植物營養(yǎng)的基本概念

1、第一篇植物營養(yǎng)的根本概念植物體的主要組成有那些成分?新鮮植株含有75-95%的水分，5-25%的乾物質(zhì)。水分含量的多寡受物種、營 養(yǎng)狀況、取樣時(shí)的膨脹性(膨脹性受採樣時(shí)間、土壤水分含量、溫度、風(fēng)速等)所影 響。如果將乾物質(zhì)燃燒，其中佔(zhàn)90%以上的碳(C)、氫(H)、氧(0)及氮(N)等元素以 二氧化碳、水蒸氣、分子態(tài)氮和氮的氧化物形式跑掉，留下的殘?jiān)Q爲(wèi)灰分?；?分含有磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳 Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、 鉬(Mo)、硼(B)、氯(Cl)、鈷(Co)、鎳(Ni)等必需元素，矽(Si)、鈉(Na)、硒(Se)鋁 (Al)、鍺(Ge

2、)等有益元素，以及自然界裡存在的元素，在植體內(nèi)部都能找到。因?yàn)?新鮮植株的水分含量變異很大，因此，化學(xué)分析總是以乾基為運(yùn)算的基礎(chǔ)。通常 大量元素用百分率(%)或千分之一 (mg/g)，微量元素用百萬分之一(mg/kg)表示。不可 假設(shè)某植體含水85 %，乾物質(zhì)中90 %為碳、氫及氧，則其他元素佔(zhàn)植體 不知鮮基的百分比為何？植物體-水 H, O組成廠1.最豐富的液體，植物容易吸取，是光合(75-95%)作用的原料_ 2比熱大，對外界溫度具緩衝作用，保護(hù) 植物體不受害3.植物藉蒸散作用(水蒸氣經(jīng)葉表氣孔逸 散出去的現(xiàn)象)影響部份水分和養(yǎng)分的 吸收及運(yùn)輸，以及調(diào)節(jié)植物體之溫度一 4.溶解性好，黏度低

3、，可溶解養(yǎng)分，並能 在植物的輸導(dǎo)系統(tǒng)中迅速流動，對植物 營養(yǎng)分的吸收、輸送、轉(zhuǎn)化有重大功用L 5.植體內(nèi)各種代謝作用多在水中進(jìn)行匚乾物質(zhì)(5-25%)有機(jī)物(90-95%)酵素成分、氧 化還原、電子 傳遞無氮物質(zhì)：C, H, O組成(醣類、澱粉、蔗 糖、纖維素、脂肪、果膠、有 機(jī)酸、臘質(zhì)、激素、維生素) 含氮物質(zhì)：C, H, O, N組成(蛋白質(zhì)、醯胺 化合物、酶類)礦物質(zhì) ,K, Ca, Mg, S, Fe, Mn,(灰分)Cu, Zn, B, Mo, Cl, Se, Na,(5-10%) Al 圖1植物體主要組成示意圖植物的礦質(zhì)與必需元素有那些?週期表上有109種元素，其中有92種自然礦質(zhì)

4、元素已被充分認(rèn)知，但植物 體內(nèi)化學(xué)元素只發(fā)現(xiàn)有大約70多種植體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)可能因量太少，分析不出來； 或?yàn)橥凰?，存在型態(tài)不穩(wěn)定，這些元素在植體內(nèi)含量不同，而且所含的這些 元素不一定就是植物生長必需的，有些元素可能是偶然被植物吸收，甚至還能大 量積累，有些元素對於植物需要量雖極微，然而都是植物生長不可缺少的營養(yǎng)元 素。植物具有選擇性吸收營養(yǎng)元素的能力，因此，其吸收的量與土壤中存在的有 效養(yǎng)分通常並非成正比。不同品種對選擇特殊離子的變異很大。這也就是為什麼 有些作物具有所謂療效的原因。Arnon和Stout1939提出成為高等植物必需營養(yǎng)元素的三要件:1缺少某種營養(yǎng)元素，植物不能完成生活史必需性；2

