1、植物營養的基本原理介紹肥料的基本知識第一章 植物營養第一節 植物的營養成分一. 植物的組成二. 必需元素的概念、種類、 分類、含量三 影響養分含量的因素四 必需元素的來源五 必需元素的功能六 有益元素七 必需營養元素間的關系一、植物的組成水分：75-95%干物質：5-25%干物質由有機質（95%）和礦物質（5%）組成。灰分：干物質中的礦物質。灰分元素：植物的灰分中所含的礦質元素。植物體內灰分元素種類 70多種元素并非全是植物必需的， 所含元素種類和數量受環境條件及施肥措施影響。 植物對其生長所需礦質元素，具有有限的選擇吸收能力，它們也吸收那些不是生長所需，甚至可能有毒的元素。 植物體內某種元素

2、的有無及其含量高低，均不能作為其必需性的標準。 二、植物必需營養元素的概念確定必需營養元素的三條標準*直接性：這種元素是直接參與植物的新陳代謝對植物起直接的營養作用，而不是改善環境的間接作用。不可替代性：缺少這種元素后，植物會出 現 特有的癥狀，而其它元素均不能代替其作用只有補充這種元素后癥狀才會減輕或消失。必要性：缺少這種元素植物就不能完成其生命周期。 三. 必需元素的種類目前 國內外公認的高等植物所必需的營養元素有17種。它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯、鎳。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoNi必需營養元素確定的年份元 素 年 份 發 現

3、 人 C 1800 Senebier &Saussure N 1804 Saussure P,K,Mg,S,Ca 1838 Sprengel Fe 1844 Cris Mn 1922 McHargue B 1923 Warington Zn 1926 Sommer & Lipman Cu 1931 Lipman & Mackinney Mo 1939 Arnon & Stout Cl 1954 Broyer溶液培養或砂培試驗與化學藥品純化和測定方法的發展有著密切關系。高等植物中微量元素必需性的發現和平均含量隨著化學藥品的純化技不斷術改進，一些新的必需礦質營養元素可能被發現。元素干組織含量/%發

4、現年份Fe0.011860Mn0.0051922B0.0021923Zn0.0021926Cu0.00061931Mo0.000011938Cl0.011954四. 必需元素的分類 大量元素：C、H、O、N、P、K、 中量元素：Ca、Mg、S、 微量元素：Fe、Cl、B、Mn、Cu、Zn、 Mo、Ni通常，前兩者也合稱大量元素必需元素類別劃分標準大量元素： 大于0.1%微量元素： 小于0.1中量元素： 介于二者間五. 必需元素的含量元素 含量 元素 含量Mo 0.1 mg/kg P 0.2%Cu 6 mg/kg Mg 0.2%Zn 20 mg/kg Ca 0.5%B 20 mg/kg K 1.

5、0%Mn 50 mg/kg N 1.5%Fe 100 mg/kg H 6%Cl 100 mg/kg C 45%S 0.1% O 45%正常生長植株的干物質中營養元素的平均含量元素 符號 mol/克（干重 ） mg/kg %Mo 0.001 0.1 -Cu 0.1 0.6 -Zn 0.30 20 - Mn 1.0 50 -Fe 2.0 100 -B 2.0 20 -Cl 3.0 100 -S 3.0 - 0.1P 60 - 0.2Mg 80 - 0.2Ca 125 - 0.5K 250 - 1.0N 1000 - 1.5O 30000 - 45C 40000 - 45H 60000 - 6鉬銅鋅

6、錳鐵硼氯硫磷鎂鈣鉀氮氧碳氫六. 影響養分含量的因素 植物種類 生育階段 豐缺程度 環境因子七. 必需元素的來源 大氣： C、O 水： H、O 土壤： N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cl、Mn、B、Zn、Cu、Mo 碳和氧來自空氣中的二氧化碳，氫和氧來自水，其它的必需營養元素幾乎全部是來自土壤。由此可見，土壤不僅是植物生長的介質，而且也是植物 所需礦質養分的主要供給者。八. 必需元素的功能 K.Mengel和E.A.Kirkby把植物必需營養元素按其功能分為四組：植物有機體的主要組分：C、H、O、N、S；以無機陰離子或酸分子的形態被植物吸收與羥基化合物酯化：P. B滲透物質及酶活化：K、Ca

7、、Mg、Cl傳遞電子： Fe、Mn、Cu、Zn、Mo九. 有益元素1. 概念： 為少數植物所必需； 對大多數植物有益 非必需營養元素中一些特定的元素，對特定植物的生長發育有益，或為某些種類植物所必需，這些元素為有益元素。2. 種類： Si, Na, Co, Se, Al.對某些作物有用的有益養分鈉（Na），以Na+形態吸收， 對某些作物可部分替代K，如甜菜硅（Si），以硅酸鹽等形態吸收，可增強禾谷類作物莖稈的抗倒伏；鈷（Co），主要是供豆科固氮；鋁（Al），可能對某些植物如茶樹有利。 十、必需營養元素之間的相互關系營養元素同等重要律和不可代替律： 植物必須營養元素在植物體內不論數量多少，每種營

