植物營(yíng)養(yǎng)與施肥基本原理第2節(jié)植物對(duì)養(yǎng)分吸收開

1、MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoNi第二章第二章 植物營(yíng)養(yǎng)與施肥的基本原理植物營(yíng)養(yǎng)與施肥的基本原理 Chapter 2 Plant nutrition and the basal principles of fertilization1 植物必需營(yíng)養(yǎng)元素植物必需營(yíng)養(yǎng)元素 The essential nutrients of plants 一、植物體內(nèi)元素的組成一、植物體內(nèi)元素的組成二、植物必需營(yíng)養(yǎng)元素二、植物必需營(yíng)養(yǎng)元素三、植物有益元素三、植物有益元素2 植物對(duì)養(yǎng)分的吸收植物對(duì)養(yǎng)分的吸收 The nutrient uptake of plants一、植物根系的營(yíng)養(yǎng)特性一、植物根

2、系的營(yíng)養(yǎng)特性二、植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收二、植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收三、影響植物吸收養(yǎng)分的因素三、影響植物吸收養(yǎng)分的因素四、植物的葉面營(yíng)養(yǎng)四、植物的葉面營(yíng)養(yǎng)3 養(yǎng)分的運(yùn)輸與分配養(yǎng)分的運(yùn)輸與分配 The transport and distribution of nutrient一、養(yǎng)分的短距離運(yùn)輸一、養(yǎng)分的短距離運(yùn)輸二、養(yǎng)分的長(zhǎng)距離運(yùn)輸二、養(yǎng)分的長(zhǎng)距離運(yùn)輸三、植物體內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)與再利用三、植物體內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)與再利用4 礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與植物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與植物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系The relationship between mineral nutrition and the growth，o

3、utput and quality of plant一、礦質(zhì)養(yǎng)分與植物生長(zhǎng)一、礦質(zhì)養(yǎng)分與植物生長(zhǎng)二、源二、源-庫(kù)關(guān)系與產(chǎn)量庫(kù)關(guān)系與產(chǎn)量三、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)源三、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)對(duì)源-庫(kù)及其相互關(guān)系的影響庫(kù)及其相互關(guān)系的影響四、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與品質(zhì)的關(guān)系四、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)與品質(zhì)的關(guān)系二、植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收二、植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收吸收（吸收（uptake)的含義：的含義：植物的養(yǎng)分吸收植物的養(yǎng)分吸收是指養(yǎng)分進(jìn)入植物體內(nèi)的過(guò)程。是指養(yǎng)分進(jìn)入植物體內(nèi)的過(guò)程。泛義的吸收泛義的吸收指養(yǎng)分從外部介質(zhì)進(jìn)入植物體中的任何部分。指養(yǎng)分從外部介質(zhì)進(jìn)入植物體中的任何部分。根系對(duì)養(yǎng)分吸收的過(guò)程包括：根系對(duì)養(yǎng)分吸收的過(guò)程包括：1. 養(yǎng)分向根表面

4、的養(yǎng)分向根表面的遷移遷移2. 養(yǎng)分進(jìn)入養(yǎng)分進(jìn)入質(zhì)外體質(zhì)外體3. 養(yǎng)分進(jìn)入養(yǎng)分進(jìn)入共質(zhì)體共質(zhì)體 Nutrient uptake stepsnutMovement through soilCell wallCell membraneCell to cell transportvascular tissueunloadingnutrient遷移遷移截獲截獲 質(zhì)流質(zhì)流 擴(kuò)散擴(kuò)散主動(dòng)吸收主動(dòng)吸收 被動(dòng)吸收被動(dòng)吸收長(zhǎng)距離運(yùn)輸長(zhǎng)距離運(yùn)輸短距離運(yùn)輸短距離運(yùn)輸Nutrient uptake steps 截獲（截獲（interception） Jeny Overstreet于于1939年發(fā)現(xiàn)。年發(fā)現(xiàn)。概念：指植物

