有益元素營養(yǎng)功能

關于有益元素營養(yǎng)功能第1頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三必需元素為各種作物所必需，對于植物生長具有必需性、不可替代性和作用直接性。而有益礦質元素能夠促進植物生長發(fā)育，但不為植物普遍所必需。有益元素與植物生長發(fā)育的關系可分為兩種類型： 1、為某些植物類群中的特定生物反應所必需。如鈷豆科作物根瘤固氮所必需；

2、某些植物生長在該元素過剩的環(huán)境中，經長期進化逐漸變成需要該元素。如水稻對硅，甜菜對鈉；植物對有益元素的需求量要求十分嚴格，缺少時影響生長，過多時則有毒害作用。以適宜的含量作為區(qū)分有益元素的界限是至關重要的。第2頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)硅第3頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一般栽培植物可按SiO2含量分為三類：1、含硅量很高的植物，如水稻為5%~20%。2、含硅量中等的旱地禾本科植物，如燕麥、大麥等為2~4%。3、含硅量很低的豆科植物和雙子葉植物，含量在1%以下。一、植物體內硅的含量、分布和形態(tài)（一）、含量第4頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三硅在植物體內的分布是不均勻的。根據其在植物體內的分布特點可分為三類：第一類、總含量高，主要分布于地上部，根中累積少。如燕麥和水稻。第二類、植株各部分的含硅量都低，根中和地上部的分布大致相等。如番茄、大蔥、蘿卜和白菜等。第三類、根中的含量明顯高于地上部。如絳車軸草。在組織水平，硅多累積于木栓細胞外的表皮細胞壁中，它不僅進入細胞壁，也進入中膠層。一、植物體內硅的含量、分布和形態(tài)（二）分布第5頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三植物體內硅的主要形態(tài)是硅膠和多聚硅酸，其次是膠狀硅酸和游離單硅酸[Si（OH）4]。木質部汁液中的硅主要是單硅酸。一、植物體內硅的含量、分布和形態(tài)（三）形態(tài)第6頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三植物種類部位含量植物種類部位含量小麥黑麥水稻大麥燕麥玉米根莖稈籽粒根莖稈籽粒谷殼葉莖稈根3.110.60~2.240.11~0.161.231.06~1.760.04~0.468.406.023.70~5.602.74芒莖稈籽粒莖稈根葉籽粒莖稈穗莖根果穗籽粒4.701.540.425.962.43~3.742.050.995.960.830.780.320.04幾種植物不同部位的含硅量（SiO2%干重）第7頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、植物對硅的吸收和運輸高等植物主要吸收分子態(tài)的硅，不同植物種類吸硅能力有顯著差異，而植物基因型差異對硅吸收的影響很大。通常土壤溶液中的硅酸濃度與植物的吸硅量呈正比。植物體內硅的運輸僅限于木質部，它在地上部莖葉中的分布取決于各器官的蒸騰率。第8頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（一）參與細胞壁的組成

硅與植物體內果膠酸、多糖醛酸、糖脂等物質有較高的親合力，形成穩(wěn)定性強，而溶解度低的單、雙、多硅酸復合物沉積在木質化細胞壁中。硅能增強組織的機械強度和穩(wěn)固性，可抵抗病蟲的入侵。例如：水稻對稻瘟病、褐斑病的抵御能力也隨著體內含硅量的增加而提高。（二）影響植物光合作用與蒸騰作用

植物葉片硅化細胞對于散射光的透過量為綠色細胞的10倍，能增加陽光的吸收，促進光合作用。田間條件下，施硅改變植物的受光形態(tài)，抑制蒸騰，增加群體光合作用。三、硅的營養(yǎng)功能第9頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三水稻葉片的含硅量及其對稻瘟病感染性的影響04080120施硅量（mg/L)含硅量（干物重mg/g）020408121620病斑數（個/cm2)第10頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第12頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三不同硅、氮肥的用量對水稻花期葉片展開度*的影響硅肥**（SiO2，mg/L）氮肥（mg/L）040200516o11o2040o19o20023o53o77o69o22o*展開度指也行尖與莖稈之間的夾角

