第七讲、矿质营养与植物生长、产量和品质的关系(重点级别：★★)资料
植物营养学重点
授课大纲? 第一章绪论? 植物营养学的基本概念（植物营养学、肥料）? 植物营养学的发展概况（李比希的三个学说）? 植物营养学的范畴及研究方法本章复习题：1. 植物营养学是研究植物对营养物质、、和的规律，以及植物与之间营养物质和能量交换的科学。
2. 肥料具有、和等作用。
3. 李比希创立的学说，在理论上否定了学说，说明了植物营养的本质是；在实践上，促进了和的发展，因此，具有划时代的意义。
4. 根据李比希的养分归还学说，今后归还土壤养分的方式应该是。
5. 最小养分律告诉我们，施肥应该。
6. 植物营养学的主要研究方法有和。
第二章植物对营养物质的吸收主要内容：1、植物的营养元素（了解/掌握）2、植物根系的营养特性了解3、植物根系对养分的吸收掌握4、影响植物吸收养分的因素了解/掌握5、植物叶部对养分的吸收了解6、植物的营养特性与施肥方法了解/掌握第三章营养物质在植物体内的运输和分配* 主要内容：1、养分的短距离运输了解/掌握* 2、养分的长距离运输了解/掌握* 3、植物体内养分的循环了解/掌握* 4、养分的再利用了解/掌握第四章土壤养分生物有效性第五章矿质营养与植物生长、产量和品质的关系一、矿质养分供应的生长效应曲线二、影响养分效应的因素第二节库源关系与产量一、同化物在韧皮部中的运输及其调节二、库-源关系的转化三、植物激素在库-源关系调节中的作用第三节矿质营养对库——源及其相互关系的影响第四节矿质营养与品质的关系（一）氮肥与品质的关系（二）磷肥与品质的关系（三）钾肥与品质的关系（四）钙、镁、硫与品质的关系（五）微量元素与品质的关系二、矿质营养与种子活力和品质的关系第六章植物对逆境土壤的适应性第七章植物营养性状的遗传学特性与改良第八章植物的氮素营养与氮肥主要内容：1. 植物的氮素营养掌握2. 土壤中的氮素及其转化了解 (结合土壤学掌握转化)3. 氮肥的种类、性质与施用掌握4. 氮肥施用对环境的影响了解5. 氮肥的合理分配和施用掌握本章小结：1. 植物的氮素营养 (掌握)2. 土壤中的氮素及其转化3. 氮肥的种类、性质与施用 (掌握)4. 氮肥施用对环境的影响5. 氮肥的合理分配和施用 (掌握) 本章复习题：1. 氮素是植物体中、、、等的组成成分。
植物的矿质营养
植物的矿质营养1. 引言植物的生长和发育需要多种营养物质，其中矿质营养在植物的生命活动中起着至关重要的作用。
矿质营养是指植物从土壤中吸收的无机物质，包括常见的氮、磷、钾等元素，以及微量元素如锌、铜、锰等。
本文将重点介绍植物的矿质营养的种类、功能以及影响因素等内容。
2. 植物的矿质营养种类植物的矿质营养主要包括宏量元素和微量元素两大类。
2.1 宏量元素宏量元素是植物需要吸收的主要无机元素，它们以百分之几的质量存在于植物体内。
常见的宏量元素有氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）和硫（S）等。
•氮素（N）：植物体内氨基酸、DNA、RNA等生物大分子的组成成分，是植物生长发育的基础元素。
•磷素（P）：是ATP（三磷酸腺苷）等能量转化过程中的重要组成元素，同时也是细胞质膜、DNA和RNA等的构成成分。
•钾素（K）：促进植物的光合作用、调控植物的水分平衡和营养转运，对提高植物的抗病性和抗逆性具有重要作用。
•钙素（Ca）：调节细胞的渗透平衡，影响细胞的生长分裂和细胞壁的合成，同时也参与信号传导。
•镁素（Mg）：是叶绿素的组成部分，对光合作用和能量转化过程具有重要影响。
