第二章 植物的营养成分

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2、 植物体内钙的形态

在植物组织的细胞中,钙通常以游离Ca2+形态存在,钙也可与阴离子(羧基,磷酸根,羟基)形成草酸盐、磷酸盐等形态沉淀于液泡中种子中,钙以植素的形态存在在细胞壁中,钙以果胶酸钙的形态存在。 3、钙的功能

(1)钙能调节介质的生理平衡中和作物代谢过程中所形成的有机酸调节植物体内pH值

(2)稳定生物膜钙能与生物膜表面的磷脂分子结合,在维持膜的结构和功能上起重要作用

(3)参与细胞壁的形成钙是细胞壁中果胶酸钙的成分,影响细胞壁的形成

(4)降低原生质的分散度促使原生质浓缩,增强原生质的粘滞性,减少根中阳离子外渗

(5)钙作为第二信使,通过次级受体,如钙调素和钙调蛋白等调节植物体内许多复杂的生理过程

4、钙的吸收

植物体内较高的钙离子浓度与植物生长介质中钙离子浓度较高有关,而与植物根细胞的吸收机制无关。植株吸收钙离子的数量受器官中阳离子代换量和草酸含量的影响。钙离子的吸收速率通常低于钾离子。

钙离子的吸收速率低是因为钙离子只能被没有发生木栓化的根尖吸收。 5、钙的运输

尽管植株顶端的呼吸作用远低于下部老叶片,但是钙离子通常优先向地上部的顶端输送。植株向下运输钙离子的速度非常慢,因为韧皮部中的钙离子浓度很低,植株通过韧皮部液体获得钙离子的器官,其钙离子的浓度远低于叶片中钙离子的浓度,植株体内的钙离子一旦在老叶片中沉淀,就不会再向植株生长点运输了。 6 、植物对钙的反应 (1)植株缺钙症状

植株矮小,生长点或根尖易粘连弯曲;分生组织生长受到抑制。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先出现缺素症;幼叶蜷曲变形,失绿,缺钙程度加重,叶缘出现坏死;缺钙导致细胞壁溶解,使组织变软。

自然土壤不易缺钙,通常发生在人工培养的环境中。 (2)钙不足导致的植株失调

苹果:苦痘病,木栓病,水心病;西红柿,西瓜; 马铃薯和辣椒:脐腐病; 芹菜:黑心病; 胡萝卜:空洞病;

樱桃:硬化与开裂病;

卷心菜,莴苣,大白菜:叶焦病。 (3) 导致缺钙的原因

过量施氮:钾,铵,镁的离子竞争;缺硼;过度修剪;收获量过大(如果树); 气候原因:湿度过大或干旱

土壤因素:水浸土壤,盐分高,气性差,低温。 二、植物镁素营养

1、植物体内Mg的含量

植物体内镁的含量:干物重的0.05-0.7%

作物种类:豆科植物〉和谷类作物 器官:种子〉茎秆和叶片〉根系 成熟叶片中的含量:0.2-0.25% 2、植物体内镁的形态

70% 的镁是可扩散的,并且与有机物或无机物结合在一起,例如苹果酸。 在叶片中与叶绿素结合在一起与非扩散阴离子如羧基,磷酰基结合 在谷物种子中以植酸盐形式储存。

3、镁的吸收与运输 镁向根系的移动

(1)镁主要通过质流供应给根系

(2)与钙相比,根系截获提供的镁离子要少得多 3.1 镁的吸收

(1)镁通过根系以离子态被吸收。

(2)镁的吸收是被动吸收(协助扩散)。

(3)酸性土壤上,镁离子的吸收通常很低(受到H+的拮抗) 。

(4) 当介质中其它阳离子含量很大时,镁离子的吸收受到抑制,尤其是K+和NH4+ 。 (5)作物体内K/Mg > 8 时,易缺镁,Ca/Mg<2时,作物易减产 3.2镁的运输