5、根在土壤中伸長(zhǎng)并與其緊密接觸，使根釋放出的概念：指植物根在土壤中伸長(zhǎng)并與其緊密接觸，使根釋放出的H+和和HCO3-與土壤膠體上的陰離子和陽(yáng)離子直接交換而被根系吸收的過(guò)程。與土壤膠體上的陰離子和陽(yáng)離子直接交換而被根系吸收的過(guò)程。 兩個(gè)特點(diǎn)：直接進(jìn)行交換兩個(gè)特點(diǎn)：直接進(jìn)行交換 ;靠截獲獲得的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量少，約占靠截獲獲得的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量少，約占1，遠(yuǎn)小，遠(yuǎn)小于植物的需要。于植物的需要。 Ca2+通過(guò)截獲一般比較多些，其次是通過(guò)截獲一般比較多些，其次是Mg2+ 。 質(zhì)流（質(zhì)流（mass-flow） 概念：因植物蒸騰、根系吸水而引起水流中所攜帶的溶質(zhì)由土壤向根概念：因植物蒸騰、根系吸水而引起水流中所攜帶的溶質(zhì)由

6、土壤向根部流動(dòng)的過(guò)程。部流動(dòng)的過(guò)程。 遷移量主要取決于水分蒸騰量和土壤養(yǎng)分濃度。一般來(lái)說(shuō)，在土壤中遷移量主要取決于水分蒸騰量和土壤養(yǎng)分濃度。一般來(lái)說(shuō)，在土壤中溶解性和移動(dòng)性較大的離子如溶解性和移動(dòng)性較大的離子如NO3-、SO42-、Na+、Cl-以質(zhì)流遷移為主。以質(zhì)流遷移為主。 擴(kuò)散（擴(kuò)散（diffusion） 概念：由于根系吸收養(yǎng)分而使根圈附近和離根較遠(yuǎn)處的離子濃度存在濃概念：由于根系吸收養(yǎng)分而使根圈附近和離根較遠(yuǎn)處的離子濃度存在濃度梯度而引起土壤中養(yǎng)分的移動(dòng)。度梯度而引起土壤中養(yǎng)分的移動(dòng)。 擴(kuò)散對(duì)鉀遷移的貢獻(xiàn)最大，其次是磷和氮。擴(kuò)散對(duì)鉀遷移的貢獻(xiàn)最大，其次是磷和氮。 影響擴(kuò)散作用因素影響擴(kuò)

7、散作用因素:土壤中水分含量、離子濃度以及根的活力等條件。土壤中水分含量、離子濃度以及根的活力等條件。 土壤中養(yǎng)分向根部遷移方式土壤中養(yǎng)分向根部遷移方式 植物吸收養(yǎng)分的基因型差異植物吸收養(yǎng)分的基因型差異 環(huán)境因素對(duì)養(yǎng)分吸收的影響環(huán)境因素對(duì)養(yǎng)分吸收的影響 光照光照溫度溫度水分水分通氣通氣pH養(yǎng)分的濃度養(yǎng)分的濃度離子間的相互作用離子間的相互作用三、影響植物吸收養(yǎng)分的因素三、影響植物吸收養(yǎng)分的因素根系代謝產(chǎn)物根系代謝產(chǎn)物苗齡和生育階段苗齡和生育階段(二二) 離子間的相互作用離子間的相互作用離子間的拮抗作用是指在溶液中某一離子的存在能抑制另離子間的拮抗作用是指在溶液中某一離子的存在能抑制另一離子吸收的現(xiàn)

8、象。一離子吸收的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在對(duì)離子的選擇性吸收上。主要表現(xiàn)在對(duì)離子的選擇性吸收上?；瘜W(xué)性質(zhì)近似的離子在質(zhì)膜上占有同一結(jié)合位點(diǎn)。化學(xué)性質(zhì)近似的離子在質(zhì)膜上占有同一結(jié)合位點(diǎn)。陽(yáng)離子：陽(yáng)離子：K+、Rb+和和Cs+之間；之間；Ca2+、Mg2+和和Ba2+之間。之間。一價(jià)與二價(jià)之間：一價(jià)與二價(jià)之間：NH4+和和H+對(duì)對(duì)Ca2+、K+對(duì)對(duì)Fe2+陰離子：陰離子：Cl-，Br-和和I-之間；之間；HPO42-與與SO42-之間；之間；H2PO4-與與Cl-之間；之間；NO3-與與Cl-之間，都有拮抗作用。之間，都有拮抗作用。1. 1. 離子間的拮抗作用離子間的拮抗作用（ion antagonism）

