植物对水分的吸收利用及植物矿质营养月日
植物的矿质营养
四、矿质元素的利用
元素举例 K N、P、Mg Ca、Fe
存在形式
离 子
不稳定化合物 稳定化合物 能够移动 多次利用 老 叶 不能移动 只用一次 新 叶
移动情况 容易移动 利用情况 反复利用 缺乏时受 症的部位
老 叶
五、合 理 施 肥
合理施肥： 根据植物的需肥规律，适时适量地施肥，以
便使植物体茁壮生长，获得少肥高效的结果。
结 论：植物吸水和吸收矿质元素是
两个不同的过程
植物吸水和吸收矿质元素是两个相对独立的过程！
根吸收水分 吸收方式 吸收动力 根吸收矿质元素
渗透作用
蒸腾作用
主动运输
呼吸作用
联系： 1、吸收部位相同 2、矿质元素必须溶解在水中才能被吸收 3、植物对矿质元素的吸收会影响对水分 的吸收 4、矿质元素随水分的运输而运输
2、A瓶中加入完全培养液，B瓶中加入等量 的缺Al的“完全培养液”； 3、把两株健康的长势相同的玉米幼苗分别放 入A瓶和B瓶中； 4、两组放在相同的适宜条件下培养，并对 溶液通气，一段时间后观察两组玉米幼苗 的生长发育情况。
探究Al是否是植物的必需矿质元素？
实验目的： 探究Al是否是植物的必需矿质元素
3、与根细胞吸收矿质元素最密切的生理活动是（ D ） A、蒸腾作用 B、渗透作用 C、光合作用 D、呼吸作用 4、玉米对磷的吸收白天比晚上只稍多一点，但它白天的 吸水量比晚上却大8倍；把用溶液培养的黄瓜移到遮荫， 水分的消耗明显下降，而同一时间钾离子却有少量增加， 上述实验表明：
植物吸收水分和吸收矿质元素是 两个相对独立的过程。
无 土 栽 培
假如请你无土栽培番茄,你会如何进行管理?
有人用化学方法分析了大麦幼苗在0℃和 15℃条件下根吸收水分的量和吸收矿质 元素的量
植物生理名词解释
●水分生理水分代谢：植物对水分的吸收、转运和散失的过程。
内聚力：同类分子间具有的分子间引力。
束缚水：又称结合水，是存在于细胞原生质胶体颗粒周围或存在于大分子结构空间中被牢固吸附着的水分。
自由水：存在于细胞间隙、原生质胶粒间、液泡中、导管和管胞内以及植物体其他间隙中的水分。
水势：指相同温度下，一个系统中1偏摩尔容积的混合溶液体系与1偏摩尔容积纯水之间自由能的差数。
溶质势：由于水中溶质颗粒的存在而引起细胞水势下降的数值，这部分降低的数值又名渗透势。
压力势：由于细胞吸水膨胀，使原生质向外对细胞壁产生膨压，而细胞壁向内产生的反作用力—壁压的存在使细胞水势升高的数值，一般为正值。
初始质壁分离时压力势为0，植物剧烈蒸腾时，为负值，水势下降。
衬质势：由于亲水的衬质与水分子间的相互作用而使水的自由能下降的那部分数值，为负值。
重力势：指水分在重力场中由于存在高度差而受重力作用，使水势升高的数值。
质外体：细胞原生质以外部分，包括细胞壁、细胞间隙、木质部导管和管胞等部位。
扩散：物质分子由高化学势向较低化学势运转直到在空间均匀分布的趋势。
（小距离）集流：由于压力差的存在而形成的大量分子集体的运动。
（大距离）水孔蛋白（AQP）：在原生质膜和液泡膜中存在一些蛋白，这些蛋白起着选择性水通道的作用。
根压：植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力缺素症：由于某种必需元素的缺乏，造成植物体内代谢紊乱，进而产生外观上可见的症状。
伤流：把植物从基部切断或植物受到创伤时，就会从断口或伤口处溢出液体的现象。
吐水：在土壤水分充足、空气湿度较大的环境中生长的植物，其叶片可直接向外溢泌水分的现象。
蒸腾作用：指水从植物地上部分以水蒸气状态向外界散失的过程。
蒸腾速率（蒸腾强度）：植物在单位时间内单位面积通过蒸腾作用所散失的水量。
单位：（g·m-2·h-1或mg·dm-2·h-1）。
蒸腾效率：指植物每蒸腾1kg水生成干物质的克数，也称为蒸腾比率，单位（g·kg-1）。
植物生理学2矿质营养第3-5节
练习题
1.根吸收矿质有哪些特点？
2.试述根系吸收矿质元素的过程 。
3.光照如何影响根系对矿质的吸收？
4.何为根外营养？它有何优越性？ 5.试述矿物质在植物体内运输的形式与途径， 可用什么方法证明？
6.硝酸盐还原的过程、部位、酶？
一、作物的需肥规律
（一）不同作物或同一作物的不同品种需肥不同
（二）不同作物需肥形态不同
（三）不同生育期需肥不同
需肥临界期：
植物对矿质养分缺乏最敏感的时期； 并不是需要肥料多，而是指对肥料缺少最敏感的时期， 植物的需肥临界期一般在生长初期。
（四）不同生育期，施肥作用不同 植物营养最大效率期（最高生产效率期） 施肥营养效果最好的时期，称为最高生产效率 期，又称植物营养最大效率期。 作物的营养最大效率期一般是生殖生长时期 。