1、镁从根系向地上部的运输受到K+和Ca2+的控制。

2、镁在韧皮部移动性很强,因此可以从老叶转移到幼叶或植株顶端。

3、增加钾的供给,对植物不同器官镁离子浓度的影响不同。钾离子促进镁向果实和储藏器官中运输 4. 镁的功能 (1) 叶绿素的成分

镁位叶绿素的中心原子,10~20%的镁存在于叶绿体内。 (2) 镁是多种酶的活化剂

几乎所有的磷酸化酶、激酶、烯醇酶等都需要Mg2+来活化,促进光合作用。 (3) 促进脂肪合成Mg2+通过活化ATP和辅酶A形成乙酰辅酶A促进脂肪的合成。 (4) 促进氮的代谢

活化谷氨酰胺合成酶和肽合成酶,促进谷氨酰胺和蛋白质合成;促进果实中维生素A和维生素C合成,改进果品品质。 5、缺镁症状

(1)对于双子叶植物,多数植物的主要症状是脉间黄化 极度缺镁时叶脉间出现坏死

(2)叶片会出现萎蔫状态,叶片变硬易碎。有些植物,叶片会提早脱落 缺镁症状先出现在老叶

(3)谷物和单子叶植物的缺镁症状通常不一样

(4)基部的老叶先出现由于叶绿素积累出现深绿色斑点,与叶片浅黄色的背景呈鲜明对比

(5)继续缺乏则导致叶片失绿并呈条纹状。叶尖出现坏死。 6、镁过量 (1) 镁过量不会对植物或其它生物产生毒害作用,过量的镁存贮在植物细胞的液泡中。 (2)过高的镁或减少其它阳离子如钾离子的吸收.

三、植物的硫素营养 1、硫的含量

通常为干重的0.1~0.5%(与磷在同样的数量级) 谷物(小麦,玉米)需硫量5-20kg S/ha 饲草(苜蓿)需要10-35kg S/ha

十字花科、百合科、豆科等作物需硫较多

作物各器官中硫的分布是种子中较多,茎杆中较少 2硫的吸收

硫通过根系主要以无机态的硫酸盐形式被吸收 主动吸收, H+/ SO42- 协同运输或OH-/ SO42- 对向运输

二氧化硫和硫化氢还可以通过叶片吸收 3硫的运输

硫在植物体内是一种相对不易移动的元素; S不从老叶向幼叶迁移,因此缺硫先出现在幼叶。

4 植物体内硫的功能

硫是植物需求量相对较大的植物(与P,Ca,Mg相近,少于N和K) (a)是必需氨基酸半胱氨酸和蛋氨酸的成分

半胱氨酸和蛋氨酸是合成蛋白质的主要氨基酸。植物体内90%的硫贮存于蛋白质中 N/S >20 时可导致: 1)蛋白质合成减弱; 2)水解加强;

3)非蛋白氮的积累;

4)动物不能有效利用饲草中的氮素; 5)降低了农产品的营养价值;

(b)是固氮酶中的钼铁蛋白和铁蛋白两个组分中的成分,施用硫肥能增加豆科作物固氮量 (c)是一些生理活性物质的成分,如CoA

(d) 巯基是一些蛋白质中重要的基团,在光合、固氮、硝酸还原和硫酸还原中有重要作用。 (e)硫是铁氧还蛋白的组分,铁氧还蛋白在CO2的还原和NO3- 还原过程中有重要作用 。 (2)调节氧化还原过程

半胱氨酸和胱氨酸的相互转化,能调节作物体内的氧化还原过程。

(3) 硫能够形成二硫键,对于稳定蛋白质的结构有重要作用,可通过影响麦谷蛋白的含量而影响面粉的烘焙质量。

(4) 硫不是叶绿素的成分,但影响叶绿素的合成。 (5) 硫脂化合物在人类营养和制药业有特殊的作用。 5、缺硫症状

(1) 缺硫可导致蛋白质合成受阻,硝酸盐还原受阻, 缺硫植株体内有机氮与有机硫比值较高。

(2) 缺硫时蛋白质合成受阻导致失绿症,其外观症状与缺氮很相似,但缺硫症状先出现于幼叶。

(3) 缺硫导致植株生长缓慢,成熟延迟,植株僵化,茎杆细,整株失绿。

(4) 植株幼苗易僵化,新叶失绿黄化;老叶出现紫红色斑;禾谷类植物缺硫,结实率低。 6. 硫过量

(1) SO42-浓度过高不会对植株直接产生危害,但是可影响盐碱土中可溶性盐含量。 (2) 大气中SO2 浓度过高可对植株产生伤害, SO2 的毒害主要表现在叶片坏死。