9、 機(jī)制：機(jī)制：a a：具有拮抗作用的離子可能競(jìng)爭(zhēng)載體上的結(jié)合部位，具有拮抗作用的離子可能競(jìng)爭(zhēng)載體上的結(jié)合部位，比如比如K K+ +NHNH4 4+ +RbRb+ +CsCs+ +，它們的水合半徑相近在載它們的水合半徑相近在載體上可能具有相同的結(jié)合部位，從而產(chǎn)生拮抗作用。體上可能具有相同的結(jié)合部位，從而產(chǎn)生拮抗作用。b b：具有拮抗作用的離子可能影響到原生質(zhì)膜的通透具有拮抗作用的離子可能影響到原生質(zhì)膜的通透性（主要是指性（主要是指CaCa2+2+對(duì)一些離子產(chǎn)生的拮抗作用）。對(duì)一些離子產(chǎn)生的拮抗作用）。c c：其它一些影響。比如水稻上的其它一些影響。比如水稻上的K K+ +對(duì)對(duì) FeFe2+2+的

10、拮抗作的拮抗作用，因?yàn)橛?，因?yàn)镵 K+ +可增加水稻根系的氧化力，從而減少可增加水稻根系的氧化力，從而減少FeFe2+2+的有效性。的有效性。離子間的協(xié)助作用是指在溶液中某一離子的存離子間的協(xié)助作用是指在溶液中某一離子的存在有利于根系對(duì)另一些離子的吸收。這種作用主在有利于根系對(duì)另一些離子的吸收。這種作用主要表現(xiàn)在陽(yáng)離子和陰離子之間，以及陽(yáng)離子與陽(yáng)要表現(xiàn)在陽(yáng)離子和陰離子之間，以及陽(yáng)離子與陽(yáng)離子之間。離子之間。Ca2+對(duì)多種離子的吸收有協(xié)助作用，一般認(rèn)對(duì)多種離子的吸收有協(xié)助作用，一般認(rèn)為是由于它具有穩(wěn)定質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的特殊功能，有助為是由于它具有穩(wěn)定質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的特殊功能，有助于質(zhì)膜的選擇性吸收。這種協(xié)助作

11、用也稱于質(zhì)膜的選擇性吸收。這種協(xié)助作用也稱“維茨維茨效應(yīng)效應(yīng)”。溶液中。溶液中Ca2、Mg2、Al3等二價(jià)及三價(jià)等二價(jià)及三價(jià)離子，特別是離子，特別是Ca2離子，能促進(jìn)離子，能促進(jìn)K+、Rb+以及以及Br-的吸收。的吸收。 2. 離子間的協(xié)助作用離子間的協(xié)助作用（ion synergism） 溫度溫度 呼吸作用呼吸作用 氧化磷酸化氧化磷酸化ATP 吸收吸收(三三) 溫度、水分、光照的影響溫度、水分、光照的影響 作用：作用：(1) 促進(jìn)養(yǎng)分的釋放：溶解肥料、促進(jìn)養(yǎng)分的釋放：溶解肥料、 礦化有機(jī)質(zhì)礦化有機(jī)質(zhì)。 (2) 加速養(yǎng)分的流失：稀釋養(yǎng)分加速養(yǎng)分的流失：稀釋養(yǎng)分。水分狀況對(duì)植物生長(zhǎng)，特別是對(duì)根系

12、水分狀況對(duì)植物生長(zhǎng)，特別是對(duì)根系的生長(zhǎng)有很大影響，從而間接影響到養(yǎng)分的生長(zhǎng)有很大影響，從而間接影響到養(yǎng)分的吸收。的吸收。適宜的水分條件：適宜的水分條件：田間持水量的田間持水量的6080光照光照 光合作用光合作用 光合磷酸化光合磷酸化 ATP 吸收吸收 光照還可通過(guò)影響植物葉片的光合強(qiáng)度而對(duì)光照還可通過(guò)影響植物葉片的光合強(qiáng)度而對(duì)某些某些酶的活性酶的活性、氣孔的開閉氣孔的開閉和和蒸騰強(qiáng)度蒸騰強(qiáng)度等產(chǎn)生間等產(chǎn)生間接影響，最終影響到根系對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收。接影響，最終影響到根系對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收。 土壤通氣狀況主要從三個(gè)方面影響植物對(duì)養(yǎng)土壤通氣狀況主要從三個(gè)方面影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收：分的吸收：1. 根系的