二、合理施肥的指标
（一）土壤营养丰缺指标 （二）施肥的形态指标 包括植株的长相、长势、颜色 如叶色可反映氮的供应状况
（三）施肥的生理指标
1、组织中营养元素含量
营养临界浓度（ critical concentration ）： 获得最高产量的最低养分浓度。
2、测土配方施肥
图 组织营养元素浓度与产量关系的图解
三、施肥增产的原因
（一）施肥可增强光合性能 （1）扩大光合面积：叶面积--N
（2）提高光合能力：叶绿素—N,Mg
（3）延长光合时间：叶寿命
（二） 调节代谢，控制生长发育
（1）不同的元素可调节植物营养生长与生殖生长的关系。
（2）改善光合产物的分配和利用。
（三）施肥的生态效应
（1）施用石灰，草木灰，石膏等可改变土壤pH。
（ 2 ）以 32P 研 究大麦根尖对 P的积累与运 输，发现根毛 区运输最快。
第二章 植物的矿质营养
硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿， 植株矮小。
(7) 铁 ①叶绿素合成所必需；细胞色素和非血红素铁
蛋白的组成成分。 ②Fd的组分。因此，参与光合作用。
缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿 色；严重时整个新叶变为黄白色。
(8)硼 是细胞壁的成分，与甘露醇、甘露聚糖、 多聚甘露糖醛酸等形成复合物。
一、植物体内的元素
105℃ 植物材料
水分 （10%—95%） 挥发
600 ℃ 干物质
有机物（90%—95%）
（5%—90%）
灰分 （5%—10%）
残留
植物体内的元素包括：
1.矿质元素（mineral element），灰分 元素 （ash element）
2.非矿质元素
1）矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后， 余下一些不能挥发的残烬称为灰分，而以 氧化物形式存在于灰分中的元素称为灰分 元素。灰分元素直接或间接来自于土壤矿 质，故亦被称为矿质元素。
研究热点：生物固氮、植物中氨基酸的合成
学习内容
1 植物必需的矿质元素及其生理作 用 2 植物细胞对矿质元素的吸收 3 植物体对矿质元素的吸收 4 矿物质在植物体内运输 5 合理施肥的生理基础
第一节 植物必需的矿质元素
植物对矿物质的吸收、转运和 同化称为矿质营养（mineral nutrition）。
植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶 片小而薄，株型紧凑，叶片发黄易发生早衰, 且由下部叶片开始逐渐向上。
小麦缺氮
苹果缺氮
(2) 磷
①磷是细胞质（磷脂）和细胞核（核酸）的组成成分。
②磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、 FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有 极其重要的地位。
植物生理学
植物生理学第一章水分生理（一）名词解释自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。
束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。
水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。
蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。
水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。
（二）问答题1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。
含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。
对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。
植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。
在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。
当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。
当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。
蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。
2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。
无机离子泵学说又称K+泵假说。
在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。
这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。
植物的水分生理
高浓度溶液中， 高浓度溶液中，植 物细胞液泡失水， 物细胞液泡失水， 原生质体与细胞壁 分离的现象。 分离的现象。
Plasmolysis Deplasmolysis
低浓度溶液中， 低浓度溶液中，植 物细胞液泡吸水， 物细胞液泡吸水， 原生质体与细胞壁 重新接触的现象。 重新接触的现象。
3. 植物细胞是一个渗透系统
成熟细胞的原生质层（原生质膜、 成熟细胞的原生质层（原生质膜、 原生质和液泡膜）相当于半透膜。 原生质和液泡膜）相当于半透膜。 半透膜 液泡液、原生质层和细胞外溶液构 液泡液、 成了一个渗透系统。 成了一个渗透系统。 证明植物细胞是一个渗透系统 质壁分离（plasmolysis） 质壁分离（plasmolysis）
1. 学习水势概念的意义?
2.水势的哪一种成分较容易测定?
第三节 植物根系对水分的吸收※
根吸水的区域： 根吸水的区域： 根毛数量度多 吸收面积大； 数量度多， 根毛数量度多，吸收面积大； 细胞壁较薄，透水性好； 细胞壁较薄，透水性好；
输导组织发达
•栽植物时要带土，尽量减少根毛损伤，以利成活。 栽植物时要带土，尽量减少根毛损伤，以利成活 栽植物时要带土
水孔蛋白广泛分布于植物各个组织。 水孔蛋白广泛分布于植物各个组织。 所有的活细胞均有aquaporins,不同的组织有不同的 不同的组织有不同的 所有的活细胞均有 aquaporins。根系水分进入有约 控制。 。根系水分进入有约80%由aquaporins控制。 由 控制
三、细胞的渗透作用 1.渗透作用
纯水 糖水 半透膜（水分子可自由移动而
溶质不能自由移动）
2.自由能和水势 2.自由能和水势
第二章 植物水分生理
ψw = ψm
ψw = ψs +ψp
第二节 植物细胞对水分的吸收
4.细胞吸水过程中水势组分
环境状况 体积 细胞状态 松弛状态，临界质 壁分离 膨胀状态，细胞吸 水 饱和状态，充分膨 胀 萎蔫状态，失水， 质壁分离 ψp ψw
等渗溶液
低渗溶液 纯水中 高渗溶液
V＝1
V>1 V最大 V<1
ψ p＝0
ψ p增大 ψ p＝-ψ s ψ p<0
根部吸水的途径
第三节 植物根系对水分的吸收
五、影响根系吸水的土壤条件 1.土壤通气状况：通气状况良好，有利于根 吸水； 2.土壤温度：适宜的温度范围内土温愈高， 根系吸水愈多； 3. 土壤溶液浓度：根细胞水势小于土壤水势 有利于根系吸水
细胞初始质壁分离时：
ψp =0, ψw = ψs
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψs
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、 细胞吸水的方式： 2.吸胀吸水：依赖于低的ψ m而引起的吸水。 是无液泡的分生组织和干燥种子细胞的主 要吸水方式。
原理：淀粉、纤维素和蛋白质这些亲水性物质吸水而膨胀。
一、 植物的含水量 不同植物含水量不同 水生植物——鲜重的90％以上 地衣、藓类——仅占6％左右 草本植物——70％～85％ 木本植物——稍低于草本植物。 一种植物，不同环境下有差异 荫蔽、潮湿 > 向阳、干燥环境 同一植株中，不同器官、组织不同 根尖、幼苗和绿叶——60％～90％ 树干——40～50％ 休眠芽——40％ 风干种子为8％～14％ 生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。
第二章植物水分生理
水是生命起源的先决条件,没有水就没有生命, 也就没有植物。植物对水分的吸收、运输、
植物生理学答案
绪论植物生理学：是研究植物生命活动规律的科学。
2.为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？答：植物生理学是研究植物生命活动规律的学科。
其主要任务是研究和阐明植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机理，并将这些研究成果应用于生产实际，为农业生产服务。
