植物营养与施肥原理ppt课件.ppt
1、第二章第二章 植物营养与施肥原理植物营养与施肥原理 第一节 植物的营养成分 第二节 植物对养分的吸收 第三节 影响植物吸收养分的因素 第四节 植物的营养特性 第五节 合理施肥的基本原理 1 第一节第一节 植物的营养成分植物的营养成分 一 植物体的组成 1 水分 一般为70 95 幼嫩植株 衰老植株 叶片 茎 秆 种子 2 干物质 新鲜植株除去水分的部分就是干物质 其中有机质 占植物干重的90 95 矿物质占5 10 2 二 植物必需的营养元素二 植物必需的营养元素 1 植物必需营养元素 1939年 Arnon Stout提出了三条标准 1 不可缺少性 该元素对所有植物的生长发育是不可缺少的 缺乏这种元素植物就不能完成其生命周期 对高等植物来说 即由种子萌发到再结出种子的过程 2 不能代替性 缺乏这种元素后 植物会表现出特有的症状 而且其他任何一种化学元素均不能代替其作用 只有补充这种 元素后症状才能消失 3 作用直接性 这种元素必须是直接参与植物的新陈代谢 对植物起直接的营养作用 而不是改善环境的间接作用 16种 C H O N P K Ca Mg S Fe B Mn Cu Zn Mo
2、 Cl 后13种主要从土壤中获得 称之为土壤养分 有些元素是部分高等植物生活所必需的营养元素 如Si Co Se等 我们称之为有益元素 3 2 2 植物必需营养元素分组植物必需营养元素分组 大量元素 含量在0 1 以上 占干重 的元素 包括C H O N P K Ca Mg S 共9种 其中N P K被称为 植物营养三要素 或 肥料三要素 微量元素 含量在0 1 以下 占干重 的元素 包括Fe B Mn Cu Zn Mo Cl 植物营养元素的同等重要律和不可代替律 4 3 3 必需营养元素的生理功能必需营养元素的生理功能 v 1 包括C H O N和S 是构成有机质的 主要成分 也是酶促反应中原子团的必需元素 v 2 包括P B Si 以无机离子或酸分 子的形态被植物吸收 并可与植物体内的羟基 化合物进行酯化反应 v 3 包括K Na Ca Mg Mn和Cl等 以离子态被植物吸收 并以离子态存在于细 胞的汁液中 或被吸附在非扩散的有机离子上 v 4 包括Fe Cu Zn和Mo等 主要以配位 态存在于植物体内 构成酶的辅基 5 第二节第二节 植物对养分的吸收植物对养分的吸收 一般包括以下
3、4个过程 v养分由土体向根表的迁移 v养分从根表进入根内自由空间 并在细 胞膜外表面聚集 v养分跨膜进入原生质体 v养分由根部运输到地上部 6 一 根系吸收养分的形态和部位一 根系吸收养分的形态和部位 1 根系主要吸收离子态养分 还能吸收少 量分子态养分和简单的有机态养分 如 CO2 H2O O2 尿素 氨基酸 磷 脂类化合物等 2 根系吸收养分的主要部位是根毛区 实 验证明 吸收养分最活跃 数量最多的 是根毛区 因其数量多 吸收面积大 俗话说 一支根毛一张嘴 7 二 土壤养分向根表迁移二 土壤养分向根表迁移 1 截获 养分在土壤中不经过迁移 而是根系生长过程中 直 接从与根系接触的土壤颗粒表面吸收养分 类似于接触交换 2 质流 集流 植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与土 体之间出现明显的水势差 土壤水分由土体向根表流动 土壤 溶液中的养分随着水流向根表迁移 称为质流 集流 一般 质流运送养分的距离较长 NO3 Cl SO42 Ca2 Mg2 等养分以质流为主 3 扩散 当根系截获和质流不能向植物提供足够的养分时 在 根系表面出现一个养分耗竭区 使土体与根表产生了一个养分 浓度梯度
