【PPT】植物对养分的吸收.
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《 植物是怎样吸收养分的》1PPT课件
小麦的根
侧根
直根系
须根系
不定根
从植物的 茎、叶上 产生的根。
实验 根的吸水部位在哪里？
植物根吸收水分的主要部位：根尖
讨论
在农业生产中，移植作物 幼苗时为什么要带土移植？
“带土移植”目的是不伤害根尖， 使根尖在适应“新环境”以前，仍旧 在一段时间内可以从被夹带的土壤中 获取水分和营养物质。
观察
根尖的结构
读图 植物根尖纵切面的显微结构图
植物的根是否在任何情况下， 都能从土壤中吸收水分呢？
提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
两类根系模式性的主要区别：
有没有明显发达的主根和侧根之分。
【举例】常见的作物中，哪些是直根系，哪些是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ须根系？
直根系：苋菜、芥菜、棉、油菜、蒲公英等 。 须根系：稻、麦、葱、韭、蒜等 。
你知道根的主要作用有 哪些吗？
1、吸收水分和无机盐。 2、吸收水中的矿物质。 3、支持和固定植物体。
菜豆的根
主根
植物是怎样吸收养分的
我知道
1、土壤中的生物有 动物 、 植物
、 微生物 。
2、土壤中的非生命物质有 空气 、 水 、 有机物 、 无机盐 等。
3、土壤中最常见的处于正常生活状态的植物器 官是 根 。
植物对养分的吸收
植物对养分的吸收植物对养分的吸收植物作为生命的载体，需要摄取足够的养分来确保其正常生长发育。
养分从植物根系吸收，通过植物体内的管道输送到各个部位，包括茎、叶、花和果实等。
不同类型的植物对养分的吸收方式有所不同，下面将按类别进行阐述。
一、叶茎类植物叶茎类植物主要是指凤梨、仙人掌、龙舌兰、竹子等植物，它们的养分主要以空气和雨水为来源。
这些植物通常生长在具有潮湿环境的热带气候中，因此它们的表面通常会有许多小孔，这些孔被称为气孔。
气孔可以让植物通过表面吸收养分，如植物在光照充足时，可以通过光合作用吸收二氧化碳和水来合成含碳的有机物。
二、根茎类植物根茎类植物，如姜、葱、蒜、马蹄等，其养分主要通过它们的根和根茎来摄取。
这些植物的根部常常被分为主根和侧根，主根向下生长，而侧根则向各个方向生长。
根和根茎可以通过吸收土壤中的水和养分来滋养植物。
由于土壤中养分的分布不均匀，植物的根部也会在土中搜索水和养分。
此外，根茎类植物通常能够存储大量的水分和养分，以应对干旱和饥饿的情况。
三、草本植物草本植物是指一些草本的矮生植物，如小麦、稻谷、玉米等，它们的养分主要通过根部吸收。
草本植物的根部通常较浅，但非常集中，以便充分吸收土壤中的水和养分。
由于它们的根部集中，因此它们的茎和叶子呈现繁茂的样子，以最大限度地吸收光线和二氧化碳，为光合作用提供条件。
四、果蔬类植物果蔬类植物，如西红柿、胡萝卜、橙子等，它们的养分主要通过它们的根部吸收。
与草本植物不同的是，果蔬类植物的根部通常生长比较深，以便利用土壤中深层地区的水和养分。
此外，这些植物还会通过根际微生物来获取一些有机物和矿物质元素。
总之，植物对养分的吸收方式主要分为通过叶、根茎、根吸收土壤中的营养物质。
对于不同类型的植物，它们的养分吸收方式也会有所不同。
了解植物吸收营养物质的方式，可以更好地护理和管理植物，从而更好地增加作物产量和品质。
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。
《植物营养学》幻灯片PPT
四、根系对阴离子的吸收
阴离子呼吸学说:
(瑞典著名植物生理学家 Lundegardh)
阴离子进入与细胞色素系统密切相关， 细胞色素中心局部含有铁原子，铁由二价变 三价，导致细胞色素的复原与氧化，阴离子 便沿着电子传递的相反方向进入细胞。
这一学说有致命的弱点，很少有人赞同。
质子－阴离子“ 共运输
〞
阴离子先同质子结合而质子化，带正