雨可破坏云杉针叶表皮的蜡质层(云杉)。

第六节 植物的微量元素营养

一、铁

1. 生理功能:叶绿素合成所必需;

参与体内氧化还原反应和电子传递; 参与核酸和蛋白质代谢;

还与碳水化合物、有机酸和维生素的合成有关。

2. 失调症:缺乏症:顶端或幼叶失绿黄化,由脉间失绿发展到全叶淡黄白色; 果树“黄叶病”;

花卉、蔬菜幼叶脉间失绿黄化或白化 ; 禾本科叶片脉间失绿呈条纹花叶。

中毒症状:水稻亚铁中毒“青铜病”。 二、硼

1. 生理功能:促进分生组织生长和核酸代谢; 促进碳水化合物运输和代谢; 参与酚代谢和木质素的形成; 与生殖器官的建成和发育有关 。

2. 失调症:缺乏症:茎尖、根尖生长停止或萎缩死亡;

油菜“花而不实”、小麦“穗而不实”、花椰菜“褐心病”、 萝卜“黑心病”等。

过多症状:棉花、油菜“金边叶”。 三、锰

1. 生理功能:参与光合作用;

酶的组分及调节酶活性;

调节植物体内的氧化还原过程。

2. 失调症:缺乏症:幼叶脉间失绿黄化,有褐色小 斑点散布于整个叶片; 燕麦“灰斑病”、豆类“褐斑病”、甜菜“黄斑病”。 中毒症状:老叶失绿区中有棕色斑点,诱发其它元素的缺乏症。 四、铜

1. 生理功能:酶的组分;

参与光合作用;

参与氮代谢;

影响花器官发育。

2. 失调症:缺乏症:生长瘦弱,新叶失绿发黄,叶尖发白卷曲,叶缘灰黄,叶片出现坏死斑点;禾本科顶端发白枯萎,繁殖器官发育受阻,不结实或只有秕粒;果树“郁汁病”或“枝枯病”等。

中毒症状:叶尖及边缘焦枯,至植株枯死。

五、锌

1. 生理功能:作为碳酸酐酶的成分参与光合作用; 作为多种酶的成分参与代谢作用; 参与生长素的合成; 促进生殖器官的发育。

2. 失调症:缺乏症:植株矮小,节间短,生育期延迟;叶小,簇生;中下部叶片脉间失绿。水稻“矮缩病”、玉米“白苗病”、柑桔“小叶病”、“簇叶病”等。

中毒症状:叶片黄化,出现褐色斑点。 六、钼

1. 生理功能:作为硝酸还原酶和固氮酶的成分参与氮代谢; 促进维生素C的合成; 与磷代谢有密切关系; 增强抗病力。

2. 失调症:缺乏症:叶片畸形、瘦长,螺旋状扭曲,生长不规则;老叶脉间淡绿发黄,有褐色斑点,变厚焦枯,如花椰菜、烟草“鞭尾状叶”;豆科植物“杯状叶”且不结或少结根瘤。

中毒症状:茄科叶片失绿等。 七、氯

1. 生理功能:参与光合作用;

酶的活化剂及某些激素的组分; 调节细胞渗透压和气孔运动; 提高豆科植物根系结瘤固氮; 减轻多种真菌性病害。

2. 失调症:缺乏症:棕榈科植物 (如椰子树、鱼尾葵等) 叶片出现失绿黄斑。

中毒症状:叶尖、叶缘呈灼烧状,并向上卷曲,老叶死亡,提早脱落。如:烟草叶色浓绿,叶缘向上卷曲,叶片肥厚、脆性、易破碎。


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