4、 养分就沿着这个养分浓度梯度由土体向根表迁移 这就是养分扩散作用 50 以上的P和K通过扩散方式迁移 大多数情况下 质流和扩散是根系获得养分的主要途径 8 从表中可以看出 N Ca Mg S向根表运移的方式 以集流为主 而P K以扩散为主 9 三 养分在细胞膜外表面的聚集三 养分在细胞膜外表面的聚集 a 幼嫩根系 b 成熟根系 有凯氏带生成 两种方式 共质体途径和质外体途径 10 四 养分的跨膜吸收四 养分的跨膜吸收 1 离子的被动吸收 通过扩散作用进行 不需 要消耗能量 1 简单扩散 也叫自由扩散 当外部溶液浓 度大于细胞内部浓度时 离子可以通过扩散作 用由细胞外进入细胞内 当细胞内外的养分浓 度达到平衡时 这种扩散吸收就停止了 2 杜南平衡 原生质中的蛋白质分子带有电 荷 且固定在细胞内成为不扩散基 因而引起 了阴 阳离子在细胞膜内外分布的不平衡 有 利于阳离子在根细胞内积累 11 2 2 离子的主动吸收 离子的主动吸收 植物细胞逆浓度 化学势 电化学势 梯度 消耗 代谢能量 有选择性地吸收养分的过程叫做主动吸 收 其机理有两种假说 1 载体学说 一般认为生物膜上含有被称为载 体的
5、分子 其主要作用是运输离子穿过细胞膜 它 能与某些特定的蛋白质分子结合 透过膜运输离子 或者是一些蛋白质 通过改变其在膜中的形状和 位置运输离子 12 2 离子泵学说 离子泵是存在于细胞膜上 的一种蛋白质 它在有能量供应时可使离子在 细胞膜上逆电化学势梯度主动吸收 离子泵能 在介质中离子浓度非常低的情况下吸收和富集 离子 从而使细胞内离子的浓度与外界环境中 相差很大 13 v有人认为 有机养分的吸收是由膜上透过酶作为载体 而运入细胞的 须消耗能量 属主动吸收 vWheeler和Hanchey发现植物细胞也和动物一样 有 胞饮 作用 需要能量 植物对有机养分的吸收 14 五 根系吸收的养分向地上部运输五 根系吸收的养分向地上部运输 首先进入木质部导管 然后再向上运输 1 短距离运输 也叫横向运输 指养分由根 的外表皮穿过皮层进入中柱的过程 1 质外体途径 Ca2 Mg2 等在共质体的移 动性很差 主要通过质外体途径运输 2 共质体途径 K H2PO4 NO3 SO42 和Cl 等离子主要是通过共质体途径运输的 示意图 15 2 2 长距离运输 长距离运输 纵向运输纵向运输 1 木质部运输
6、 水和无机离子通过木质部向地 上部输送 主要机制是质流 动力是蒸腾作用和 根压 2 韧皮部运输 其运输特点是双向运输 一般是 向 生理库 输送养分 受蒸腾作用的影响很小 3 木质部和韧皮部之间的养分转移 通过转移细 胞来实现的 16 营养元素按其在韧皮 部中移动性的难易程 度分为三组 17 六 植物叶部对养分的吸收六 植物叶部对养分的吸收 根外营养根外营养 一 叶片吸收养分的机理 水生植物 叶片 陆生植物 叶表皮细胞外的蜡质层和角质层 蜡质层疏 水性强 水及无机离子可通过其上的间隙到达角质层 角 质层上有外质连丝 是叶片吸收养分的通道 由此进入细 胞壁 进而到达原生质膜 二 叶面营养的特点 1 优点 见效快 效率高 防止土壤对养分的固定 在特殊 情况下是一种有效的补肥方式 2 缺点 施肥量有限 肥效短暂 需多次喷施 18 三 影响叶面营养的因素 三 影响叶面营养的因素 1 叶片类型 水生植物 旱生植物 单子叶植物 双子叶植物 温室 大棚植物 大田作物 2 营养液的种类 浓度与PH值 氮素 尿素 硝酸盐 铵盐 钾素 KCl KNO3 KH2PO4 一定浓度范围内 提高养分浓 度有利于养分
7、吸收 一般酸性溶液有利于阴离子的吸 收 碱性溶液有利于阳离子的吸收 3 叶片对养分的吸附能力 4 喷施时间 上午露水干后 或太阳落山前 或无风的阴天 19 第三节第三节 影响植物吸收养分的因素影响植物吸收养分的因素 一 影响植物吸收养分的内在因素 遗传基因 基因型不同的植物吸收养分的能力也不同 通过选育吸收难溶性养分能力很强 耐低营养的高产 品种 就可以提高肥效 减少施肥量 如果树在石灰性土壤中缺Fe是很普遍的 可以选育根 系还原力强 分泌H 或柠檬酸较多的砧木 可以把土 壤中的难溶性Fe转变为有效Fe 供果树吸收 从而消 除缺Fe症 20 二 影响植物吸收养分的外在因素二 影响植物吸收养分的外在因素 1 光照 v光照是植物养分吸收和同化的原动力 提供能量物质 ATP 激活硝酸还原酶加速NO3 转化为NH4 等 v光照间接影响根系对养分的吸收和运输 影响通过质流到达根表的养分数量 21 温度影响根系 的生长和根系 活力 从而影 响根系吸收养 分 2 2 温度温度 温度对大麦吸收K离子的影响 22 水温对水稻吸收矿质养分的影响 23 v温度降低对水稻 小麦等作物吸收 养分有明显影响 其中