自1844年法国植物学家E.Gris把FeSO4 溶液涂抹在发黄的葡萄叶片上用以矫正因 缺铁引起的黄叶病以来，叶面施肥在生产 实践中的应用及机理的研究有了长足的开 展。1940年，美国开场用尿素作为根外追 肥并获得成功。但某些农业科学家对叶面 肥的作用依旧保持疑心，认为叶面吸收养 分是一个不清楚的过程，只在某些特殊条 件下有一定的效果。事实上，关于叶面渗 透吸收养分机理的研究远远落后于叶面肥 的实际应用。
营养元素
吸收形态
生物化学功能
第一组 C、H、 O、N、 S
第二组 P、B、 Si
第三组 K、Na、 Mg、Ca、 Mn、Cl
第四组 Fe、Cu、 Zn、Mo
CO2、HCO3-、H2O、 O2、NO3-、NH4+、 N2、SO4=、SO2离子 来自土壤溶液气体来 自大气
是有机物质的主要组成成分，是酶催化过 程中原子团的必需元素。通过氧化还原反 应而同化
微量营养元素：
Fe Mn Cu Zn B Mo Cl(一般占植物干重的0.1%以下)
大量与微量没有严 格的界限,随着环境的变 化微量元素含量可超过 大量元素含量。
两个重要的定律
同等重要律:
必需营养元素在植物体内不管数量多 少都是同等重要的。
不可代替律:
任何一种营养元素的特殊功能都不能 为其它元素所代替。
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。
《植物生长养分需求》课件
果树植物在生长过程中需要较多的氮 肥和钾肥，以促进果实的生长和发育 。
在果实生长期间，果树植物需要定期 施肥，以满足果实生长所需的养分。
例如，苹果、梨等果树需要较多的氮 肥，而桃、杏等则需要较多的钾肥。
蔬菜植物的养分需求
蔬菜植物在生长过程中需要各种养分，以满足其生长和产量的需求。 例如，叶菜类蔬菜需要较多的氮肥，而根茎类蔬菜则需要较多的磷肥和钾肥。
植物的健康生长。
城市绿化中的养分管理
01
城市绿化植物的养分需求特点
城市绿化植物生长环境较差，养分需求不同于农业和家庭园艺植物，需
要特别关注。
02
城市绿化植物的养分管理措施
根据不同植物种类和生长环境，制定合理的施肥方案，提高城市绿化植
物的生长质量和景观效果。
03
城市绿化植物的养分管理意义
合理的养分管理有利于提高城市绿化植物的抗逆性和适应性，减少病虫
在蔬菜生长期间，需要定期施肥，以满足其生长所需的养分，提高产量和品质。
04
养分的合理施用与植物生长的 关系
养分的配比与施用方法
养分种类与需求
植物在不同生长阶段对氮、磷、钾等 主要养分的需求比例不同，需根据植 物特性和生长阶段进行合理配比。
施肥方法
根据植物类型和土壤特性，选择合适 的施肥方法，如土壤施肥、叶面喷施 等，以确保养分有效供给。
病虫害防治
合理施肥可以改善作物营养状况， 提高抗病性，减少病虫害的发生和 危害。
ห้องสมุดไป่ตู้
家庭园艺中的养分管理
合理施肥
家庭园艺中应选择适当的肥料类 型和施肥时机，以满足植物生长 需求，避免过度施肥造成损害。
土壤维护
定期松土、除草和翻耕，保持土 壤疏松、透气，有利于植物根系
植物根系对养分的吸收
定义：膜外养分逆浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入 原生质膜内的过程。
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
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
植物的养分吸收和养分转运机制
养分转运的调控机制主要包括激素调控和信号传导
激素调控：植物激素如生长素、细胞分裂素等对养分转运有重要影响
信号传导：植物细胞通过信号传导途径，如钙离子信号、磷酸肌醇信号等，调控养分 转运
养分转运的调控机制与植物的生长发育、逆境适应等密切相关
保证植物生长所需的养分 供应
调节植物体内的养分平衡
促进植物对环境的适应性
参与植物生长发育的调控
植物对养分的利用
提供植物生长所 需的基本元素
促进植物细胞强植物对环境 的适应能力
养分是植物繁殖 的基础，为植物 提供能量和物质
养分的吸收和转 运机制影响植物 的繁殖能力
养分的缺乏会导 致植物繁殖能力 下降，影响植物 种群的生存和繁 衍
提高养分吸收效率：如何提高植物对养分的吸收效率，减 少养分流失和浪费。