•硫素（S）：是蛋白质、蛋白质酶、维生素B1和维生素B6等的组成成分，参与植物的生命活动。
2.2 微量元素微量元素是植物体内含量较低的无机元素，但对植物的生长发育同样至关重要。
常见的微量元素有铁（Fe）、锌（Zn）、锰（Mn）、铜（Cu）、钼（Mo）和镍（Ni）等。
•铁（Fe）：是光合作用和呼吸作用中的重要催化剂，参与植物体内的电子转运和能量转化过程。
•锌（Zn）：是植物体内多种酶的重要成分，参与DNA和蛋白质的合成过程。
•锰（Mn）：是植物体内氧气释放过程的关键酶的组成成分。
•铜（Cu）：参与咖啡因合成、植物生长和光合作用等多种重要生理过程。
•钼（Mo）：是植物体内硝化细菌和固氮细菌的酶的辅助因子，参与氮代谢过程。
•镍（Ni）：催化植物体内亚硝酸盐的还原过程。
第九章 养分与生长品质
四、源和库对生长速率和产量的限制
在营养生长过程中，如果源叶较多，每片 源叶能供给库的同化产物的能力就低；限制了 库器官的生长速率。
在生殖生长期，去掉主要的库，显著降低源的光合 率。
第三节 矿质营养对库－源及其相互关系的影响
一、矿质养分对源的影响
养分不足或过多时，光合速率降低，限制叶片的生长 速度，减少叶面积指数。 矿质营养以各种形式影响净光合速率。
养分供应与植物生长的关系
生 长
缺乏 适宜 中毒
氮、磷和微量元素的产量效应曲线
收获物产量和品质效应曲线示意图
1
产
2
量
3
施 肥 量
二、影响养分效应的因素
（一）、养分的平衡状况
生产上考虑各种养分的平衡供应
（二）、产量与品质的要求
对大多数作物： 产量与品质同等重要
第二节 库源关系与产量
源－－植物体内进行光合作用或能合成有机物为其
二、库－源关系的转化
（一）幼叶发育和成熟
（二）、叶片衰老
同化物输入、净光合作用、蔗糖合成率三 者间关系和甜菜叶片成熟期间的酶活性
叶片成熟期间，同化产物和矿质元素 从输入到输出、从库到源转变示意图
三、植物激素在库源关系调节中的作用
（一）、植物激素对库的影响
植物激素在其施用位点上能增加库的活性。
叶片喷施激素对胡萝卜植株的影响
叶片喷施激素对胡萝卜的影响 20 15 10 5 0 茎 根 总数 冠/根 水 激动素 GA CCC
谷类作物籽粒发育期间激素活性 的变化趋势
（二）、养分供应对植物激素水平的影响
供应养分可改变植物激素的平衡，从而间接的影响 植物的生长、发育和产量。 氮素对根系的生长、细胞激动素的合成影响大 缺氮能明显提高脱落酸的含量 供氮可提高赤霉素的含量（影响是间接的）
矿物营养与植物生长
通过测土配方施肥技术，可 以准确掌握土壤养分状况， 避免盲目施肥，提高肥料利
用率。
该技术还能根据不同作物、不 同生育期的需肥特点，制定个 性化的施肥方案，满足作物生
长需求。
发展节水农业，提高水分利用效率
01
节水农业是一种通过提高水资源利用效率，减少水资源浪费的 农业生产方式。
02
发展节水农业可以通过改进灌溉技术、推广耐旱作物品种、加
，导致土壤养分失衡和环境污染。
不同类型土壤矿质营养元素分布特点
砂质土壤
砂质土壤颗粒较粗，保水保肥能 力差，矿质营养元素含量相对较 低。但砂质土壤透气性好，有利
于根系生长。
黏质土壤
黏质土壤颗粒细腻，保水保肥能力 强，矿质营养元素含量较高。但黏 质土壤透气性差，容易板结，不利 于根系生长。
壤质土壤
壤质土壤颗粒适中，既有一定的保 水保肥能力，又具有较好的透气性 ，是植物生长的理想土壤类型。
作物生长阶段与施肥
02
根据作物不同生长阶段的养分需求变化，调整肥料配比和施肥
量，促进作物健康生长。
作物产量与施肥