5、必需營養(yǎng)元素的功能不能由其他營養(yǎng)元素所代替 不可取代性；在缺乏時(shí)， 植物會出現(xiàn)專一的、特殊的缺乏癥，只有補(bǔ)充這種元素後，才能恢復(fù)正常 專 一性；3必需營養(yǎng)元素為植物體組成分或直接參與代謝作用。某元素存在假設(shè)只能促進(jìn) 其他元素的吸收或因拮抗作用抑制其他元素的毒害，則不能稱該元素為必需根據(jù)以上三要件，目前已確定了高等植物的必需營養(yǎng)元素有18種：大量元素：氫(H )、氧(0)、碳(C, 1800, Senebier & Saussure、氮(N, 1804, Saussure、磷 (P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S, 1938, Sprengel)微量元素：鐵(Fe, 1844

6、, Cris 或 1860, Sachs)錳(Mn, 1922, McHague)、硼(B, 1923, Warington)、鋅(Zn, 1926, Sommer & Lipman)、銅(Cu, 1931, Lipman & McKinney)、鉬(Mo, 1938, Arnon & Stout)、氯(Cl, 1954, Broyer)、鈷(Co)及鎳(Ni, 1987, Brown)。雖然所有高等植物已確定需要上述的 18種營養(yǎng)元素，但是需要量之間差別很大，其在植體的含量、功能及吸收型態(tài)亦異深入探討動物和植物在營養(yǎng)元素的需求上，主要差別何在？植物必需元素的分類為何?

7、植物營養(yǎng)兀素分類-依據(jù)功能區(qū)分營養(yǎng)兀素被吸收型態(tài)生理生化功能第一組：C、H、0、N、S1. 組成有機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)2. 組成輔酶的根本元素3. 在還原過程中被同化1. 與植體中的醇化合物進(jìn)行酯化作 用生成磷酸酯、硼酸酯2. 磷參與磷脂的代謝，磷脂是細(xì)胞 膜、能量和遺傳物質(zhì)的重要成分1. 產(chǎn)生細(xì)胞滲透壓，平衡陰離子2. 活化酶3. 控制膜的透性和電化學(xué)勢1. 以鉗合物存在於輔酶中2. 原子價(jià)的變動傳遞電子I.CO2、HC03-、H20、02、- + 2-N03、NH4、N2、S04、S02的型態(tài)被吸收2離子來自土壤,氣體來自大氣第二組：以磷酸鹽(H2P04-, HP042-)、P、B、(Si) 硼

8、酸(H3B03)或硼酸鹽 (H2B04-)、矽酸鹽(HSi04-)的 型態(tài)存在土壤溶液中被吸收第三組：以離子的型態(tài)存在土壤溶液K、Ca Cl、中被植物吸收Mg、Mn第四組：以離子或鉗合物的型態(tài)存在Fe、Cu、土壤溶液中被植物吸收Zn、Mo植物營養(yǎng)兀素分類-依據(jù)含量多寡區(qū)分分類=1=兒糸含量與說明r ,曰C, H, 0, N, P, K,Ca, Mg, S0.1-5.0%,作物對氮、磷、鉀的需要量比較 大，土壤中的有效含量常不夠作物生長所 需，需要施肥來補(bǔ)充，稱肥料三要素。鈣、 鎂、硫需要量次之，稱次量要素大量兀素(巨量兒糸)ZxLiA 曰-=1微量兒糸Fe, mn, Cu, Zn, B, Mo

9、, Cl, Co, Ni0.1-2,000 mg/kg植物營養(yǎng)元素分類-依據(jù)移動性區(qū)分分類=1=兒糸說明移動性氮、磷、鉀、鎂、容易在組織間移動，當(dāng)新組織的生長缺乏時(shí)，老組要素氯織中所含的該要素即轉(zhuǎn)移至新組織非移動硫、鈣、鐵、錳、不易在組織間移動，當(dāng)新組織的生長缺乏時(shí)，老組性要素銅、鋅、硼織中所含的該要素?zé)o法移出供新生組織使用土壤與植物體中元素存在量及其被吸收型態(tài)、途徑為何?植物體mg/kg土壤元素土壤被吸收型態(tài)吸收途徑鮮基乾基mg/kg碳C180,000450,000454,00020,000CO2、HCO 3、CO32-空氣、水氧0700,000450,000410,000490,000CO