优化养分转运机制：如何优化植物的养分转运机制，提高 养分在植物体内的运输效率。
提高养分利用效率：如何提高植物对养分的利用效率，促 进植物生长和发育。
应对环境变化：如何应对环境变化（如气候变化、土壤退 化等）对植物养分吸收、转运和利用的影响。
水分管理：保持土壤湿润，避免水分过 多或过少影响养分吸收
根系改良：通过修剪、施肥等措施，促 进根系生长，提高养分吸收能力
叶面施肥：通过叶面喷施，直接补充植 物所需养分，提高养分利用率
生物技术：利用微生物、植物生长调节剂 等生物技术，提高养分吸收和利用效率
土壤改良：通过添加有机质、改良剂等措施， 改善土壤结构，提高养分保持和供应能力
养分的过量也会 对植物繁殖产生 负面影响，导致 植物生长异常和 生殖障碍
养分对植物抗逆性的影响：养分缺乏会影响植物的抗逆性，如抗旱、抗寒等
养分在植物抗逆中的作用机制：养分通过调节植物的生理活动，提高植物的抗逆性
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通过比较由方程计算出的和实际测定的膜 内外离子浓度及膜的电化学势，可以确定 某个离子是主动运输还是被动运输。
为什么说膜上存在转运蛋白？
细胞膜上存在3种类型的转运蛋白：
离子通道(ion channel): 膜上的选择性孔隙。由 它调节的离子运输属被动扩散，速度快，主要用 于水和离子,如，水通道、K+通道、Ca2+离子通 道。
阳离子交换量(CEC)：由根自由空间中的阳离子 交换位点的数目决定，双子叶植物>单子叶植物
三、离子的跨膜运输
(一)基本概念
化学势：驱动溶质跨膜运输的各种势能的总和， 包括浓度梯度、水稳压、电场等。由于离子带有 电荷，化学势的变化导致电势的变化，故膜内的 化学势可用电势来衡量，也称电化学势 (electrochemical potential)。植物细胞膜的电 化学势差一般在-60mV至-240mV。
离子泵 (pump)：逆电化学势直接将分子或离子 泵出膜内或膜外，与能量供应直接偶联。也称为 初级主动运输。根据离子运输是否使膜内外产生 净电荷而分为致电泵与电中性泵。
致电泵：离子的运输使膜内外产生净电荷，如H+泵，即 H+-ATP酶，它通过催化ATP水解而产生H+，并将其泵 出膜外。
电中性泵：离子的运输不使膜内外产生净电荷，如动物 中的H+/K+-ATP酶。
植物对养分的吸收
第二章
一、根细胞对养分离子吸收的特点
选择性吸收——植物赖 以生存的基础。
二、根自由空间中养分离子的移动
质外体与共质体
质外体(apoplast)：由细胞壁和细胞间隙 所组成的连续体。
共质体(symplast)：由穿过细胞壁的胞间 连丝把细胞相连，构成一个相互联系的原 生质的整体（不包括液泡）
次级主动运输分为2种方式： 协同运输(symport)：主要是阴离子，如 NO3-、H2PO4-、SO42-、及蔗糖等。 反向运输(antiport):如主要是阳离子，如 K+、Na+
四 养分吸收的动力学曲线
为什么要研究养分吸收动力学曲线？
在简单扩散方式下，养分吸收速率应与细胞膜 外界浓度呈正比。而载体调节的吸收方式下，吸 收速率倾向达到一个最大值(Vmax)，之后不再 增加。这是因为，载体对溶质的结合位点是有限 的，这些位点的多少，而非外界溶液浓度，决定 养分吸收速率。因此，研究养分吸收动学曲线， 也可以了解养分跨膜运输的机制。
养分吸收动力学曲线的参数
一、介质中养分的浓度 不同离子的吸收动力学曲线不同 短期中断养分供应促进植物对该养分的吸收 持续供应养分使养分吸收速率下降
二、环境条件
温度: 6-38ºC 光照: 气孔开闭，光合作用 水分分的有效性和植物根系吸收。 1、通过影响细胞膜的电化学势。 2、H+置换细胞膜中的Ca2+离子，破坏
电化学势是区分主动运输与被动运输的重要指标。
被动运输：顺(电)化学势梯度，不需能量 供应。如阳离子（钙、镁、钾、钠）向膜 内的运输。 主动运输：逆(电)化学势梯度，需能量供 应。如阴离子（NO3-、H2PO4-）向膜内 的运输，某些阳离子（如钠、钙）向膜外 的运输。
Nernst方程：膜内外离子的浓度 差可由电化学势差来平衡。