例如，对矿质营养的研究，奠定了化肥生产基础；对光合作用的研究为农业生产上间作套种、多熟栽培、合理密植、矮秆化和高光效育种等提供了理论依据；对植物激素的研究，推动了生长调节剂和除草剂的人工合成及应用，使作物生长发育进入了化学调控时代。
这些成果说明，植物生理学的每一项重大成果都使农业生产技术产生重大变革，使生产力极大提高；充分证明了植物生理学是农业的基础学科。
一31●渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水水势的水势下降值。
●渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
●水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。
1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L 蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。
2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。
答：水，孕育了生命。
陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。
植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。
可以说，没有水就没有生命。
在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。
水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：水分是细胞质的主要成分。
细胞质的含水量一般在70~90%使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。
如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。
水分是代谢作用过程的反应物质。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。
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植物对水分的吸收利用及植物矿质
营养月日
植物对水分和矿质质的吸收利用是它们在生长过程中的基本需求。
如果植物无法充分吸收和利用水分和矿质质，那么就会给它们的生长发育带来不良影响。
一、植物对水分的吸收利用
水分是植物生长发育所必需的重要元素之一。
植物通过根吸收土壤中的水分，将其运输到各个部位，从而满足植物生长所需。
其中，根系对水分的吸收是至关重要的。
1. 水分的吸收途径
植物的根系可以通过两种途径吸收水分，一种是通过土壤毛细管作用，另一种是通过植物细胞膜的渗透作用。
土壤毛细管作用：当土壤中存在极小的孔隙时，水分就会由高处向低处移动。
这种运动是通过外界环境的压力差而形成的，这个压力差就是土壤毛细管的作用。
细胞膜的渗透作用：植物的根细胞与水分形成一个渗透梯度，当根细胞中的溶液浓度高于周围的土壤水分时，水分就会通过细胞膜进入细胞内部。
2. 水分的利用过程
植物吸收的水分大部分用于细胞的代谢活动，如细胞分裂、物质代谢等。
同时，植物还会将水分通过蒸腾作用释放出来，使水分进一步循环利用。
二、植物对矿质质的吸收利用
矿物元素是植物与环境的桥梁，是组成植物体的基本营养素。
植物从土壤中通过根系吸收所需的矿物元素。
1. 矿物元素的吸收途径
矿物元素的吸收途径有两种：一种是通过根发育的根毛吸收，另一种是通过根正面的细胞膜将矿物元素转入细胞内部。
在根毛吸收作用中，植物根系通过细胞壁中的小孔，将溶解在水中的矿物元素吸附在根表面。
由于根毛的吸附面积广，矿质元素的吸收速度会相对快一些。
在细胞膜渗透作用中，植物细胞中的矿质元素首先由根细胞外部的土壤溶液渗入到根细胞内，然后再通过细胞膜转移到细胞内。
2. 矿物元素的利用过程
植物从土壤中吸收的矿物质元素主要用于构建细胞壁和细胞核，以及参与植物体内代谢活动。
同时，植物体内还会按照一定比例存贮一些营养元素，以备之后需要。
综上所述，植物对水分和矿物质的吸收利用是植物生长发育所必需的重要过程。
对于植物生长的环境因素，如土壤酸碱度和养分水平等，都是影响植物对水分和矿物质的吸收利用的
重要因素，因此我们需要合理进行土壤改良和补充植物所需的基本元素，以保证植物有更好的生长发育。