03
根据目标产量和土壤供肥能力，确定合理的施肥量，以实现高
产优质。
施肥时期和方式选择
基肥施用
在作物播种或移栽前，将肥料均匀施 入土壤，为作物整个生长期提供养分 。
追肥施用
在作物生长过程中，根据作物需求和 土壤养分状况，适时补充肥料，促进 作物生长发育。
感谢观看
提高土壤有效矿质营养元素含量途径
增施有机肥
有机肥中含有丰富的矿质营养 元素，可以改善土壤结构，提
高土壤肥力。
种植绿肥作物
绿肥作物在生长过程中可以吸 收和转化土壤中的矿质营养元 素，提高土壤肥力。
作物生长的基本条件质的与产量品质的关系
根对矿质元素的吸收
空气是许多气体的混合体，由氮气(占78％)、氧气（占21%）、
四、空气因素 二氧化碳(约占0.33％，320ppm)和极少量的氢气，以及一些惰
性气体和不固定的成分如氨气、二氧化硫、水汽、烟尘等。
(一)二氧化碳
二氧化碳（CO2）是作物进行光合作用的原料。 据测定，农作物的干物质中90%—95%是由空气中的二氧化 碳和水合成的，只有5%—10%是来自土壤的营养物质。
(二)作物的蒸腾作用 水分通过作物活体表面的散失称为蒸腾作用 (三)生理需水和生态需求
1．生理需水 是直接用于作物生理生化过程的水分 2．生态需水 是为作物创造适宜的生态环境所需要的水分。
(四)作物需水量和需水临界期
1．作物需水量 有两种表示方法：一是用蒸腾系数表示； 二是用田间耗水量表示。
2．需水临界期 作物一生中有一个对水分最敏感的时期，称为需水临界期
为400—760nm(即可见光谱区) 。
光质是指太阳辐射的不同光谱成分。
(三)光质 不同波长的光谱对作物有不同的作用。
可见光是光合作用的主要能源，为光合有效辐射。 可见光为有色光。 波长0.6～0.7um为红、橙色，被叶绿素大量吸收，能促进碳水化合物的合成； 波长0.5～0.6um为绿色和黄色，很少被叶绿素利用； 波长0.4～0.5um为蓝、紫光，被叶绿素强烈吸收，促进蛋白质的合成，具 有造型作用。
2，土镶有机质的转化
(1)土壤有机质的矿质化过程 是指土壤有机质在良好通气条件下，经
过一系列好气微生物的作用，彻底分解为简单无机化合物的过程。
(2)土壤有机质的腐殖化过程 土壤有机质在微生物的作用下，不仅可以分解成为简单的无机化合物，
同时，经过生物化学作用，又可以重新合成新的、更为复杂的而且较稳定 的有机化合物，即腐殖质。
植物生产中的营养生长与产量
植物生产中的营养生长与产量植物的营养生长与产量是农业生产中非常重要的因素。
合理的养分供应和管理对于促进植物的生长和产量的提高至关重要。
本文将探讨植物生产中的营养生长与产量的关系，重点介绍土壤养分管理和植物的营养需要。
一、土壤养分管理土壤是植物生长的基础，其养分含量和供应对于植物的生长和发育起着重要的作用。
科学合理的土壤养分管理可以提高土壤的肥力，促进植物的生长和产量。
1.1 土壤肥力评价首先，了解土壤的肥力状况是进行养分管理的基础。
常见的土壤肥力评价指标包括土壤pH值、土壤有机质含量、全氮含量、磷酸盐含量和钾含量等。
通过对土壤的化验和分析，可以确定土壤中各种养分的含量，从而指导后续的养分管理。
1.2 合理施肥施肥是提高土壤肥力、促进植物生长和产量的有效途径。
根据土壤养分含量和植物的养分需要，合理选择施肥方式和施肥量是非常重要的。
常见的施肥方式包括基础施肥、追肥和叶面喷施等。
此外，应根据具体植物的需求，选择适合的肥料种类，如氮、磷、钾等。
1.3 肥料调控除了施肥量的控制，肥料的调控也非常重要。
肥料的调控涉及肥料的配比和施用时机等。
