植物营养学复习材料(2)

2019-08-30 23:57

⑴ 通过羟基酯化与C链相连,形成简单的磷酸酯( Pi –C ),例如磷酸酯。

⑵ 通过高能焦磷酸键与另一磷酸相连( Pi – Pi ),例如ATP的结构就是高能焦磷酸键与另一磷酸相连的形式。

⑶ 以磷酸二酯的形式(C- Pi -C)桥接,这在生物膜的磷脂中很常见。所形成的磷脂一端是亲水性的,一端是亲脂性的。

(二)磷是植物体内重要化合物的组分 1. 核酸和核蛋白

核酸——决定植物的遗传变异性 核酸+蛋白质 → 核蛋白 2. 磷脂

+ 蛋白质

磷脂+糖脂+胆固醇 → 膜脂物质 → 生物膜 3. 植素(环己六醇磷酸脂的钙镁盐)

作用:(1) 作物开花后在繁殖器官迅速积累, 有利于淀粉的合成; (2) 作为磷的贮藏形式,大量积累在种子中; (3) 种子萌发时,作为磷的供应库。

4. 高能磷酸化合物

ATP、GTP、UTP、CTP均在新陈代谢中起重要作用体内。尤其是ATP,是能量的中转站。 5. 辅酶

酶的辅基,作为递氢体或生物催化剂

(三)磷能加强光合作用和碳水化合物的合成与运转 1. 磷参与光合作用各阶段的物质转化 2. 磷参与叶绿体中三碳糖的运转 3. 磷参与蔗糖在筛管中的运输

(四)促进氮素代谢 1. 促进蛋白质合成

2. 利于体内硝酸的还原和利用 3. 增强豆科作物的固氮量

(五)提高作物对外界环境的适应性 1. 增强作物的抗旱、抗寒等能力(原因)

抗旱: 磷能提高原生质胶体的水合度和细胞结构的充水度,使其维持胶体状态,并能增加原生质的粘度和弹性,因而增强了原生质抵抗脱水的能力。

抗寒: 磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。可溶性糖能使细胞原生质的冰点降低,磷脂则能增强细胞对温度变化的适应性,从而增强作物的抗寒能力。越冬作物增施磷肥,可减轻冻害,安全越冬。

2. 增强作物对酸碱变化的适应能力(缓冲性能) 植物体内磷酸盐缓冲系统: OH-

KH2PO4 = K2HPO4

H+

当外界环境发生酸碱变化时,原生质由于有缓冲作用仍能保持在比较平稳的范围内。这有利于作物正常生长发育。这一缓冲体系在pH6~8时缓冲能力最大,因此在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗盐碱的能力。

三、植物对磷的吸收和利用 (一) 吸收形态

1. 主要是正磷酸盐:H2PO4-> HPO42->PO43- 2. 偏磷酸盐、焦磷酸盐:吸收后,转化为正磷酸盐

3. 少量的有机磷化合物:如核糖核酸、磷酸甘油酸、磷酸己糖等 (二)吸收机理:主动吸收 吸收部位:根毛区

吸收过程:H+与H2PO4-共运 (三)影响植物吸收磷的因素 1. 作物种类和生育期

(1) 喜磷作物(豆科绿肥、油菜、荞麦)>一般豆类、越冬禾本科>水稻 (2) 根系发达或根毛多或有菌根的作物吸磷多 (3) 幼苗期对磷的要求较为迫切

生长前期吸收的磷占全吸收量的60%~70%;后期主要依赖磷在植物体内的运转再利用,运转率可达70~80%

2. 介质的pH 酸性介质:H2PO4-为主

pH影响磷的形态 pH=7.2:[H2PO4-]=[HPO4 2 -] pH继续升高:HPO4 2 -、PO4 3 -占优

通常在pH5.5~7.0范围内,有利于多数作物对磷的吸收。 3. 伴随离子

具有促进作用的:NH4+、K+、Mg2+等 具有抑制作用的:NO3-、OH-、Cl-等 降低磷有效性的:Ca2+、Fe3+、Al3+等

4. 其它环境因素:温度、光照、土壤水分、通气状况等 (四)磷的同化和运输

同化:磷酸盐 → 有机磷化合物

运输:占全磷60%以上无机磷通过导管运送至地上部 四、磷与作物产量、品质的关系 (上册:p226;下册:p60-62)

