植物对养分的吸收.ppt
第二章 植物对营养物质的吸收
第二章植物对营养物质的吸收植物的营养物质，或称养分或养料，是指植物必需营养元素及其所形成的不同化合物。
大部分营养物质是以离子或无机分子的形式进入植物体内，也有少部分以有机形态被植物吸收，但在某些情况下，植物也可直接吸收利用单质态的营养物质。
植物的吸收部位随不同的营养物质而异。
对于矿质养分，根是主要的吸收器官；对于气态养分（如CO2、O2、H2O、SO2等），主要通过地上部叶片进行吸收。
不过这种部位上的分工并不是绝对的，矿质养分有时也可以从叶片进入植物体，而根部也常常可以吸收气态养分。
这一章将分别讨论植物对营养物质的根部吸收及叶面吸收过程，但是，由于根部吸收是植物吸收矿质养分的主要途径，因此将给予较大的篇幅进行叙述。
第一节植物根系生物学特性与养分吸收传统上，人们将植物根系分为直根系（tap root system）［图2-1（a）］和须根系（fibrous root system）［图2-1（b）］两大类。
直根系则包括主根（tap root）、基根（basal root）和不定根（adventitious root）等3类，须根系是由种子根(seminal root）和不定根（adventitious root）组成。
各类型根的分枝称为侧根（lateral root）。
直根系中，主根是由胚根(radicale )最早发育而成的。
正常情况下，主根具有严格的向地性，垂直向下生长。
当胚根生长到一定程度，从茎基部长出一部分根，这些根称为基根。
不定根则是从下胚轴（hypocotyl)上长出来的根。
须根系中，种子根是由胚根最早发育而成的根。
而不定根是除种子根以外，其他直接由茎基部长出的根。
侧根是指直根系和须根系中，在主根、基根和不定根或种子根和不定根上生长出来的根。
侧根又分为一级侧根、二级侧根和多级侧根。
一、根的解剖学特点与养分吸收根的外部形态虽然随不同的植物类型有较大的差异，但其基本解剖学结构还是相似的。
从纵向上看，根自下而上可分为根冠、分生区、伸长区、根毛区和成熟区［图2-2 (a)］。
植物营养学课件- 养分的吸收
➢ 非必需营养元素中一些特定的元素，对特
定植物的生长发育有益，或是某些种类植物所 必需的，这些元素为有益元素。
例：豆科作物-钴；
藜科作物-钠；
硅藻和水稻-硅.
需要注意的问题——
十七种营养元素同等重要，具有不可替代性 有益元素对某些植物种类所必需，或是
对某些植物的生长发育有益。
小结
掌握
• 灰分，必需营养元素，有益元素 • 确定必需营养元素的三个标准 • 目前已确定的必需营养元素及分类
91 98 580 597 1
营养液及玉米、蚕豆根汁液中 离子浓度的变化
离子
外部浓度（mmol/L）
初始
4 天后*
浓度 玉米 蚕豆
根汁液中 浓度（mmol/L）
4 天后
玉米 蚕豆
K+
2.00 0.14 0.67 160 84
Ca2+
1.00 0.94 0.59
3 10
Na2+
0.32 0.51 0.58 0.6
其他元素
必需营养元素 非必需营养元素
有益元素 其它元素
其他元素
第一节 植物的营养成分
一、植物的组成成分 二、必需营养元素的概念
及确定标准 三、必需营养元素的分组及功能
必需营养元素的概念及确定标准
对于植物生长具有必需性、不可替代性 和作用直接性的化学元素称为植物必需营养元素
确定必需营养元素的三条标准*
植物体内电压门控钾离子通道模型
离子载体运输
载体： 细胞膜上能携带离子跨膜的蛋白或其它物质
载体学说 当离子跨膜运输时，离子首先要结合在载体 上，形成载体－离子复合体而将离子转至膜 内释放。 这一结合过程与底物和酶结合的原理相同。
植物根系对养分的吸收
运输动力：
ATP ATP
ATP
机理
(1) 载体解说
① 载体（carrier）－－指生物膜上存在的能携带
离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要 能量（ATP）。
载体对一定的离子有专一的结合部位，能有 选择性地携带某种离子通过膜。
3. 数量：约占1％，远小于植物的需要
（二）质流（Mass flow）
1. 定义：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分 离子向根表迁移的过程。
2. 影响因素：与蒸腾作用呈正相关 与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关
（三）扩散（Diffusion）
1. 定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导 致根表离子浓度下降，从而形成土体－根 表之间的浓度梯度，使养分离子从浓度高 的土体向浓度低的根表迁移的过程。