10、2、H20、OH-空氣、水氫H100,00060,00055,000H2O、 H+水、水蒸氣氮N3,00015,00030,0001,000+ NH4、NO3、NH3、NxO、尿素、胺基酸、 物固氮NO2、生水、土壤、空氣、葉 面、微生物磷P7002,00012,300650H2PO4-、HPO42-、低分子量有機(jī)磷水、土壤、葉面鉀K3,00010,00014,00014,000K+水、土壤、葉面鈣Ca3,0005,00018,00013,700Ca2+水、土壤、葉面鎂Mg7002,0003,2005,000Mg2+水、土壤、空氣、葉 面硫S5001,0003,4007002-SO4、SO2、

11、SO3、SO32水、土壤、葉面鐵Fe20010014038,000Fe2+、Fe3+水、土壤、葉面錳Mn1050630850Mn2+水、土壤、葉面銅Cu261420小2+Cu水、土壤、葉面鋅Zn32016050Zn2+水、土壤、葉面硼B(yǎng)1205010主要：H3BO3次耍：B 4O 孑、H 2BO 3、 2-HBO 3、BO3水、土壤、葉面鉬Mo0.20.10.92MoO 42水、土壤、葉面鎳Ni*0.1-12+Ni2氯Cl*100Cl 文獻(xiàn) 何&孟，1987Epste in,1972目前尚無施用鎳和氯的紀(jì)錄，因?yàn)槁入x子充滿於環(huán)境中，不虞匱乏；鎳的需求 量非常少，種子中少量存在已足敷需求

12、，除非種子是在無鎳的水耕液中栽培 者，否則不會有缺鎳的問題。人體內(nèi)所含的主要化學(xué)元素共有29種及其功能分類=1=元糸質(zhì)量%存在位置和功能大O65水及有機(jī)物的成分量C18有機(jī)物的成分元素H10水、有機(jī)物及無機(jī)物的成分J素N3有機(jī)物及無機(jī)物的成分Ca1.5骨骼成分；與酵素、肌腱有關(guān)P1.2與細(xì)胞合成、能量轉(zhuǎn)移、遺傳物質(zhì)有關(guān)K0.2細(xì)胞流質(zhì)內(nèi)有KCl0.2細(xì)胞內(nèi)外都有Cl-S0.2蛋白質(zhì)及某些有機(jī)物的成分Na0.1細(xì)胞流質(zhì)外有Na+Mg0.05某些酵素的成分微量Fe<0.05含於血紅素、肌血球素和蛋白質(zhì)中，參與電子轉(zhuǎn)移反 應(yīng)。一單元的血紅素可攜帶四個(gè)氧分子元Zn<0.05胰島素及許多酵素

13、的成分素Co<0.05含於維生素B12,參與碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的新 陳代謝。把養(yǎng)分轉(zhuǎn)變成生理所需的能量Cu<0.05某些酵素的成分，幫助 Fe的儲存，與紅血球、血色素 的製造有關(guān)；參與頭髮、眼睛和皮膚的著色；與骨骼焊 結(jié)締組織的構(gòu)成有關(guān)I<0.05含於甲狀腺激素，甲狀腺激素缺乏，影響新陳代謝，使 幼里發(fā)育不良，智能低下；使孕婦流產(chǎn)；造成大脖子Se<0.01某些酵素的成分F<0.01含於牙齒及骨骼，影響牙齒和骨骼發(fā)育Ni<0.01某些酵素的成分Mo<0.01某些酵素的成分Si<0.01含於關(guān)節(jié)組織中Cr<0.01與碳水化合物的新陳代謝有

14、關(guān)，幫助胰島素控制血糖， 與控制膽固醇有關(guān)Mn<0.01許多酵素反應(yīng)的必需元素其他元素V, Sn丄i, B, As, Pb, Cd等，含量都只有0.01%，主要功能尚未可知主要營養(yǎng)元素在植體存在型態(tài)及功能為何?=1=元糸常用肥料種類()植體內(nèi)存在型態(tài)缺乏徵狀功能碳-澱粉、脂肪、醣類、 蛋白質(zhì)、纖維-光合作用中被同化；呼吸作用中被釋放氫-水、澱粉、脂肪、醣 類、蛋白質(zhì)、纖維-水的成分而與植物體內(nèi)的一切生理作用有關(guān)；光合作用 中葉綠體分解水而生成氧-水、澱粉、脂肪、醣 類、蛋白質(zhì)、纖維-呼吸作用不可缺少；水和二氧化碳的組成元素氮硫酸銨(21)、尿素(46)、硝酸鉀(14)、硝酸銨(35)、氰

