一、植物的必须元素
(一)确定的三条标准
必要性(缺少不能完成生命周期)
不可替代性(特有症状,只有补充才能缓解)
直接性(直接营养作用,参与新陈代谢)
(二)概念及分类
概念:元素不可代替律:每一种营养元素具有其特殊的生理功能,是其他元素不能代替的。
总共有16/17个必须元素。这些元素同等重要,具有不可替代性。
分类:
大量元素:C、O、H、N、P、K
中量元素:Ca、Mg、S(大量元素中划分)
微量元素:Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni
二、植物营养失调症
植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的外部形态表现出来。当植物缺乏或过量吸收某一元素时,会出现特定的外部症状,这些症状统称为“植物营养失调症”。
“营养元素缺乏症”:当植物缺乏吸收某一元素时,会出现特定的外部症状
“元素毒害症”:当植物过量吸收某一元素时,会出现特定的外部症状
N、P、K素有植物营养三要素或肥料三要素之称。
有益元素:对某些植物种类所必须,或是对某些植物的生长发育有益。离开该元素还是可以完成生活史,只是长不好。
三、载体、通道概念
载体蛋白:生物膜上携带离子通过膜的蛋白质。
通道蛋白:细胞膜上具有选择性的孔状跨膜蛋白,孔的大小和表面电荷状况决定了它的专一性。
通道分为钠通道、钙通道、钾通道、氯通道等
四、根概念的补充
根尖吸收养分能力强,根毛区吸收养分最多。
双子叶CEC较高,单子叶较低。双子叶植物吸收养分能力强。
五、养分向根表的迁移
(一)截获
根系在土壤的伸展过程中吸取直接接触到的养分的过程,是一种接触交换。
(二)质流
养分离子随蒸腾流迁移到根表面的过程,一般溶解性和移动性大的离子以质流迁移为主。
(三)扩散
养分依靠分子或离子的化学势自发地从高浓度向低浓度方向迁移的过程。
六、植物对养分的吸收
(一)主动吸收(与被动吸收相对)
概念:植物体内养分离子浓度比外界土壤溶液浓度高时,消耗能量吸收养分的过程
特点:养分逆浓度梯度;需要能量;溶质间有竞争;吸收有选择性;高的温度系数(在一定范围内)
运输假说:载体假说:V=Vm*S/(Km+S)
V吸收速率,Vm最大吸收速率,Km米氏常数,S养分膜外浓度
(二)叶部对养分的吸收
(1)概念
植物的根外营养:植物叶片吸收养料来营养自身的现象
主要途径:气孔扩散、角质层的渗透
(2)影响因素
- 作物种类影响气孔多少,气孔多,多用根外营养;
- 肥料类型(氮肥),N、K多用,P一般不用
- pH
- 天气(阴天的下午)
- 表面活性剂(均匀附着营养)
(三)养分的相互关系
拮抗作用:一种离子的存在,抑制另一种离子的吸收
协同作用(维茨效应):一种离子存在,促进另一种离子的吸收
七、作物各生育期概念
植物营养临界期:指营养元素过少或过多或营养元素之间不均衡,对植物生长发育起着明显不良影响的那段时期。
植物营养最大效率期:指营养物质在植物体内能产生最大效能的那段时期。
八、影响植物养分吸收的因素
(一)内在因素
(1)植物形态学差异
茎和叶形态差异对养分吸收的影响。
根系形态特征对养分吸收有影响。
(2)植物的生理学差异
生长速率、生长阶段、营养元素吸收的选择性、植物对养分吸收的自身调节、根系的阳离子交换量(双子叶CEC大,养分吸收能力更强)、酶活性、生长激素/毒素、根系分泌物
(3)遗传学差异
(二)外在因素:温光水气
(1)光照
(2)温度
如何判断养分是主动吸收还是被动吸收:低于2度植物的主动吸收基本停止。
(3)水分
养分迁移的介质、加速养分的溶解、过多引起养分流失
(4)通气性
(5)pH值
影响根系表面电荷性质和膜通透性;影响养分形态和有效性;影响微生物活性
大多数是在中性和偏酸性环境下有利于养分吸收
(6)养分浓度
离子吸收的两重图(K+吸收的二重性:低浓度主动吸收,高浓度被动吸收)
(7)根际微生物
九、根际营养特性
1、根际概念:由于植物根系的影响而使其理化生性质与原土体有显著不同的那部分根区土壤。
2、根际效应:在根际中,植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解,也会影响土壤生物的活性
3、根际pH
影响因素:阴阳离子吸收不平衡、根系分泌氢离子、呼吸产生二氧化碳、根系分泌有机酸、根际微生物活动产生酸
作用:影响养分的有效性
石灰性土壤施用铵态氮肥、钾肥,pH下降,使多种营养因素有效性增加
酸性土壤施用硝态氮肥,pH上升,磷的有效性提高
4、根系分泌物:根系向根际土壤分泌大量容易分解的有机物质。
5、根际微生物对养分吸收的影响体现在哪些方面:
矿化有机物、产生和分泌有机酸、固定和转化大气中的养分、产生和释放生理活性物质。
6、菌根:菌根是土壤真菌与植物根系建立共生关系所形成的共生体
7、菌根的作用:促进养分的吸收。
8、菌根能促进养分吸收的原因:通过外延菌丝大大增加吸磷的表面积;降低菌丝际pH值,有利于磷的活化;菌根对磷的亲和力高于植物;聚磷酸盐在菌丝运输效率高
十、植物体内物质运输
概念:从根部细胞到细胞的转移为短距离运输;从根系输送到地上部的运输为长距离运输
短距离运输:植物水分和养分在细胞内或细胞间进行短距离运输,主要途径有质外体和共质体两条途径
质外体:由细胞壁及细胞间隙等空间(包含导管与管胞)组成的体系。
养分横向运输(短距离运输)方法:共质体、质外体、(共质体与质外体耦合途径)
养分横向运输经过哪条途径的影响因素:养分种类(主动-共质体),外界养分浓度,根毛密度(直接进入共质体),胞间连丝数量(共质体),菌根侵染(共质体),木栓化程度(高就共质体)
长距离运输:高等植物通过木质部和韧皮部进行长距离运输。两条途径:一般木质部向上运输、韧皮部从一个部位到另一个部位或者向下运输。
根压:当离子进入木质部导管后,增加了导管汁液的浓度,使水势下降,引起导管周围的水分在水势差的作用下扩散进入导管,从而产生一种使导管汁液向上移动的压力
吐水现象:由于根压的作用使水分和离子在导管中向地上部移动,可在叶尖或叶缘泌出水珠。
伤流液:把幼苗茎基部切断,可以收集到木质部汁液,称为伤流液。
十一、源和库
源:产生或供应有机物的器官或部位
库:消耗或贮存有机物的器官或部位
源库关系决定作物产量:
(1)源叶增多,有利于干物质积累,提高籽粒产量;
(2)增加库容量有助于提高产量;
(3)源库之间需要平衡协调,大小需要相互适应;
(4)源库之间物质运输受外界环境和植物激素的影响