vascular tissue
Cell to cell transport
一、土壤养分向根表面迁移
地上部
土壤
2
3
根1
植物根获取土壤养分的模式图 (1.截获 2.质流 3.扩散)
（一）截获（Interception）
1. 定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分 而使养分转移至根表的过程。
2. 实质：接触交换
② 载体转运离子的过程
活化载体 离子
A
CP
磷
酸
激
酶
I C
ATP
ADP
线 粒 体
载体－离子复合物 未活化载体
外
A
C PP
膜
磷
酸
Pi
酯
植物对养分的吸收和运输
第三章植物对养分的吸收和运输养分的吸收主要是通过根系进行一、根系对养分的吸收养分向根表的迁移方式：土壤中养分到达根表有两种机理：其一是根对土壤养分的主动截获；其二是在植物生长与代谢活动（如蒸腾、吸收等）的影响下，土壤养分向根表的迁移（包括质流和扩散）。
（1、截获 2、质流 3、扩散）截获是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。
截获所得的养分实际是根系所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根系容积大小和土壤中有效养分的浓度。
质流：养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程扩散：由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。
在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。
大多数情况下，质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。
对于不同营养元素来说，不同供应方式的贡献是各不相同的，钙、镁和氮（NO3-）主要靠质流供应，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式。
在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。
二、影响养分吸收的因素•植物的遗传特性•植物的生长状况：根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。
•环境因素：介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤pH值养分离子的理化性质苗龄和生育阶段一般在植物生长初期，养分吸收的数量少，吸收强度低。
随时间的推移，植物对营养物质的吸收逐渐增加，往往在生殖生长初期达到吸收高峰。
到了成熟阶段，对营养元素的吸收又逐渐减少。
在植物整个生育期中，根据反应强弱和敏感性可以把植物对养分的反应分为营养临界期和最大效率期。
营养临界期是指植物生长发育的某一时期，对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切，并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失，这个时期就叫植物营养的临界期。
不同作物对不同营养元素的临界期不同。
大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。
氮的营养临界期，小麦、玉米为分蘖期和幼穗分化期。
植物对养分的吸收
1.0
0.04（leaf）
63.8
17.1
14.0
（三）影响根外营养效果的因素 1.溶液的组成
不同溶液组成叶片吸收速度不同 KCl>KNO3 >KH2PO4 尿素>其它N肥
2. 溶液浓度及pH
在不引起伤害的前提下养分进入叶片的速度和数量随浓度升 高而升高 大量元素 0.2~2% 微量元素 0.01~0.2%
❖ 难于再利用的元素 主要在木质部由下往上随蒸腾液流 而运输，出现在顶叶和新叶。 Ca B
3.叶片
叶片类型 叶片结构
4. 溶液湿润叶片的时间
• 最好要使叶片在30min到1h内保持湿润 • 选在晴天傍晚无风的天气下进行 • 湿润剂或表面活化剂
5.喷施部位及次数
三、养分在植物体内的运转和利用
养分的运输方向
➢ 横向运输 横向运输主要指养分由根表皮经皮层、内 皮层到中柱层（导管）的运输过程。质外体和共质体 是根部横向运输水分和养分的重要通道。
要消耗生物代谢能量。
特点： 1. 逆电化学势梯度 2. 高度选择性 3. 消耗能量
主动吸收 载体学说
二、根外器官对养分的吸收