不同植物在不同生长阶段对养分的需求是不同的，因此，应根据植物的需求和土壤的状况，合理调控肥料的配比和施用时机，以保证植物的正常生长和产量的提高。
二、植物的营养需求植物的生长和发育需要多种营养元素的供应，这些营养元素对植物的生长和产量起着重要的作用。
下面将介绍植物的常见营养需求和相关管理方法。
2.1 氮素需求氮素是植物生长和发育中最为关键的营养元素之一。
它参与了植物体内许多生理代谢过程，如蛋白质合成、叶绿素合成等。
因此，合理供应氮素对于促进植物的生长和产量的提高至关重要。
2.2 磷需求磷是植物体内的主要营养元素之一，它在核酸、磷酸化合物等生理代谢过程中发挥着关键作用。
缺乏磷素会严重影响植物的生长和发育，降低产量。
因此，合理供应磷素对于植物的生长和发育至关重要。
2.3 钾需求钾是植物体内的一种重要无机盐，它参与了植物的许多生理代谢过程，如渗透调节、激素合成等。
《矿质营养》PPT课件
2021/7/11
26
缺素症：
生长受抑制，严重时幼嫩器官溃烂 坏死（细胞壁形成受阻）
如：番茄蒂腐病，大白菜干心病， 芹菜裂茎病等
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镁
吸收：以镁离子形式
存在：幼嫩器官和组织中，植物成熟时集中在种子。
功能：
➢ 和叶绿素合成有关 ➢ 光合和呼吸过程中活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶 ➢ 活化DNA和RNA的合成过程
（一）大量元素
氮
吸收：无机态氮和有机态氮 存在：1、氨基酸、蛋白质的主要成分
2、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素、某 些激素、维生素和生物碱也含氮 功能：生命元素
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N供应充足植物表现
❖ 叶大而鲜绿 ❖ 分枝分蘖多 ❖ 营养体健壮 ❖ 多花 ❖ 产量高
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缺素症：
❖ 矮小， ❖ 叶色淡或发红， ❖ 分枝分蘖少， ❖ 花少， ❖ 产 量低
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1972年由Singer and Nicolson提出的流动镶嵌模型 (fluid mosaic model)：
➢ 膜一般有磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成， ➢ 磷脂分子的亲水头部位于膜的表面，疏水的尾部
在内部。
➢ 外在蛋白（周围蛋白）：和膜的外表面相连 ➢ 内在蛋白（整合蛋白）：镶嵌在磷脂分子之间，
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镍
1. 脲酶的组成分（催化尿素水解成二氧化 碳和NH4＋）
2.镍是固氮菌脱氢酶的组成分（固氮中将 H2氧化成H2O）
3.缺镍，叶尖积累脲，而出现坏死。
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钠
1. 是C4植物和CAM植物生长必需的微量元 素。催化C4和CAM（景天酸代谢）途径 中PEP的再生作用。
高一生物植物的矿质营养课件