15、氮化鈣(21)、硝酸鈣(15.5)硝酸鈉(16)蛋白質(zhì)、胺基酸、核 酸、酶、葉綠素、維 生素、生物鹼、生長 素、細(xì)胞分裂素植株矮小、早熟、提早 老化、生長速率降低、 老葉黃化核糖核酸(RNA)和去氧核糖核酸(DNA)是合成蛋白質(zhì)和 決定遺傳特性的物質(zhì)基礎(chǔ)。植物體內(nèi)的遺傳資訊靠去氧 核糖核酸傳遞磷過磷酸鈣(含P2O518)，磷酸一銨(48-50)腺漂呤核苷酸、核酸、 蛋白質(zhì)、磷脂、植素、 酶葉深綠，生長點(diǎn)生長受 阻且呈深紫紅色，新梢 生長停滯，種子果實(shí)發(fā) 育不良參與碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪的代謝；加強(qiáng)光合作用 和碳水化合物的合成與運(yùn)轉(zhuǎn)；核酸是生長發(fā)育、繁殖和 遺傳變異的重要物質(zhì)；提高果樹對外界環(huán)

16、境的適應(yīng)性； 磷脂與蛋白質(zhì)是組成生物膜的根本物質(zhì)鉀氯化鉀(含 K2O 60)硫 酸鉀(50)與硝酸鉀(44)K+生長速率減低，嚴(yán)重時(shí) 由老葉開始出現(xiàn)黃化 和壞死現(xiàn)象激活酶的活性；促進(jìn)光合作用，提咼二氧化碳的同化率； 促進(jìn)醣類、蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸；調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓；增 強(qiáng)抗逆、抗病蟲能力兒糸常用肥料種類植體內(nèi)存在型態(tài)缺乏徵狀功能鈣硝酸鈣、生石灰、熟石 灰、碳酸鈣、氯化鈣、 石膏、蚵殼果膠鈣細(xì)胞壁、草 酸鈣液泡、檸檬酸 鈣、植素種子、- 澱粉酶、Ca2+生長點(diǎn)最先受害死 亡，芽的頂端或基部嫩 葉扭曲細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的主成分；多種酶的活化劑；調(diào)節(jié)介質(zhì) 的生理平衡；細(xì)胞之間的中膠層含有多量的鈣，與果實(shí) 軟

17、硬關(guān)係密切。鈣是調(diào)節(jié)細(xì)胞膜通透性最重要的陽離子鎂白雲(yún)石粉、硫酸鎂、氯 化鎂、氧化鎂、鉀鎂肥葉綠素葉片、植素種子、酶、Mg2由老葉開始，葉肉變 黃，嚴(yán)重時(shí)會變紅，有 時(shí)有壞死斑點(diǎn)，葉尖及 葉緣向上捲，莖部細(xì)小促進(jìn)光合作用；增強(qiáng)碳水化合物、氮素的代謝；促進(jìn)脂 肪、維生素A與C的合成；許多酵素的活化元素硫硫酸鉀、硫黃、過磷酸 鈣、硫酸銨、硫酸鈣蛋白質(zhì)、胺基酸、酶、 維生素、特殊香味硫 脂化合物蛋白質(zhì)合成受阻，新葉 黃化或有黃斑，但不會 壞死，常與缺氮相混Methi onine, cystei ne, cyst ine等氨基酸的組成分；維生素Bi的成分；促進(jìn)葉綠素的形成；參與固氮和光合作用過 程；洋蔥