13、根系的呼吸作用呼吸作用2. 有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)的產(chǎn)生的產(chǎn)生3. 土壤養(yǎng)分土壤養(yǎng)分的形態(tài)和有效性的形態(tài)和有效性 良好的通氣環(huán)境，能使根部供氧狀況良好，良好的通氣環(huán)境，能使根部供氧狀況良好，并能使呼吸產(chǎn)生的并能使呼吸產(chǎn)生的CO2從根際散失。這一過(guò)程對(duì)根從根際散失。這一過(guò)程對(duì)根系正常發(fā)育、根的有氧代謝以及離子的吸收都有系正常發(fā)育、根的有氧代謝以及離子的吸收都有十分重要的意義。十分重要的意義。(四四)土壤理化性狀的影響土壤理化性狀的影響 2、土壤、土壤pH 土壤反應(yīng)對(duì)植物根系吸收離子的影響很土壤反應(yīng)對(duì)植物根系吸收離子的影響很大。大。pH對(duì)離子的影響主要是通過(guò)根表面。對(duì)離子的影響主要是通過(guò)根表面。特別是細(xì)

14、胞壁上的電荷變化及其與特別是細(xì)胞壁上的電荷變化及其與K+, Cu2+, Mg2+等陽(yáng)離子的競(jìng)爭(zhēng)作用表現(xiàn)出來(lái)的。等陽(yáng)離子的競(jìng)爭(zhēng)作用表現(xiàn)出來(lái)的。 pH改變了介質(zhì)中改變了介質(zhì)中H+ 和和OH-的比例，并對(duì)的比例，并對(duì)植物的養(yǎng)分吸收有很顯著的影響。當(dāng)外界溶植物的養(yǎng)分吸收有很顯著的影響。當(dāng)外界溶液液pH值較低時(shí)，可抑制植物對(duì)值較低時(shí)，可抑制植物對(duì)NH4+-N的吸的吸收；而介質(zhì)收；而介質(zhì)pH較高時(shí)，則會(huì)抑制較高時(shí)，則會(huì)抑制NO3-N的的吸收，而對(duì)吸收，而對(duì)NH4+-N的吸收數(shù)量有所增加。的吸收數(shù)量有所增加。氮氮 5.58.0磷磷 6.57.5鉀鉀/鈣鈣/鎂鎂 6.0硫硫 5.5鐵鐵/錳錳/鋅鋅/銅銅 6.

15、0硼硼 5.07.0總的來(lái)說(shuō)，總的來(lái)說(shuō)，pH5.56.5時(shí)，時(shí)， 各種養(yǎng)分的有效性均較高各種養(yǎng)分的有效性均較高pH值值土壤反應(yīng)和植物有土壤反應(yīng)和植物有效養(yǎng)分含量的關(guān)系效養(yǎng)分含量的關(guān)系土壤反應(yīng)與植物有效養(yǎng)分含量的關(guān)系土壤反應(yīng)與植物有效養(yǎng)分含量的關(guān)系營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng) 土中有效含量土中有效含量元素元素 較多時(shí)的較多時(shí)的pH范圍范圍介質(zhì)反應(yīng)與植物吸收陰、陽(yáng)離子的關(guān)系介質(zhì)反應(yīng)與植物吸收陰、陽(yáng)離子的關(guān)系偏酸性：吸收偏酸性：吸收陰陰離子離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子偏堿性：吸收偏堿性：吸收陽(yáng)陽(yáng)離子離子陰離子陰離子原因：原因：酸性酸性反應(yīng)時(shí)，根細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子帶反應(yīng)時(shí)，根細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子帶正電荷正電荷 為主，故能多吸收外界溶液中的