1. 改善作物的磷素营养——提高作物的产量和品质

如:油料作物、豆科作物、禾谷类、果树、蔬菜、烟草等 2. 原因:与磷在植物体内的功能有关 3. 磷的丰缺指标:营养诊断的标准 五、植物磷素营养失调症状 (一)磷素营养缺乏症

*植株生长迟缓,矮小、瘦弱、直立,分蘖或分枝少 *花芽分化延迟,落花落果多

*多种作物茎叶呈紫红色,水稻等叶色暗绿 症状从茎基部开始

(二)磷素过多

*无效分蘖增加、早衰,造成锌、铁、锰的缺乏等

第六节 钾素营养

一、植物体内钾的含量、形态与分布 1. 含量

3 植物体内含钾 (K2O):为植株干重的0.3%~5% 4 钾是植物体中含量最多的金属元素

5 钾在细胞质中的浓度相对稳定,为100~200 mmolL-1 (比硝酸根和磷酸根离子高几十

倍至百余倍,比外界有效钾高几倍至几十倍)。过多的钾几乎全部转移到液泡中。

钾含量因作物种类和器官而异:

淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含钾较多;禾谷类作物相对较低 谷类:茎秆>种子; 薯类:块根、块茎较高 2. 形态

离子态为主(以水溶性无机盐存在细胞中,以钾离子态吸附在原生质膜表面) 并不是以有机化合物的形态存在 3. 分布

钾在植物体内具有较大的移动性,随植物生长中心转移而转移,即再利用率高。 主要分布在代谢最活跃的器官和组织中,如幼芽、幼叶、根尖等。 二、钾的营养功能 (一) 促进酶的活化

在生物体内,钾作为60多种酶(包括合成酶类、氧化还原酶类、转移酶类)的活化剂,能促进多种代谢反应。 原因:

-K+

1. 全酶 = 酶蛋白+辅酶

+K+

2. K+易进入酶的活化部位

(二) 促进光能的利用,增强光合作用

1. 保持叶绿体内类囊体膜的正常结构

2. 促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷酸化作用 3. 使NADP+ NADPH, 促进CO2同化 4. 影响气孔开闭,调节CO2透入叶片和水分蒸腾的速率 (三) 改善能量代谢 (四) 促进糖代谢

1. 促进碳水化合物的合成

钾不足时,植株内糖、淀粉水解为单糖;钾充足时,活化了淀粉合成酶,单糖向合成蔗糖、淀粉方向进行。

钾能促使糖类向聚合方向进行,对纤维的合成有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作用。

2. 促进光合产物的运输

钾能促进光合产物向贮藏器官的运输,使各组织生长发育良好。 3. 协调―源‖与―库‖的相互关系

(五) 促进氮素吸收和蛋白质的合成 1. 提高作物对氮的吸收和利用 表现:促进NO3-的还原和运输

供钾充足,能促进硝酸还原酶的诱导合成,并能增强其活性,有利于硝酸盐的还原; 钾能加快NO3-由木质部向叶片的运输,减少NO3-在根系中还原的比例。 2. 促进蛋白质和核蛋白的形成

蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作为活化剂。

核酸的形成首先是核苷酸的合成,它是由5-磷酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP),这个过程的有关酶需要钾离子激活;

氨基酸活化后,由转移核糖核酸(tRNA)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA),然后合成多肽,这一过程需要Mg2+ 、K+。 3. 促进豆科根瘤菌的固氮作用 (六) 促进植物经济用水

1. 参与细胞渗透调节作用,促进根系对水分的吸收

钾离子以高浓度累积在细胞中,因此,细胞壁渗透压增大,水分便从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞中移动,直至渗透压和膨压达到平衡为止。

