7.0 7.37.3 20矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识根外营养（根外营养（叶片营养）叶片营养）：植物地上部分吸收矿质养料的过程。植物地上部分吸收矿质养料的过程。21矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识1.营养物质进入叶内的路途：营养物质进入叶内的路途：角质层角质层 外连丝外连丝表皮细胞表皮细胞的质膜的质膜 叶肉细胞叶肉细胞 叶脉韧皮部叶脉韧皮部气
12、孔气孔22矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识3.3.根外施肥的优点根外施肥的优点优点优点:补充养料（干旱或作物生长后期，根部吸补充养料（干旱或作物生长后期，根部吸肥不足）肥不足）节省肥料节省肥料 ;见效迅速见效迅速 ，利用率高。，利用率高。肥肥药混合。药混合。2.2.根外施肥的效果与许多因素有关根外施肥的效果与许多因素有关23矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识氮素：氮素：酰胺、氨基酸、酰胺、氨基酸、NONO3 3-、磷素：磷素：磷酸根，磷酸根，磷酰胆碱、磷酰胆碱、ATPATP、ADPADP、AMPAMP等等硫素：硫素：SOSO4 42-2-，蛋氨酸，谷胱甘肽蛋氨酸，谷胱甘肽其它均以
13、金属离子向上运输。其它均以金属离子向上运输。1.1.运输形式：运输形式：24矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识柳枝2.运输途径：25矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识5 5小时后小时后 26矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识棉花棉花1 1小时后小时后27矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识运输途径总结：根所吸收离子沿木质部导管向上运输，根所吸收离子沿木质部导管向上运输，并并可横向运输到韧皮部；可横向运输到韧皮部；叶吸收的矿质离子向上或向下运输途径都是叶吸收的矿质离子向上或向下运输途径都是韧皮部，韧皮部，也可横向运到木质部继而向上运输。也可横向运到木质部继而向上运输。速度：
14、3030 100cm/h100cm/h28矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 N N、P P、K K、MgMg、ZnZn等，等，CaCa、FeFe、S S、MnMn、CuCu、B B 二、矿物质在植物体内的分布二、矿物质在植物体内的分布 29矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识一、植物的氮源一、植物的氮源空气空气 N N2 2土壤土壤无机氮化物无机氮化物有机氮化物有机氮化物 （氨基酸、尿素等）（氨基酸、尿素等）氨态氮氨态氮硝态氮硝态氮源源30矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 植物体内硝酸盐转化为氨的过程植物体内硝酸盐转化为氨的过程.31矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识
15、1 1、NONO-还原还原 催化酶：硝酸还原酶（催化酶：硝酸还原酶（nitrate reductase,nitrate reductase,NRNR）NRNR位于根和叶的位于根和叶的细胞质，细胞质，故此反应再细胞质故此反应再细胞质 中进行。中进行。还原所需的电子由还原所需的电子由NAD(P)NAD(P)H H提供提供,即即 NO NO-+NAD(P)H+H+NAD(P)H+H+NO NO-+NAD(P)+NAD(P)+H+H2 2O O NO NO-+2e+H+2e+H+NO NO-+H2O+H2O32矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识硝酸还原酶（硝酸还原酶（nitrate reduct
16、ase,nitrate reductase,NRNR）：三个辅基三个辅基:黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)(FAD)、细胞色素、细胞色素b b557557和钼和钼复合体复合体(Mo(MoCo)Co)，为同型二聚体。催化的反应模式如下为同型二聚体。催化的反应模式如下：NONO-NONO-硝酸还原酶是一种硝酸还原酶是一种诱导酶诱导酶,即受底物的诱导而合成即受底物的诱导而合成的酶的酶。33矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识Regulation of NR Gene expression硝酸盐硝酸盐NRNR基因的表达基因的表达34矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 2 2、N
17、ONO-还原还原 NONO-+6e-+8H+NH+6e-+8H+NH+2H+2H0 0 NONO-迅速从细胞质进入质体（叶或根），进一步还原迅速从细胞质进入质体（叶或根），进一步还原催化酶：亚硝酸还原酶催化酶：亚硝酸还原酶(nitrite reductase,NiR)(nitrite reductase,NiR)还原所需的一对电子由还原态铁氧还蛋白提供，即还原所需的一对电子由还原态铁氧还蛋白提供，即NONO-+6Fdred+8H+6Fdred+8H+NH NH4 4+6Fdox+2H+6Fdox+2H0 0 35矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识叶中，叶中，NONO-运进叶绿体，在运进叶
18、绿体，在NiR NiR 作用下，使作用下，使NONO-还原为还原为NHNH4 4+根根中中,NO,NO在在前质体中前质体中被还原为被还原为NHNH4 4+。两个辅基，一个是铁-硫簇（Fe4S4），另一个是特异化血红素。亚硝酸还原酶血红素血红素铁铁-硫簇硫簇36矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶(glutamine synthase(glutamine synthase，GSGS）。GS1.1.谷氨酸合成酶循环谷氨酸合成酶循环谷氨酸合成酶（谷氨酸合成酶（GOGAT)GOGAT)L L谷氨酸谷氨酸+ATP+NH+ATP+NH Mg Mg2+2+L L谷氨酰胺谷氨酰