**硅肥采用硅酸納第14頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三1、Si-N作用在供高氮時，植株的機械支撐減弱，組織柔軟，易倒伏和遭病蟲害等。施硅肥可增強植株的剛性，減少倒伏。植株中Si/N與作物的抗病性有關，隨硅含量增加，植物抗病和抗蟲性增強。2、Si-P作用植物對硅與磷的吸收表現(xiàn)出一定的競爭效應。缺硅時吸磷增加，增加硅減少磷的吸收。在長距離運輸中，硅與磷之間又有一定的相助作用。3、Si-Fe,Mn作用硅能緩解鐵、錳離子過多引起的毒害作用。供硅充足時，葉片中錳的分布均勻，有利于作物的生長。硅能增強水稻莖、根通氣組織的鋼性與體積，有利于氧的輸入，從而增加水稻對過量鐵、錳的忍耐性。（三）與其它養(yǎng)分的相互作用第15頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三施氮條件下供錳對大豆干重的影響010200.15.00.5供錳（umol/L)干重（g/株）+Si-Si10.0第16頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三水稻是典型的積硅植物。缺硅后其營養(yǎng)生長與籽粒產量都明顯下降。試驗表明，生殖階段供硅可以增加籽粒產量。甘蔗缺硅表現(xiàn)出葉雀斑?。↙eaffrechling)典型癥狀。四、植物對硅的需求和缺硅的反應第17頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三不同生育階段供硅對水稻生長與產量的影響營養(yǎng)生長階段-Si+Si*-Si+Si生殖生長階段**-Si-Si+Si+SiSiO2%（地上部干重）0.052.26.90.4干重（g/盆）根4.04.34.24.7莖23.526.531.033.6籽粒5.36.610.310.3*+Si：100mg/LSiO2；**抽穗開始第18頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)鈉第19頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三通常植物體內鈉的平均含量大約是干物重的0.1%左右。根據植物對鈉的反應，將植物分為兩類：喜鈉植物和厭鈉植物。典型的喜鈉植物有甜菜、鹽蓬三色莧、濱藜和藍藻等。生長在濱海沙土上的海蓬子氯化鈉的含量可達30%。然而，許多栽培作物在鈉多時會出現(xiàn)毒害現(xiàn)象。一、植物體內鈉的含量和分布第20頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、鈉的營養(yǎng)功能對于一部分具有C4光合途徑和景天酸代謝途徑的植物種類來說，鈉是必需的微量元素。對于許多鹽土植物鈉是調節(jié)滲透壓以適應高鹽的需求。鈉和鉀同樣能增加液泡中的溶質勢，產生膨壓而促進細胞的伸長。鈉對氣孔開閉具有調控作用，從而改善植物水分平衡，提高抗旱能力。（一）刺激生長（二）調節(jié)滲透壓（三）影響植物水分平衡與細胞伸展第21頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三Na+、K+對甜菜葉片性狀的影響K葉片含量(mmol/g干重）處理(mmol）干重(g葉/株）+Na+葉面積(cm2/葉）葉厚度(μm)肉質性(gH2O/dm2）5K+7.92.670.032332743.070.25K++4.75Na+9.70.432.453023193.71K+第22頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三某些植物在供鉀不足時，鈉可有限度地代替鉀的功能，鈉取代鉀的程度因植物種類而異。根據植物對鈉的反應不同以及鈉、鉀之間的互換關系，可將植物分為四類：1、鈉可替代體內大部分鉀，鈉對其生長有明顯刺激作用的植物。如糖用甜菜、食用甜菜等。2、鈉可替代體內小部分鉀，鈉對其生長有一定刺激作用。如甘藍、四季蘿卜、棉花、豌豆等。3、鈉可替代體內少量鉀，鈉對其生長無刺激作用。如水稻、大麥、燕麥、番茄、黑麥草等4、鈉完全不能替代體內鉀。如玉米、黑麥、大豆、菜豆等。（四）代替鉀行使營養(yǎng)功能的作用二、鈉的營養(yǎng)功能第23頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三由Na+

的刺激作用增加的生長量供K+適宜時的生長量ABCD喜鹽厭鹽能被Na+代替K+

在植株中的比例不能被Na+代替不同類型植物植株中代替的程度及由刺激生長所增加的生長量示意圖第24頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三三、植物對鈉的適應機理當環(huán)境中鈉較多時，耐鈉能力強的植物將所吸收的大量Na+運到地上部或葉細胞的液泡中累積起來，以便調節(jié)滲透壓，或是在細胞質及細胞器中完成特殊的功能。耐鈉植物盡管吸收大量鈉，但并不防礙對其它必需養(yǎng)分的選擇吸收。第25頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三鈷第三節(jié)第26頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