8、以N P K最 为突出 因此 在寒冷地区的冬季作 物增施氮肥 磷肥 或者追施灰土杂 肥和草木灰等 都有良好的效果 v在温度高的南方 高温对水稻吸收 养分不利 水稻日灌夜排的水分管理 措施有利于根部吸收养分 运 用 24 3 通气 v有利于土壤有机养分矿化 对根系吸收有利 v土壤通气 氧气充足 根系呼吸旺盛 释放能 量多 促进根系吸收养分 v避免产生有毒还原性物质 如Fe2 H2S和有 机酸等 25 大麦离体根培养在不同氧张力下吸收磷的情况 26 调节措施 旱地中耕松土 施用有机肥 水田前期浅水 勤灌 中期排水晒田 后期 干湿交替等 运用 27 4 土壤PH值 v影响根细胞表面的电荷状况 v影响养分的形态和有效性 v影响土壤微生物的种类和活性 从而影响有机 养分的转化 28 5 土壤Eh值 v 影响养分的形态和有效性 除NH4 Fe2 和Mn2 以外 多数利用的氧化态 养分 有的还原态养分甚至对植物有害 如 H2S等 29 6 土壤水分 v影响作物根系的生长发育 当旱地土壤含水量降 到田间持水量的40 以下时 小麦 玉米等作物 的根系生长就会受到抑制 根系活力下降 长时 间渍水也会影响根
9、系生长与养分吸收 v影响土壤中养分的浓度 有效性和养分的迁移 v影响土壤通气性 土壤微生物活性 土壤温度等 影响养分形态 转化及其有效性 30 7 7 离子间的相互作用离子间的相互作用 v离子间的拮抗作用 指溶液中某一离子存在或 过多能抑制另一离子吸收的现象 主要表现在根系 对离子的选择性吸收 如K Rb Cs 之间 Ca2 Sr2 与Ba2 之间 Cl Br 和I 之间 H2PO4 与Cl 之 间 NO3 与Cl 之间 v离子间的协助作用 是指溶液中某一种离子的 存在有利于根系吸收另一些离子的现象 如阴离 子 NO3 H2PO4 和SO42 对阳离子的吸收都具有 一定的协助作用 Ca2 等多价阳离子对多种一价阳离子 如K Rb NH4 Na 等 的吸收有协助作用 31 32 第四节第四节 植物的营养特性植物的营养特性 一 植物营养的共性和特殊性 1 植物营养的共性 16种必需营养元素是所有高 等植物生长发育必需的 此乃共性 2 植物营养的特殊性 个性 不同植物 不同 品种和不同生育期所需要的养分有明显的差异 个别作物甚至需要特殊的养分 此乃特殊性 个性 33 二 植物营养的连续性和阶
10、段性二 植物营养的连续性和阶段性 v植物营养的连续性 植物生长发育要连续不断地从 外界吸收养分 土壤或营养液要不断满足其生命 活动的需要 中间如有一段不能满足 则影响其 生长发育 致使产量降低 v植物营养的阶段性 植物各生育期对养分的种类 数量和比例有不同的要求 植物吸收养分的一 般规律是 生长初期吸收养分的数量 强度都较 低 随着时间的推移 对营养物质的吸收量逐渐 增加 到成熟期又趋于减少 34 植物的营养期中的两个关键时期 1 植物营养临界期 是指某种养分缺乏 过多或养分间不 平衡时 对植物生长发育影响最大的时期 如大多数 作物的磷素营养临界期多出现在幼苗期 或种子营养 向土壤营养的转折期 作物氮素营养和钾素营养也在 生育前期 2 植物营养最大效率期 是指某种养分能发挥其最大增产 效果的时期 该时期是作物生长最旺 决定产量的关 键时期 此时施肥能获得最大经济效益 如玉米氮素 营养最大效率期在喇叭口至抽穗初期 小麦在拔节至 抽穗期 果树一般在果实膨大期 35 第五节第五节 合理施肥的基本原理合理施肥的基本原理 一 施肥的基本原理 1 养分归还学说 theory of nutrient
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