18、、白菜類等特殊氣味的多環(huán)油的成分鐵檸檬酸鐵、酒石酸鐵、 硫酸亞鐵、氯化鐵、Fe-EDTA血紅蛋白、鐵硫蛋白、細(xì)胞色素、酶葉片黃化，首先在植株 的頂端幼嫩部位表現(xiàn) 出來許多反應(yīng)的催化劑；葉綠素的合成中扮演重要角色；參 與呼吸與光合作用電子傳遞錳硫酸錳、氯化錳酶、Mn2+、Mn4+新葉葉肉黃化，葉脈仍爲(wèi)綠色脂肪合成時(shí)酶的活化劑；參與光合作用；調(diào)節(jié)植體內(nèi)氧 化還原電位銅硫酸銅酶、Cu2+、Cu+新葉黃化，出現(xiàn)壞死斑 點(diǎn)，葉尖發(fā)白，枝條彎 曲，枝頂生長停止枯萎參與光合作用；影響木質(zhì)化過程；影響花粉的形成和受 精作用；參與氧化還原反應(yīng)兒糸常用肥料種類植體內(nèi)存在型態(tài)缺乏徵狀功能鋅硫酸鋅、氧化鋅、碳酸酶、Z

19、n2+、蛋白質(zhì)-鋅新生枝條葉片狹小，枝參與色氨酸和IAA的合成；酶的活化劑；影響 DNA和鋅、鉗合鋅-植酸複合物條纖細(xì)，節(jié)間縮短RNA的合成；影響碳水化合物的代謝硼硼砂及硼酸醇化合物生長點(diǎn)發(fā)育受阻，頂芽 和花雷枯死，受精不正 常，落花落果嚴(yán)重細(xì)胞壁半纖維素的組成分；增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)碳水化 合物的合成和運(yùn)轉(zhuǎn)；促進(jìn)繁殖器官、分生組織的正常發(fā) 育；促進(jìn)豆科固氮；增強(qiáng)抗逆能力鉬鉬酸銨、鉬酸鈉硝酸還原酶、固氮酶參與固氮和硝酸還原；影響花粉的形成；影響碳水化合 物的合成和運(yùn)輸；促進(jìn)維生素C的合成氯CI-棕櫚科植物缺氯，樹幹 增粗受阻，葉部出現(xiàn)黃 褐色斑點(diǎn)參與光合作用；調(diào)節(jié)氣孔開關(guān)維持滲透壓鎳-尿素酶、脫

20、氫酶影響氮素代謝微量元素在植體內(nèi)的角色為何?功能參與元素功能參與元素光合作用與代謝過程中電銅、鐵、光合作用、呼吸作用、鐵的銅子載體、氧化還原反應(yīng)鉬利用、細(xì)胞壁木質(zhì)化酵素與受質(zhì)之間的橋樑鋅、錳氮素轉(zhuǎn)變合成鉬、錳細(xì)胞分裂、水分吸收、糖硼葉綠素形成、蛋白質(zhì)、核酸鐵類運(yùn)送合成固氮酵素鉬、鐵光合作用、呼吸作用、氮素錳代謝硝酸還原酵素鉬光合作用、根的生長氯尿素酶鎳固氮作用鈷蛋白質(zhì)、植物生長素合成鋅植物的有益元素有那些？其成效為何？有些非必需元素，為某些植物正常生長所必需，但缺乏為所有植物必需之試 驗(yàn)證據(jù)，其存在可使該植物生長更佳或更具營養(yǎng)價(jià)值，稱為有益元素。植物的一些有益元素Marschner, 1995

21、=1=元糸含量(mg/kg)主要受益植物主要成效矽50.1-110禾本科植物水稻、 蔗、竹、矽藻、木賊甘增加植物體硬度，抗病蟲害鋁0.5-5喜酸植物茶樹、厥類提咼茶汁品質(zhì)鈷豆科固氮植物、番茄維生素B12合成，固氮酵素的成分鈉0.001-4 心04C4玉米卜CAM紅龍果 植物、黎科甜菜、芹 采、無青參與C4或CAM植物光合途徑， 代替鉀參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)，對局部 酵素具有激活作用鍺-塊根類植物山藥動物必需元素釩一般植物綠藻促進(jìn)氮素代謝，促進(jìn)鐵的吸收硒一般植物紫雲(yún)英動物必需元素碘褐藻C4：甘蔗、玉米、高粱及大局部雜草；CAM:多肉植物、仙人掌及鳳梨土壤、肥料、植物體成分含量的表示法和單位?肥料、土壤、土壤溶液及植物組織中的養(yǎng)分含量，有多種表示法，其間差別 很大，不可不知。同學(xué)需熟知各種表示法及其間的轉(zhuǎn)換。成分的意義成分表示法肥料肥料成分是品質(zhì)指標(biāo)，也是計(jì)氮、硫和微量元素