16、為主，故能多吸收外界溶液中的陰離子。陰離子。 堿性堿性反應(yīng)時(shí)，根細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子帶反應(yīng)時(shí)，根細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子帶負(fù)電荷負(fù)電荷 為主，故能多吸收外界溶液中的為主，故能多吸收外界溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子。代謝活性代謝活性由于離子和其它溶質(zhì)在很多情況下是逆濃度由于離子和其它溶質(zhì)在很多情況下是逆濃度梯度的累積，所以需要直接或間接地梯度的累積，所以需要直接或間接地消耗能量消耗能量。在不進(jìn)行光合作用的細(xì)胞和組織中（包括根），在不進(jìn)行光合作用的細(xì)胞和組織中（包括根），能量的主要來(lái)源是呼吸作用能量的主要來(lái)源是呼吸作用。因此，所有影響呼。因此，所有影響呼吸作用的因子都可能影響離子的累積。吸作用的因子都可能影響離子的

17、累積。（五）根系的代謝及代謝產(chǎn)物的影響（五）根系的代謝及代謝產(chǎn)物的影響 1、離子半徑、離子半徑 吸收吸收同價(jià)離子同價(jià)離子的速率與離子半徑之間的關(guān)系通的速率與離子半徑之間的關(guān)系通常呈常呈負(fù)相關(guān)負(fù)相關(guān)。 2、離子價(jià)數(shù)、離子價(jià)數(shù) 細(xì)胞膜組分中的磷脂、硫酸脂和蛋白質(zhì)等都是細(xì)胞膜組分中的磷脂、硫酸脂和蛋白質(zhì)等都是帶有電荷的基團(tuán)，離子都能與這些基團(tuán)相互作用。帶有電荷的基團(tuán)，離子都能與這些基團(tuán)相互作用。其其相互作用的強(qiáng)若順序相互作用的強(qiáng)若順序?yàn)椋翰粠щ姾傻姆肿訛椋翰粠щ姾傻姆肿右粌r(jià)一價(jià)的陰、陽(yáng)離子的陰、陽(yáng)離子二價(jià)的陰、陽(yáng)離子二價(jià)的陰、陽(yáng)離子硝酸鹽硝酸鹽銨鹽銨鹽 鉀肥：氯化鉀鉀肥：氯化鉀硝酸鉀硝酸鉀磷酸二氫鉀

18、磷酸二氫鉀 濃度：濃度：0.123.溶液反應(yīng)溶液反應(yīng) ： 酸性：有利于陰離子吸收酸性：有利于陰離子吸收 中性微堿性：有利于陽(yáng)離子吸收中性微堿性：有利于陽(yáng)離子吸收4.噴施時(shí)間：噴施時(shí)間： 清晨、傍晚或陰天清晨、傍晚或陰天5.噴施次數(shù)和部位噴施次數(shù)和部位 ： 移動(dòng)性強(qiáng)的元素如N、K 、Na，其中 NKNa 能夠移動(dòng)的元素如P、Cl、S 部分移動(dòng)的元素Zn、Cu、Mn、Fe 、Mo 不移動(dòng)的元素B、Ca6.濕潤(rùn)劑：濕潤(rùn)劑： 可加入可加入“潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑”，0.10.2洗滌劑或中性皂洗滌劑或中性皂影響根外營(yíng)養(yǎng)的因素影響根外營(yíng)養(yǎng)的因素- - 葉片類型葉片類型u與單子葉作物相比，雙子與單子葉作物相比，雙子葉作物葉面積大，角質(zhì)層薄，葉作物葉面積大，角質(zhì)層薄，溶液中的養(yǎng)分較易被吸收。溶液中的養(yǎng)分較易被吸收。u葉片背面比正面更易吸收葉片背面比正面更易吸收養(yǎng)分。養(yǎng)分。葉面施肥的局限性在于肥效短暫，每次施用養(yǎng)葉面施肥的局限性在于肥效短暫，每次施用養(yǎng)分總量有限，又易從疏水表面流失或被雨水淋洗；分總量有限，又易從疏水表面流失或被雨水淋洗；有些養(yǎng)分元素（如鈣）從葉片的吸收部位向植物其有些養(yǎng)分元素（如鈣）從葉片的吸收部位向植物其它部位轉(zhuǎn)移相當(dāng)困難，噴施的效果不一定好。它部位轉(zhuǎn)移相當(dāng)困難，噴施的效果不一