（一）机理 • 养分通过叶片角质层和气孔，进入细胞；
• 也可能使养分离子通过角质层上的裂缝和从表层细胞延伸到角 质层的外质连丝，进入细胞。
外质连丝是一种不含原生质的纤维孔隙，能使细胞原生质与外 界直接联系，这种外质连丝能做为角质膜到达表皮细胞原生质膜的 一条通路。
（三）养分向根表迁移的方式
截获（root interception） 扩散 （diffusion) 质流 (mass flow)
四、 植物根系对无机养分的吸收
被动吸收 (passive uptake) 主动吸收 (active uptake)
植物吸收养分的方式
植物吸收养分的方式
植物从土壤中吸收养分有三种方式，即扩散、截获和质流。
（1）扩散：在土壤溶液中某种养分的浓度出现差异时所引起的养分运动，使养分由浓度高处向低处扩散，最后趋于平均分布。
作物不断从根际土壤吸收养分，使根际土壤溶液中的养分浓度相对降低，造成根际土壤和远离根际土壤中养分含量的差异。
远离根际处的养分浓度高，养分则慢慢向根际扩散，并被根系吸收。
通常在施肥或土壤中有机质矿质化后，会因养分浓度提高而向周围扩散，从而被作物根系吸收利用。
（2）截获：当根系尤其是数目很多的根毛与土壤养分直接接触时，就可以进行离子交换而获得养分，不通过土壤溶液。
这种不通过运输，而依靠根系从土壤中直接吸收养分的方式称为截获。
（3）质流：质流与扩散不同，不是养分的浓度差引起的养分运动，而是土壤水溶液中的养分蒸腾作用把养分运送到根际。
当作物蒸腾作用消耗了根层土壤中大量水分后，植物根系为了维持正常的蒸腾作用，必须不断地从周围环境中吸收水分。
这就造成土体中大量水分流向根部，以补充根系周围水分的亏缺，则产生了质流作用。
土壤水溶液中的养分也随着水分的流动被带到根的表面。
从而，为作物获得更多养分提供了有利条件。
植物对养分的吸收和运输
第三章植物对养分的吸收与运输养分的吸收主要就是通过根系进行一、根系对养分的吸收养分向根表的迁移方式:土壤中养分到达根表有两种机理:其一就是根对土壤养分的主动截获;其二就是在植物生长与代谢活动(如蒸腾、吸收等)的影响下,土壤养分向根表的迁移(包括质流与扩散)。
（1、截获2、质流3、扩散)截获就是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。
截获所得的养分实际就是根系所占据土壤容积中的养分,它主要决定于根系容积大小与土壤中有效养分的浓度。
质流:养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程扩散:由于根系吸收养分而使根圈附近与离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。
在植物养分吸收总量中,通过根系截获的数量很少。
大多数情况下,质流与扩散就是植物根系获取养分的主要途径。
对于不同营养元素来说,不同供应方式的贡献就是各不相同的,钙、镁与氮(NO3-)主要靠质流供应,而H2PO4-、K+、NH4+等扩散就是主要的迁移方式。
在相同蒸腾条件下,土壤溶液中浓度高的元素,质流供应的量就大。
二、影响养分吸收的因素•植物的遗传特性•植物的生长状况:根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。
•环境因素:介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤pH值养分离子的理化性质苗龄与生育阶段一般在植物生长初期,养分吸收的数量少,吸收强度低。
随时间的推移,植物对营养物质的吸收逐渐增加,往往在生殖生长初期达到吸收高峰。
到了成熟阶段,对营养元素的吸收又逐渐减少。
在植物整个生育期中,根据反应强弱与敏感性可以把植物对养分的反应分为营养临界期与最大效率期。
营养临界期就是指植物生长发育的某一时期,对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切,并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失,这个时期就叫植物营养的临界期。
不同作物对不同营养元素的临界期不同。
大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。
氮的营养临界期,小麦、玉米为分蘖期与幼穗分化期。
植物对养分的吸收
习惯上可分为水分自由空间和杜南自由空间
精品课件
32
水分自由空间－－是指被水分占据并能和外部介质 溶液达到物理化学平衡的那部分质外体区域
杜南自由空间－－是指质外体中因受电荷影响，养 分离子不能自由移动和扩散的那部分区域
4
二、根的结构特点与养分吸收