膨压是细胞扩张的动力,它从细胞内为细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。

低量K+处理的作物生长速度、细胞大小和组织的含水量都有所减少。幼嫩组织的膨压是反映K+营养状况最敏感的参数。所以钾充足时,作物能更有效地利用土壤水分,并有较大的能力使水分保持在体内,减少水分的蒸腾。 2. 调控气孔运动

钾通过影响气孔的开闭来调节水分蒸腾和二氧化碳进入叶片的过程 (七) 促进有机酸的代谢 钾参与植物体内氮的代谢,木质部运输中钾离子是硝酸根离子的主要陪伴离子。当硝酸根离子被还原为氨后,钾与苹果酸根结合为苹果酸钾,并可重新转移到根部。 (八) 增强作物的抗逆性

钾有多方面的抗逆功能,它能增强作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗病、抗盐、抗倒伏等的能

力,从而提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力。这对作物稳产、高产有明显作用。 1. 抗旱性

2 增加钾离子的浓度 ,提高细胞的渗透势

3 提高胶体对水的束缚能力, 使细胞膜保持稳定的透性 4 气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如

5 促进根系生长,提高根冠比,增强作物吸水能力 2. 抗高温

3 保持较高的水势和膨压,保证植物的正常代谢 4 促进植物的光合作用,加速蛋白质和淀粉的合成 5 调节气孔和渗透,提高作物对高温的忍耐能力 3. 抗寒性

2 钾能促进植物形成强健的根系和粗壮的木质部导管

3 提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白和各种阳离子的含量。因此能提高细胞

的渗透势,增强抗旱能力,并能使冰点下降,减少霜冻危害,提高抗旱性

4 充足的钾还有利于降低呼吸速率和水分损失,保护细胞膜的水化层,增强植物对低

温的抗性。

4. 抗盐害

2 钾能稳定质膜中蛋白质分子上的-SH基,避免蛋白质变性; 3 防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化。 5. 抗病虫害

3 植物体内可溶性氨基酸和单糖积累少,减少了病原菌的营养来源;

4 使细胞壁增厚,表皮细胞硅质化程度增加,因而抗病菌侵入的能力也相应增强; 5 钾充足使体内酚类的合成增加,抗病力提高 6. 抗倒伏

促进作物茎秆维管束的发育,使茎壁增厚,髓腔变小,机械组崐织内细胞排列整齐。 7. 抗早衰

延长籽粒灌浆时间,增加千粒重; 8. 减轻水稻受还原性物质的危害

钾能改善水稻―乙醇酸代谢途径‖,提高根系氧化力,使根际Eh升高,防止H2S、过量Fe2+、Mn2+和有机酸等物质的危害。 三、植物对钾(K+)的吸收和运输 (一) 吸收 1. 主动吸收

占主导地位,具有自动调节功能 2. 被动吸收

外界K+浓度过高时,吸收曲线呈―二重图型‖ (二) 影响植物吸收钾的因素 1. 土壤供钾状况

矿物态钾 缓效性钾 交换性钾 水溶性钾

2. 植物种类 需钾循序:向日葵、荞麦、甜菜、玉米 > 油菜、豆科作物 > 禾谷类作物、禾本科牧草

3. 介质的离子组成 如:钙促进钾的吸收,铵抑制钾的吸收

4. 土壤水气条件 如果水分不足会使K+的活度下降,降低了K+的扩散;水分过多使通气不良,作物吸钾能力受到抑制 (三) 运输

通过木质部和韧皮部向上运输,也可由韧皮部向下运至根部。 四、钾对作物产量和品质的影响

钾充足,不但能使作物产量增加,而且可以改善作物品质。

钾对作物品质影响的例子: 1. 油料作物的含油量增加

2. 纤维作物的纤维长度和强度改善 3. 淀粉作物的淀粉含量增加 4. 糖料作物的含糖量增加

5. 果树的含糖量、维C和糖酸比提高,果实风味增加 6. 橡胶单株干胶产量增加,乳胶早凝率降低 钾通常被称为―品质元素‖


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