8、養元素在植物體內都有自己的生理功能，具有同等重要性和不可替代性。缺錳胡蘿卜為什么氮、磷、鉀是肥料“三要素”作物必需的17種元素中，大部分可以從大氣、水、土壤中獲得，其中 氮、磷、鉀顯得尤為重要，在自然狀態下常常不能滿足作物生長需要;必須經常以施肥的形式加以補充，所以稱為肥料“三要素”。NPK第二節 植物的根部營養植物根系從營養環境中吸收養分的過程叫做植物的根部營養。 植物的根部營養 KPN養分營養利用轉移運輸吸收Key:了解三個過程1. 礦質養分向根部遷移 2.根系對養分的吸收 3.根部吸收的養分在植物體內的運輸 一. 根系對養分吸收的特點二. 根系吸收礦質養分的部位三. 植物根系吸收礦質養分

9、的形態四. 養分離子向根部遷移五. 植物對離子的吸收六. 根部吸收的養分在植物體內的運輸七. 養分的重新分配八 影響養分吸收的因素營養液及玉米、蠶豆根汁液中離子濃度的變化外部濃度（mmol/L）根汁液中4天后*4天后濃度（mmol/L）離子初始濃度玉米蠶豆玉米蠶豆K+2.000.140.6716084Ca2+1.000.940.59 310Na2+0.320.510.580.6 6H2PO4-0.250.060.09 612NO3-2.000.130.07 3835SO42-0.670.610.81 14 6一. 根系對養分吸收的特點選擇性累積性遺傳性植物根系吸收的礦質養分主要是離子態的，其中

10、包括陽離子如NH 4+，K和陰離子 SO42-, NO3-二.植物根系吸收礦質養分的形態KNP營養元素植物可利用形態大量營養元素 CCO2OO2,H2OHH2ONNO3-,NH4+KK+CaCa2+MgMg2+PH2PO4-,HPO42-SSO42-微量營養元素ClCl-FeFe3+,Fe2+MnMn2+BBO33-,B4O72-ZnZn2+CuCu2+,Cu+MoMoO42-植物利用養分的形態根系是植物吸收養分和水分的重要器官，根系吸收養分的活躍部位主要在根尖幼嫩部分的某一特定區域，而并非整個根系。 三.根系吸收礦質養分的部位植物根系吸收礦質養分的部位吸收養分部位：根系根毛區。成熟區：細胞壁

11、出現角質和木栓質，細胞壁透性降低。根毛區：單位面積吸收量少，但面積大，不易積累，是吸收養分的主要部位。伸長區：易吸收養分，輸導組織沒有完全分化，養分積累多，不易運走分生區：對養分、水分透性差123土壤根地上部（1、截獲 2、質流 3、擴散）四.養分離子向根部遷移 1. 截獲植物不需要通過養分運輸而依靠根系生長時從所接觸的土壤中直接吸收養分的方式稱為截獲。2. 質流由于植物的蒸騰作用，使根際土壤水勢下降，溶解在土壤溶液中的養分隨土壤水分而遷移到根表的過程叫質流。3. 擴散擴散是指養分通過擴散作用而遷移到根表的過程。養分濃度差。三條途徑：即截獲，質流和擴散:三種方式在土壤中同時存在! NUTRIE

12、NT UPTAKE BY THE ROOT1、截獲：通過根系與所接觸的土壤而直接吸收養分的過程。影響因素： 土壤養分含量 根系面積（根系在土壤中的體積有限，一般小于10%，根系通過截獲得到的養分較少）2、質流：土壤溶液中的養分隨土壤水分而遷移到根表的過程。影響因素：蒸騰作用土壤溶液離子濃度3、擴散：養分通過擴散作用而遷移到根表的過程。影響因素：土壤養分濃度梯度 養分離子擴散系數 擴散系數受離子半徑和電荷數影響養分每公頃9500kg玉米產量所需要的養分(kg/ha)供 應 量截流質流擴散N190215038P401237K195435156Ca40601500Mg45151000S221650根

13、截流、質流和擴散提供玉米養分的情況五、植物根系對養分的吸收 主動吸收被動吸收 三個特點：不需要消耗代謝能量沒有選擇性順著濃度梯度或電化學勢梯度吸收。根系對養分的被動吸收被動吸收（非代謝吸收）：溶質分子或離子無選擇性地順著濃度差梯度或電化學勢梯度進入細胞的過程。方式：主要有離子交換和離子擴散。主動吸收的特點是：1。需要消耗代謝能，2。吸收的離子具有選擇性，3。根系逆濃度梯度吸收養分。根系對養分的主動吸收主動吸收:指溶質分子或離子有選擇性地逆濃差梯度或電化學梯度而進入細胞膜內的過程。主動吸收的機理載體假說載離子體假說離子泵學說：能量來源于ATP載體假說載體：離子通過脂膜的運輸與細胞的代謝產物或某種