五、离子间的相互作用
拮抗作用: 溶液中某一离子的存在能抑制 另一离子的吸收。
协助作用：溶液中某一离子的存在有利于 根系对另一离子的吸收。
拮抗作用
阳离子间：如K+ K+、Rb+、Cs+、NH4+间； Ca2+、Sr2+、Ba2+间
阴离子间：如NO3-与 H2PO4--, NO3- -与CCl-1 间
1、离子水合半径相似，在载体蛋白上竞争同一 结合位点。
如K+、Rb+、Cs+、NH4+的水合半径均为 0.5nm左右。
2、离子对电荷的竞争—离子吸收总量的平衡。
提高镁浓度对向日葵中各种阳离子含量的影响
K+1
Na+1
Ca+2
Mg+2
阳离子总量
处理
（cmol/kg干物质）
Mg1
49
4
42
49
Ca2+对选择性吸收K+ / Na+ 的影响
吸收速率（µmol/g鲜重*4h）
外部溶液
NaCl+KCl (各10m
mol/L)
Na+1
玉米 K+1 Na+1+ K+1 Na+1
甜菜 K+1 Na+1+ K+1
无钙 有钙
9.0 11.0
20.0
18.8
8.3
27.1
5.9 15.0
20.9
15.4 10.7
植物中只有H+泵和Ca2+泵，泵出的方向为膜外。 载体(carrier): 在膜的一侧与被转运分子或离子结合，再
到另一侧释放。速度慢，运输物质的形式多样。如NO3-， H2PO4-等。 载体需要与质子泵配合才能进行离子的运输。首先由 H+泵运输H+，使膜内外产生电化学势和H+梯度，产生 推动力，由载体运输另一个离子跨膜进行逆(该离子)浓 度的运输。这种运输方式也称为次级主动运输。
根自由空间
根自由空间：根部某些组织或细胞允许外部溶液 中离子自由扩散进入的区域。基本上包括了细胞 膜以外的全部空间，相当于质外体系统。 1、水分自由空间：根细胞壁的大孔隙，离子可 随水分自由移动。 2、杜南自由空间：因细胞壁和质膜中果胶物质 的羧基解离而带有非扩散负电荷的空间，离子移 动通过交换与吸附的方式，不能自由扩散。
144
Mg2
57
3
31
61
152
Mg3
57
2
23
68
150
协助作用
协助作用主要表现在阴离子促进阳离子的 吸收。原因可能与植物体内的阴、阳离子 平衡有关。
Ca2+具有稳定细胞膜结构的功能，因而有 助于质膜的选择性吸收，称“维茨效应”。 这种效应对于盐害条件下，K+/Na+的选择 性具有重要意义。
（增加）膜的透性，引起离子外渗。 3、通过与K+、Ca2+、Mg2+等阳离子的
竞争。
蛋白质—COO- — Ca2+ —PO4- — 磷脂—
三、离子理化性状
离子半径：与吸收速率呈负相关，但受膜 转运蛋白对离子的亲合力的影响。
离子化合价数：化合价数越高，吸收速率 越低。
四、根部碳水化合物供应
为什么说膜上存在转运蛋白？
细胞膜上存在3种类型的转运蛋白：
离子通道(ion channel): 膜上的选择性孔隙。由 它调节的离子运输属被动扩散，速度快，主要用 于水和离子,如，水通道、K+通道、Ca2+离子通 道。
阳离子交换量(CEC)：由根自由空间中的阳离子 交换位点的数目决定，双子叶植物>单子叶植物
三、离子的跨膜运输
(一)基本概念
化学势：驱动溶质跨膜运输的各种势能的总和， 包括浓度梯度、水稳压、电场等。由于离子带有 电荷，化学势的变化导致电势的变化，故膜内的 化学势可用电势来衡量，也称电化学势 (electrochemical potential)。植物细胞膜的电 化学势差一般在-60mV至-240mV。
离子泵 (pump)：逆电化学势直接将分子或离子 泵出膜内或膜外，与能量供应直接偶联。也称为 初级主动运输。根据离子运输是否使膜内外产生 净电荷而分为致电泵与电中性泵。
致电泵：离子的运输使膜内外产生净电荷，如H+泵，即 H+-ATP酶，它通过催化ATP水解而产生H+，并将其泵 出膜外。
电中性泵：离子的运输不使膜内外产生净电荷，如动物 中的H+/K+-ATP酶。
植物对养分的吸收
第二章
一、根细胞对养分离子吸收的特点
选择性吸收——植物赖 以生存的基础。
二、根自由空间中养分离子的移动
质外体与共质体
质外体(apoplast)：由细胞壁和细胞间隙 所组成的连续体。
