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第三章 植物的矿质和氮素营养
 

 

一 教学大纲基本要求

1了解矿质营养的概念、研究历史,植物必需元素的名称及在植物体内的生理作用,植物缺素的症状;

2理解离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义;

3了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、理解作物合理施肥的生理基础及提高肥效的农业措施。

二 本章知识要点

(一)名词解释

1矿质营养2灰分元素3必需元素4有益元素5水培法6转运蛋白7载体运输8通道运输9离子泵运输10钙调素11胞饮作用12扩散作用13单盐毒害14离子拮抗15平衡溶液16生理中性盐17生理酸性盐18生理碱性盐19表观自由空间20离子交换吸附21叶面营养22外连丝23缺素症24需肥临界期25营养最大效率期26诱导酶27生物固氮28无土栽培

(二)知识要点

植物体内的化学元素在60种以上。但采用水培法和砂培法, 确认植物的必需元素只有17种,即大量元素:C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S;微量元素:Fe、Mo、B、Zn、Cu、Mn、Cl、Ni。其中C、H、O是由CO2和H2O提供。其余14种由土壤提供,称为矿质元素(N不是矿质元素,但通常放在矿质元素一起讨论)。必需元素有三条必备条件:不可缺少性、不可替代性、直接功能性。

必需元素的生理功能为:细胞结构物质;生命活动调节者;电化学和渗透调节;中间代谢产物组成成分。每一种必需元素各有其特殊的生理功能和缺素症。

植物根部吸收矿质元素最活跃的区域是根毛区。植物根系吸收矿质与吸水既有关、又无关,具有选择性吸收。单盐发生毒害,混合盐可产生离子拮抗。

土壤溶液中的矿质元素通过截获、扩散和集流三种方式迁移至根际。矿质元素通过交换吸附被吸附于根细胞表面或扩散进入根皮层自由空间。然后被根细胞吸收进入共质体。

植物细胞吸收矿质元素的方式有:主动吸收、被动吸收和胞饮作用三种。以前两种较为普遍。被动吸收不消耗代谢能,主要依赖于扩散作用。主动吸收是需要消耗代谢能的、逆电化学势梯度吸收。其机理有载体、离子通道和离子泵等学说解释离子的跨膜吸收。胞饮作用是非选择性的吸收。进入共质体的矿质元素,可通过内皮层进入导管周围薄壁细胞,进而释放至导管中,然后随蒸腾流运至地上部分。

土壤温度、通气状况和土壤pH是影响根部吸收矿质元素的主要因素。

植物从土壤中吸收的铵盐可直接用于氨基酸合成。根部吸收的硝态氮要经过硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催化,把硝酸盐还原为氨,供植物利用。各种不同来源的氨,可与酮酸结合,形成氨基酸。固氮菌可固定空气中的氮气形成氨。

植物体内的矿质元素,可分为参与循环的可再利用元素和不参与循环的不可再利用元素。

植物根系是吸收矿质元素的主要器官,叶片也可吸收矿质元素,称为根外营养。

根部吸收的矿质元素向上运输主要通过木质部,也能横向运到韧皮部再向上运。叶片吸收的矿质元素向上或向下运输主要都是韧皮部,也可横向运到木质部继而上下运输。

不同作物需肥特点不一样;同一作物不同生育期对矿质元素的吸收情况也不相同,因此要分期追肥、看苗追肥。作物的长相、叶色、元素含量、酶活性、酰胺及淀粉含量等都可作为合理追肥的指标。为了充分发挥肥效,必需做到适当灌溉,改善土壤条件,适当深耕,还可以发展无土栽培,用于蔬菜和花卉生产,前景远大。

三 重点、难点

(一)重点

1必需元素及其生理作用、养分的可利用形态、缺素症状。

2离子跨膜运输的方式及机理。

3植物根系吸收矿质养分的过程、特点及环境因素对矿质离子吸收的影响。

4氮素的同化过程

5农业生产中合理施肥的生理基础。

(二)难点

1矿质离子跨膜运输的方式及机理。

2氮素的同化过程。

3缺素症状的诊断。

(三)基本内容

第一节 植物体内的必需矿质元素及其确定方法

一、植物体内的元素组成

二、植物体内的必需矿质元素及其研究方法。

第二节 植物体内必需矿质元素的生理功能及其失调症状

主要有大量元素:一、N;二、P;三、K;四、Ca;五、Mg;六、S;

微量元素:七、Fe;八、Mn;九、Cu;十、Zn;十一、B;十二、Mo;十三、CI;十四,Ni

有益元素

第三节 植物根据系对矿质元素的吸收

一、根部吸收矿质元素的区域

二、根系对矿质元素吸收的特点

三、根系吸收矿质元素的过程

四、影响根系对矿质元素吸收的因素:温度、土壤通气、土壤溶液浓度、土壤pH值、离子的相互作用

第四节 氮的同化

第五节 合理施肥的生理学基础

一、作物施肥的规律:根据不同作物的特点施肥;按作物不同生育期施肥;施肥中的养分配化。

二、施肥的指标。

三、肥效与环境条件


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