19、胺+ADP+Pi+ADP+Pi GSGS存在于各种植物组织中，存在于各种植物组织中，对氨有很高的亲和力对氨有很高的亲和力,L-L-谷氨酰胺谷氨酰胺+-+-酮戊二酸酮戊二酸+NAD(P)HNAD(P)H或或FdredFdredGOGAT GOGAT 2L-2L-谷氨酸谷氨酸+NAD(P)+NAD(P)+或或FdoxFdox38矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识三、三、氨氨 的的 同同 化化通常植物组织中通常植物组织中,氨同化是通过氨同化是通过谷氨酸合成酶循环谷氨酸合成酶循环进行。进行。谷氨酸合成酶循环谷氨酸合成酶循环39矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识“Photoassimilat
20、ion”40矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识41矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 生物固氮生物固氮 某些微生物把空某些微生物把空气中的游离氮固定转化为氮化气中的游离氮固定转化为氮化合物合物(氨氨)的过程。的过程。、类型、类型 生物固氮是由两生物固氮是由两类微生物来实现的类微生物来实现的:一类是非共生一类是非共生固氮微生物固氮微生物包包括细菌和蓝藻，括细菌和蓝藻，另一类是与其它植物另一类是与其它植物(宿主宿主)共生的微生物共生的微生物,例如与豆科植物共生的例如与豆科植物共生的根瘤菌根瘤菌 与非豆科植物共生的与非豆科植物共生的放线菌放线菌,42矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知
21、识固氮酶催化反应固氮酶催化反应铁氧还蛋白还原铁蛋白铁氧还蛋白还原铁蛋白,与与ATPATP结合结合,铁蛋白还原钼铁蛋白铁蛋白还原钼铁蛋白,最后还原最后还原N N成为成为NHNH减少固氮所需的能量投入量凾待解决的问题。减少固氮所需的能量投入量凾待解决的问题。、过程、过程 分子氮被固定为氨的总反应式如下:N+8e-+8H+16ATP 固氮酶 2NH+H+16ADP+16Pi43矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 一、作物需肥一、作物需肥规律规律 1 1、不同作物、不同作物对肥料的需要量和比例不同对肥料的需要量和比例不同 2 2、44矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识1.不同作物对肥料的需
22、要量和比例不同 禾谷类禾谷类:前期需氮多前期需氮多,后期需后期需P P多多,K,K多有利子粒饱满多有利子粒饱满根茎类根茎类;需需K K多多,有利地下器官积累碳水化合物有利地下器官积累碳水化合物叶菜类叶菜类:需需N N多多,有利于叶片肥大有利于叶片肥大作物类型作物类型45矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识种子萌发种子萌发幼苗长大幼苗长大开花结实开花结实成熟成熟衰老衰老生长生长时期时期养分养分贮藏贮藏为主为主吸收能吸收能力加强力加强吸收量吸收量最大最大停止停止吸收吸收部分养部分养分排出分排出2 2、同一作物不同生育期需肥不同、同一作物不同生育期需肥不同 生长中心：生长中心：指在一定的时期（即
23、生育期），代谢旺盛、指在一定的时期（即生育期），代谢旺盛、生长势较强的部位。施肥总是对当时的生长中心作用最大生长势较强的部位。施肥总是对当时的生长中心作用最大（即营养元素总是优先供应生长中心）。（即营养元素总是优先供应生长中心）。46矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识营养最大效率期营养最大效率期-在植物生命周期中，对施肥的在植物生命周期中，对施肥的营养效果最好的时期。营养效果最好的时期。一般以种子和果实为收获对象的作物的营养最大效一般以种子和果实为收获对象的作物的营养最大效率期是率期是生殖生长时期生殖生长时期。如：如：水稻、玉米；幼穗形成期水稻、玉米；幼穗形成期 大豆、大豆、油菜：开花期
24、油菜：开花期47矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识1.1.形态指标形态指标 (1)(1)长相长相 (2)(2)叶色叶色 48矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 2.2.生理指标生理指标 植物组织的产量（或生长）与养分含量的关系“叶分析叶分析”-测定叶测定叶片或叶鞘等组织中片或叶鞘等组织中矿矿质元素含量质元素含量,判断营判断营养的丰缺情况。养的丰缺情况。(1)(1)体内养分状况体内养分状况(2)(2)叶绿素含量叶绿素含量(3)(3)酰胺酰胺(4)(4)酶活性酶活性 缺钼缺钼,硝酸还原硝酸还原酶活性下降酶活性下降;缺铜缺铜,抗坏血酸抗坏血酸氧化酶和多酚氧氧化酶和多酚氧化酶活性下降化酶活
25、性下降;49矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识 1.肥水配合肥水配合,充分发挥肥效充分发挥肥效 2.深耕松土深耕松土,改良土壤环境改良土壤环境 适当深耕适当深耕,增施有机肥料增施有机肥料,可以促进可以促进 土壤团粒结构的形成土壤团粒结构的形成。3 3.改革施肥方式改革施肥方式,促进作物吸收促进作物吸收 深层施肥将肥料施于作物根系附近深层施肥将肥料施于作物根系附近5 510cm10cm深的土层深的土层,由于由于深施深施,挥发少挥发少,铵态氮的硝化作用也慢铵态氮的硝化作用也慢,流失也少流失也少,供肥稳而久供肥稳而久。根外施肥也是一种经济用肥的方法根外施肥也是一种经济用肥的方法。50矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识四、施肥增产的原因四、施肥增产的原因改善光合性能，在增加产物积累改善光合性能，在增加产物积累调节代谢，控制生长发育调节代谢，控制生长发育调节土壤状况，满足生长需要。调节土壤状况，满足生长需要。51矿质营养主题医学知识矿质营养主题医学知识