植物含鈷量因土壤類型、環(huán)境條件和植物種類與品系不同而有變化。通常，植物體含鈷量的范圍為0.02-5mg/kg。豆科植物需要并積累較多的鈷。為了防止反芻動物缺鈷癥，反芻動物長期食用的飼料植物中的含鈷量不得低于0.08-0.1mg/kg。一、植物體內鈷的含量第27頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（一）參與豆科植物根瘤菌固氮鈷是鈷胺素輔酶的金屬組分。在根瘤菌中有三種專性的酶依賴于鈷胺素，它們是甲硫氨酸合成酶、核糖核苷酸還原酶和甲基丙二酰輔酶變位酶。（二）刺激生長鈷具有促進莖、芽和胚芽鞘伸長的作用，因為低濃度的鈷抑制乙烯的生物合成。（三）穩(wěn)定葉綠素鈷具有穩(wěn)定葉綠體膜上脂蛋白復合體的功能。二、鈷的營養(yǎng)功能第28頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三在田間條件下鈷能增加豆科植物的生長量與含氮量。豆科植物缺鈷后，根瘤菌的侵染率很低，固氮作用緩慢。豆科植物不同種類間對缺鈷的敏感性差異頗大，羽扇豆比三葉草敏感的多。過量鈷對植物也會產生毒害作用。三、植物對鈷的需求第29頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三施鈷對寬葉羽扇豆根瘤的生長和組分的影響根瘤鮮重含鈷量類菌體數鈷胺素豆血紅蛋白處理(g/株)(mg/g根瘤干重)(×10/g根瘤鮮重)(mg/g根瘤鮮重)(mg/g根瘤鮮重)-9-Co2+0.145155.90.71+Co2+0.61052728.31.91第30頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)硒第31頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一、植物體內硒的含量與分布1、高累積型植物多年生深根植物，主要包括黃芪、劍莎草、金雞菊等。植物體內含硒量可達數千μg/g。2、亞積累型植物主要是紫菀屬、濱藜屬、扁萼花屬和粘膠葡屬中的一些植物種。植物體含硒量達數百μg/g水平3、非積累型植物大多數食用植物，一部分雜草和禾本科植物。其含硒量低于3μg/g，平均在0.01~1.00μg/g之間。植物體內的含硒量因植物種類不同而有差異。按植物含硒量分為以下三類：第32頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三牧草的含硒量與動物飼養(yǎng)及畜群健康關系密切，因而世界各國對牧草的含硒量十分重視。植物體內含硒量常因器官、部位、生育時期的不同而變化。通常植物籽粒的含硒量最高，次之是葉、莖、根。一、植物體內硒的含量與分布第33頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三常見蔬菜和水果中的含硒量作物部位平均含量（μg/g干重）甜玉米籽粒0.011卷心菜葉0.150萵苣葉0.057胡蘿卜根0.064馬鈴薯塊莖0.011番茄果實0.036蘋果果實0.003橘子果實0.008第34頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三培養(yǎng)液中硒水平對油菜體內GSH-Px活性與其生長的影響硒水平（μgSe/ml）莖葉（g/Pot）含硒量（μgSe/g干重）GSH-Px（μmolGSH/g鮮重·min）葉綠素（mg/g鮮重）04.550.004000.2100.015.050.834561.540.2320.055.862.130566.200.3590.107.489.45071.780.3040.507.3432.39106.20.2501.005.7377.57133.80.2315.001.83314.2242.30.14310.001.04601.2132.40.145第35頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三植物根吸收的硒主要是硒酸鹽（SeO42-）和亞硒酸鹽（SeO32-），同時植物也能吸收少量低分子的有機態(tài)硒。植物吸收的Se42-和SeO32-主要累積在根部，很少向地上部運輸。土壤中其它陰離子影響植物對硒的吸收，SO42-對硒的吸收有競爭性抑制作用，但在SO42-濃度很低時，又促進硒的吸收。硒在植物體內的同化需先經還原作用，而后同化為硒半胱氨酸和硒蛋氨酸。但累積型與非累積型的同化途徑是有差異的。在非累積型植物中，硒結合進入蛋白質，是非累積型植物易受硒毒害的原因所在。二、植物對硒的吸收第36頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三SeO42-還原作用硒半胱氨酸硒甲基半胱氨酸蛋白質非累積型植物累積型植物不同類型植物同化硒的途徑第37頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（一）刺激植物生長低濃度的硒（0.001~0.05μg/g）可不同程度地促進百合科、十字花科、豆科、禾本科植物種子的萌發(fā)和幼苗的生長。（二）增強植物體的抗氧化作用硒可強化生物體內清除有害活性氧的酶促系統(tǒng)GSH-Px。在非酶促系統(tǒng)中，不同形態(tài)的硒都有抑制脂質氧化反應的作用。三、硒的營養(yǎng)功能第38頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三植物對硒的需求量一般很低，硒對植物的有意作用只有在很低的濃度下才會表現(xiàn)出來。硒累積型植物獲得高產需要適量的硒。通過某些累積型植物富集硒，保持人體有適量的硒，從而增強免疫功能和抗癌作用。四、植物對硒的需求第39頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第六節(jié)鋁第40頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三植物體內的含鋁量通常在20-200mg/kg之間，不同植物體內含量有明顯差異。含鋁量超過0.1%的植物為鋁累積型植物，低于200mg/kg含量的植物為非累積型植物。植物體的含鋁量還因土壤條件的不同而異，酸性土壤上生長的植物一般含鋁量較高。植物體內鋁的分布因植物種類不同而異。水稻和黃瓜根系吸