14、富含能量的物質有關，這種運輸離子的物質稱離子載體。學說要點：質膜上的載體是大分子；載體具有專一性、飽和性和競爭性；運載是逆著電化學勢梯度運動的，且要消耗能量。載體的專一性：某一載體只能運輸某種或某幾種化學性質近似的離子。MembraneTransporter Channel Carrier PumpZeigerand Zeiger, Plant Physiology, 1998(Co-transporter)能較好地解釋下面三個問題：離子的選擇性吸收；離子通過質膜以及在質膜上的轉移；離子吸收與代謝作用的密切關系。養分在運輸方向有橫向運輸和縱向運輸 橫向運輸:主要指養分由根表皮經皮層、內皮層到中

15、柱層（導管）的運輸過程。質外體和共質體是根部橫向運輸水分和養分的重要通道,也稱為短距離運輸。縱向運輸:是指離子在木質部或韌皮部內從根向地上部分或從地上部分向根系的運輸,也稱為長距離運輸。 六. 根部吸收的養分在植物體內的運輸 皮層中柱根表皮外皮層BA晚期后生木質部早期后生木質部凱氏帶內皮層韌皮部根毛離子短距離運輸的質外體（A）及共質體（B）示意圖橫向運輸(短距離運輸)質外體和共質體是根部橫向運輸水分和養分的重要通道。質外體：包括細胞壁、細胞間隙、木質部導管等非原生質部分組成的統一體。（非連續的）共質體：各個活細胞以胞間連絲相互連在一起的統一整體。（連續的）離子在質外體內的橫向運輸：主要靠自由擴

16、散和電滲透作用，細胞壁對陽離子的阻礙作用較大。（無需能量） 由于內皮層凱氏帶的存在，質外體運輸離子進入中柱之前必須進入共質體饒過凱氏帶。（消耗能量）離子在共質體的橫向運輸：主要靠被動擴散或借助原生質流動及水流而運輸。 離子由膜外進入共質體是主動運輸； 離子在共質體內的移動通過層層脂膜時不需主動運輸木質部與韌皮部養分運輸與轉移示意圖P TX韌皮部韌皮部(P)轉移細胞(T)木質部（X）縱向運輸(長距離運輸)離子在木質部的移動有兩種方式： 離子的交換吸附 質流移動的動力： 蒸騰作用 根壓 PLRCFBCRoot apexShoot apexSource leafTTCarbohydrates(pho

17、tosynthates)PLPhloem loadingPhloem-mobilemineral nutrients(including reduced N and S)Uptake of mineralnutrientsTTransfer cellRCRetrieval mecha-nismsRecycled mineralnutrientsFeedback control of mineral nutrientuptakeFBCShootRootA XylemPhloem韌皮部的運輸 雙向運輸 消耗能量的主動運輸七、養分的重新分配 植物體內的養分可以重新分配，稱養分的再分配 .再利用程度強

18、的元素:指通過韌皮部而運轉的離子，元素可由老葉向新葉轉移，缺素癥由老葉開始。N P K Mg Cl.再利用程度較差的元素:其缺素癥，出現在幼葉上，現在完全展開的葉片或老葉片上。 S Zn Cu Mn Fe Mo .難于再利用的元素:主要在木質部由下往上隨蒸騰液流而運輸，出現在頂葉和新葉。Ca B八、影響養分吸收的因素 8.1影響養分吸收的外部因素-植物的營養特性植物營養的個性:不同植物或不同品種在不同的生育期所需要養分的差異(實質植物營養的基因型差異） 8.2植物營養的階段性 1.作物的營養特點，隨作物生育期而改變2.作物通過根系由土壤中吸收養分的整個時期，作物的營養期，作物在不同的生育階段中對營養元素的種類、數量和比例有不同要求的這種特性就叫做作物營養的定期性或作物營養的階段性3.作物吸收養分的規律是：生長初期吸收的數量、強度都較低，隨著時間的推移，對營養物質的吸收逐漸增加，到成熟期，又趨于減少.作物營養兩個關鍵時期:作物營養臨界期和作物營養最大效率期 作物營養臨界期:作物營養臨界期是指某種養分缺少或過多，各種營養比失調時對作物生長發育影響最大的時期。 作物營養最大效率期:指某種養分能發揮其最大增產效率的時期。需求量和吸收量都很多的，作物生長最旺盛的時期，吸收養