• 从根尖向根茎基部分为根冠、分生区、伸长区和成熟 区(根毛区)和老熟区五个部分
大麦根尖纵切面
精品课件双子叶植物根立体结构图 5
• 从根的横切面从外向根内可分为表皮、(外)皮 层、内皮层和中柱等几个部分
大麦(Hordeum 精vu品l课ga件re) 根的横断面
6
对于一条根： 分生区和伸长区：养分吸收的主要区域 根毛区：吸收养分的数量比其它区段更多
精品课件
37
1. 被动吸收（passive absorption）
定义：膜外养分顺浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、
不需消耗代谢能量而自发地 (即没有选择性地) 进 入原生质膜的过程。
形式：
(1) 简单扩散：如亲脂性分子(O2、N2)、不带电极性小分子
(H2O、CO2 、甘油 )
(2) 易化扩散：被动吸收的主要形式。机理如下：
0
(Barber,1984)
问题：必需的大量矿质元素各精品通课件过什么途径迁移到根系表面28 ？
问题： 植物的大量矿质元素各通过什么途径迁
移到根系表面？
1. 截获：钙、镁 (少部分) 2. 质流：氮 (硝态氮)、钙、镁、硫 3. 扩散：氮、磷、钾
精品课件
29
养分吸收
二、温度
适 温
低 温 0 oC 温度 高 温
40 oC
一般6~38º C的范围内，根系对养分的吸收随温度升高 而增加。原因：
光合作用强度增高，提供能源物质多。
光合产物运转加快，呼吸作用加强，提供的能量多。
蒸腾作用增强，提高养分的吸收速率。
诱导硝酸还原酶活性，促进氮同化。 促进土壤养分矿化，提高养分的有效性。
特点：载体对一定的离子有专一的结合部位，能有选择性地 携带某种离子通过膜。
载体学说能够比较圆满地从理论上解释关于 离子吸收中的三个基本问题： 离子的选择性吸收；
离子通过质膜以及在膜上的转移；
离子吸收与代谢的关系。
5、 主动吸收与被动吸收的比较
区别： 是否逆电化学梯度
是否消耗代谢能量
是否有选择性
3、植物吸收有机养分的意义
提高对养分的利用程度 减少能量损耗
植物吸收
离子态养分－－主要
有机态养分－－次要
小结：植物对养分的吸收
吸收的含义：
植物的养分吸收－－是指养分进入植物体内的过程 泛义的吸收－－指养分从外部介质进入植物体中的任何部分 确切的吸收－－指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程
植物吸收的养分形式：
不定根
形成直根系
形成须根系
a.须根系
b.直根系
直根系和须根系示意图 2. 根的类型与养分吸收的关系
直根系－－能较好地利用深层土壤中的养分 须根系－－能较好地利用浅层土壤中的养分 农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起 －－间种、混种、套种。
3. 根的数量
反映根系的营养特性
用单位体积或面积土壤中根的总长表示 （LV，cm/cm3 或 LA ， cm/cm2 ） 一般：须根系的Lv > 直根系的Lv
植物的养分ppt课件
探究新知
绿色植物的光合作 用有什么意义？
探究新知
绿色植物通过光合作用制造的 养分不仅满足了植物的生长， 还为动物和人类提供食物，同 时，植物吸收了二氧化碳，产 生了氧气，起到净化空气的作 用。
绿色植物在地球上的出现，不仅推动了地球的发展，也推动了生物 界的发展。
①整个动物界都是依靠植物才获得生存和发展。 ②为地球上一切生命提供能源。 ③通过光合作用，吸收二氧化碳，释放氧气，净化空气。 ④促进自然界的物质循环。
说明植物的光合作用只有在光下才能进行，长期黑 暗中不能进行光合作用。
思考:在光合作用过程中植物分别吸收和生成的物质有哪些？
在光合作用过程中，植物吸收了水、二氧化碳、阳光，生成了 养分（淀粉）和氧气。
氧气 二氧化碳
养分（淀粉） 叶绿素
水
探究新知
绿色植物的叶和根分别吸 收外界的二氧化碳和水，并通 过吸收阳光，在绿叶中制造其 生存所需要的养分，同时放出 氧气，这就是植物的光合作用。
拓展应用
绿色植物释放氧气的实验
实验方法： 1、向水槽内加入干净新鲜的水，把一些水藻或 水生植物放入水中。用三个洗衣夹夹住一个漏斗， 倒扣在植物上面，在漏斗上盖一个盛满水的试管。 2、把水槽放在阳光下晒一会儿，观察发生了什 么现象 3、想一想，用什么方法能证明试管中生成的是 氧气？
拓展应用
实验现象：有气泡从植物上慢慢上升，进入试管。
待试管里的水被排除2/3后，用手堵住试管口，取出水面。 将点燃后熄灭的木棍放进试管，发现木棍重新燃烧，证明试
管中生成的是氧气。
课堂小结
通过本节课的学习，我们了解了绿色植物在阳 光下能进行光合作用，把吸收的二氧化碳和水转变 成其生存所需的养分，同时放出氧气。