爸爸是因为斩一根粗大的藤蔓，谁知那根藤蔓是一根朽木，爸爸用力过猛，一刀落在了自己的脚踝上，当时，皮开肉绽，露出深深白骨，顷刻鲜血如注，树上，地上，柴刀上都染上了爸爸的鲜血。 爸爸强忍着疼痛从衣服上撕下了一块布料，做了简单的包扎，因为伤口太深，出血太多，爸爸无法继续砍柴，只好依依不舍地离开山林，在夜色中踉踉跄跄地回到家中。当妈妈打开门，我们透过那盏昏 黄的马灯，看到爸爸的那一幕，我们一家人全惊呆了，爸爸的脸色苍白，一只脚红彤彤的，鞋里鞋外全部沾满了鲜血，每移一步，那只“解放”鞋发出“咯吱咯吱”的声音。妈妈难过的差点瘫软在地。 看到此景，我也跟着伤心地哭了。爸爸瘸着腿走过来，伸出那双如松树皮一样的粗手，摸了摸我的头说着：“没事，只是划伤了一点皮，等下清洗一下就好了。”爸爸的语气充满了无比温和与安慰。爸 爸在这种自己受伤，无比“狼狈不堪”的情景下，还不忘安慰我，那是一种怎样的情怀？我一时无语，只好止住哭声，故作轻松之态。
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氮、磷和微量元素的产量效应曲线
微量元素 100
磷 氮
50
相对产量 (%)
0 养分供应量 (kg/ha)
（一）养分的平衡状况
（二）产量与品质的要求
最好的品质和最高的产量不一定同步， 通常最好的品质是在达到最高产量之前获得 的。
二、影响养分效应的因素
收获物产量和品质效应曲线示意图
1 3
产量
2
施肥量
三、植物激素在库-源关系调节中的作用
（一）植物激素对库的影响
种子中产生的IAA调控着营养物质和光合产物 经韧皮部向正在发育果实中运输的过程。
植物激素在其施用位点能增加库的活性。胡萝 卜叶面喷施GA溶液会明显促进地上部分的生长， 而根的生长受抑。
喷施GA还能增加豆类单株豆荚和籽粒数，从 而达到增产的效果。
库
韧皮部 蔗糖
2+ +
叶片成熟
蔗糖转化酶
果糖
葡萄糖
有机物质
蔗糖合成酶
源
韧皮部 蔗糖
H2 4
2+
K+
叶片成熟期间，同化产物和矿质元素 从输入到输出、从库到源转变示意图
（二）叶片衰老
叶片进入衰老期，光合效率以及叶片中糖类的 输出率都趋于下降；同时膜透性增加，隔离在液泡 中的蛋白水解酶类（如酸性蛋白酶类）被释放到细 胞质中，导致细胞质和叶绿体中的蛋白质迅速降解； 叶片输出的韧皮部汁液成分也发生相应变化，糖分 含量下降，低分子量的有机氮化合物和韧皮部中易 移动的矿质养分含量增加。
二、库-源关系的转化
（一）幼叶片发育和成熟
每一叶片在其一生中，都要经历由库到源的功 能转变过程。当叶片展开度达40%~50%时，叶 片即完成这种转变过程而由库变为源。
在叶片成熟期间，碳同化为糖的过程也表现 出典型的库-源转化，即碳同化为糖的能力由无到 有，由弱到强。
净光合作
同用化产物输 入
14CO2固定后的14C分布
库
源
0 20 40 60 80 100 最大叶片长度 (%)
蔗糖转化酶
蔗糖合成酶
蔗糖； 葡萄糖+果糖。 同化物输入、净光合作用、蔗糖合成率三者间
关系和甜菜叶片成熟期间的酶活性
从韧皮部运输机理（溶质的质流）和韧皮部 汁液的组成来看，当蔗糖输入库叶片的速率较高 时，不仅矿质养分钾和磷等，而且氨基酸化合物 在韧皮部的输入速率也相应提高。因此，在植物 生长过程中，这些溶质也必然存在韧皮部卸载过 程，而这一过程不一定是主动的。
品质（糖、蛋白质和矿物质含量）
产量（干物质重量）
第二节 源-库关系与产量
通常，植物体内进行光合作用或能合成有机物 质为其它器官提供营养的部位称之为源（如成熟的 绿色叶片），而把消耗或储存部位称之为库（如根、 茎、生长顶端和果实等）。植物体内，同化产物和 其它物质常常进行着从源到库的运输。