共质体(symplast)：由穿过细胞壁的胞间 连丝把细胞相连，构成一个相互联系的原 生质的整体（不包括液泡）
次级主动运输分为2种方式： 协同运输(symport)：主要是阴离子，如 NO3-、H2PO4-、SO42-、及蔗糖等。 反向运输(antiport):如主要是阳离子，如 K+、Na+
四 养分吸收的动力学曲线
为什么要研究养分吸收动力学曲线？
在简单扩散方式下，养分吸收速率应与细胞膜 外界浓度呈正比。而载体调节的吸收方式下，吸 收速率倾向达到一个最大值(Vmax)，之后不再 增加。这是因为，载体对溶质的结合位点是有限 的，这些位点的多少，而非外界溶液浓度，决定 养分吸收速率。因此，研究养分吸收动学曲线， 也可以了解养分跨膜运输的机制。
养分吸收动力学曲线的参数
一、介质中养分的浓度 不同离子的吸收动力学曲线不同 短期中断养分供应促进植物对该养分的吸收 持续供应养分使养分吸收速率下降
二、环境条件
温度: 6-38ºC 光照: 气孔开闭，光合作用 水分分的有效性和植物根系吸收。 1、通过影响细胞膜的电化学势。 2、H+置换细胞膜中的Ca2+离子，破坏
电化学势是区分主动运输与被动运输的重要指标。
被动运输：顺(电)化学势梯度，不需能量 供应。如阳离子（钙、镁、钾、钠）向膜 内的运输。 主动运输：逆(电)化学势梯度，需能量供 应。如阴离子（NO3-、H2PO4-）向膜内 的运输，某些阳离子（如钠、钙）向膜外 的运输。
Nernst方程：膜内外离子的浓度 差可由电化学势差来平衡。
五、离子间的相互作用
拮抗作用: 溶液中某一离子的存在能抑制 另一离子的吸收。
协助作用：溶液中某一离子的存在有利于 根系对另一离子的吸收。
拮抗作用
阳离子间：如K+ K+、Rb+、Cs+、NH4+间； Ca2+、Sr2+、Ba2+间
阴离子间：如NO3-与 H2PO4--, NO3- -与CCl-1 间
1、离子水合半径相似，在载体蛋白上竞争同一 结合位点。
如K+、Rb+、Cs+、NH4+的水合半径均为 0.5nm左右。
2、离子对电荷的竞争—离子吸收总量的平衡。
提高镁浓度对向日葵中各种阳离子含量的影响
K+1
Na+1
Ca+2
Mg+2
阳离子总量
处理
（cmol/kg干物质）
Mg1
49
4
42
49
Ca2+对选择性吸收K+ / Na+ 的影响
吸收速率（µmol/g鲜重*4h）
外部溶液
NaCl+KCl (各10m
mol/L)
Na+1
玉米 K+1 Na+1+ K+1 Na+1
甜菜 K+1 Na+1+ K+1
无钙 有钙
9.0 11.0
20.0
18.8
8.3
27.1
5.9 15.0
20.9
15.4 10.7
植物中只有H+泵和Ca2+泵，泵出的方向为膜外。 载体(carrier): 在膜的一侧与被转运分子或离子结合，再
到另一侧释放。速度慢，运输物质的形式多样。如NO3-， H2PO4-等。 载体需要与质子泵配合才能进行离子的运输。首先由 H+泵运输H+，使膜内外产生电化学势和H+梯度，产生 推动力，由载体运输另一个离子跨膜进行逆(该离子)浓 度的运输。这种运输方式也称为次级主动运输。
根自由空间
根自由空间：根部某些组织或细胞允许外部溶液 中离子自由扩散进入的区域。基本上包括了细胞 膜以外的全部空间，相当于质外体系统。 1、水分自由空间：根细胞壁的大孔隙，离子可 随水分自由移动。 2、杜南自由空间：因细胞壁和质膜中果胶物质 的羧基解离而带有非扩散负电荷的空间，离子移 动通过交换与吸附的方式，不能自由扩散。
144
Mg2
57
3
31
61
152
Mg3
57
2
23
68
150
协助作用
协助作用主要表现在阴离子促进阳离子的 吸收。原因可能与植物体内的阴、阳离子 平衡有关。
Ca2+具有稳定细胞膜结构的功能，因而有 助于质膜的选择性吸收，称“维茨效应”。 这种效应对于盐害条件下，K+/Na+的选择 性具有重要意义。
（增加）膜的透性，引起离子外渗。 3、通过与K+、Ca2+、Mg2+等阳离子的
竞争。
蛋白质—COO- — Ca2+ —PO4- — 磷脂—
三、离子理化性状
离子半径：与吸收速率呈负相关，但受膜 转运蛋白对离子的亲合力的影响。
离子化合价数：化合价数越高，吸收速率 越低。
四、根部碳水化合物供应