一、同化物在韧皮部中的运输及其调节
（一）同化物在韧皮部中的装载
装载是指光合产物由叶肉细胞进入器官的过 程包括三个步骤：
1、光合作用形成的磷酸三碳酸从叶绿素转入细 胞质，并转化成可运输的蔗糖形态。
2、同化物从叶肉细胞到维管束进行短距离运输。
3、蔗糖经主动运输进入到筛管并和其它溶质一 起从源经筛管长距离运输进入库。
源叶筛管和伴胞中的糖分浓度远远高于叶肉 细胞。蔗糖在韧皮部中是逆浓度梯度的装载。蔗 糖从叶肉细胞到筛管主要是共质体运输，只有部 分是质外体运输。
统
（二）同化物在韧皮部的运输
主动运输假说和被动运输假说都认为在装载 和卸载过程中需要能量，但主动学说还认为运输 也需要能量，被动学说则认为维持筛管结构时需 要能量，运输不需要能量。
Munch提出的压力流假说认为同化物沿静 水压梯度流动，源和库间同化物的运输是两者 间渗透势差造成的。
（三）同化物在韧皮部的卸
卸载是指同化物从库组织筛管中输出的过程。这个 过程需要能量。
对根和幼叶等正在生长的营养库来说，同化物向受 体细胞的卸载和运输常常通过共质体途径进行，而其它 库的器官则通过质外体途径进行。
如果卸载经质外体途径，运输的同化物可经胞间连 丝进入受体细胞，它们在受体细胞中转化或储存于液泡 中。如果卸载经质外体途径，部分同化产物可在质外体 中转化。
处理* 豆荚数 籽粒数 （个 /株） （个 /株）
对照
25.3
81.0
+GA
31.8
107.0
籽粒产量 （g）
32.4 45.5
*在植株6片叶时用GA处理
库活性与谷粒、种子中激素平均含量之间少 有相关性。
谷类作物籽粒发育期间，CYT的活性在开花 之后的几天之内就达到最高峰，与细胞分裂的最 活跃期明显重合；相反，ABA活性的提高要迟得 多，在干物质积累率明显降低时才达到最高峰。 GA和IAA的活性在干物质积累率最大时，即库活 性和韧皮部卸载都达到最大值时最高。
韧皮部装载既有专一性，也有选择性，只有 糖类才能经主动装载进入韧皮部，而有机酸和植 物激素则不能。韧皮部装载的选择性是由膜载体 的选择性决定的。
K+
K+
皮
ATP
部
H+
H+
酶
蔗
叶细胞 H+
糖
H+
蔗糖
装
载体
载
pH 5.5- 6.5 K+低
蔗糖浓度低
系
pH 7.5-8.5
K+高
蔗糖浓度高
矿质营养与植物生长、产量和品质的关系
第一节 矿质营养与植物生长 第二节 源-库关系与产量 第三节 矿质营养对源-库及其相互关系的影响 第四节 矿质营养与品质的关系
第一节 矿质营养与植物生长
一、矿质养分供应的生长效应曲线
一般来说，植物生长率与养分供应之间的 效应曲线有三个明确的区段：养分缺乏区、养 分适宜区和养分中毒区。
相对含量水平 (%)
CYT GA IAA 100
千粒重
75
养分供应与植物生长的关系
生长
缺乏
适宜
中毒
在达到最高产量之前，随矿质养分供应量 增加，作物生长率和产量以报酬递减的形式增 加。
根 据 Mitscherlich 学 说 ， 单 一 矿 质 养 分 的 效应曲线为渐近线，当一种矿质养分的供应量 增加到超过植物生长的最大需要量时，其它的 养分就可能变成限制因子了。
叶片喷施激素对胡萝卜植株的影响
喷施处理 *
（干重， g/株）
茎
根 总数
冠/根
HO
3.2 10.9 14.1 0.29
2
激动素
7.3
8.8 16.1 0.83
GA
9.9
5.7 15.6 1.74
CCC
2.8 10.8 13.6 0.26
*每周喷施1次，连续喷7周
叶面喷施GA溶液对蚕豆豆荚，籽粒数和产量的影响