文档介绍：第六章植物的矿质营养
植物体内的必需元素
一、植物体内的元素
将植物材料放在105℃下烘干称重,可测得蒸发的水分约占植物组织的10%~95%,而干物质占5%~90%。干物质中包括有机物和无机物,将干物质放在600℃灼烧时,有机物中的碳、氢、氧、氮等元素以二氧化碳、水、分子态氮、NH3和氮的氧化物形式挥发掉,一小部分硫变为H2S和SO2的形式散失,余下一些不能挥发的灰白色残渣称为灰分(ash)。灰分中的物质为各种矿质的氧化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等,构成灰分的元素称为灰分元素(ash element)。它们直接或间接地来自土壤矿质,故又称为矿质元素(mineral element)。由于氮在燃烧过程中散失到空气中,而不存在于灰分中,氮本身也不是土壤的矿质成分,所以氮不是矿质元素。但氮和灰分元素都是从土壤中吸收的(生物固氮例外),所以也可将氮归并于矿质元素一起讨论。植物材料105℃水分(10%~95%)\=干物质(5%~90%)600℃有机物质(90%~95%)挥发\=灰分(5%~10%)残烬,不同植物体内矿质含量不同,同一植物的不同器官、不同年龄、甚至同一植物生活在不同环境中,其体内矿质含量也不同。一般水生植物矿质含量只有干重的1%左右,中生植物占干重的5%~10%,而盐生植物最高,有时达45%以上。不同器官的矿质含量差异也很大,一般木质部约为1%,种子约为3%,草本植物的茎和根为4%~5%,叶则为10%~15%。此外,植株年龄愈大,矿质元素含量亦愈高。
植物体内的矿质元素种类很多,据分析,地壳中存在的元素几乎都可在不同的植物中找到,现已发现70种以上的元素存在于不同的植物中,其中最普遍的有十多种。表3-1是分析不同植物所得化学元素的平均含量。植物体中化学元素含量
二、植物必需的矿质元素和确定方法
(一) 植物必需的矿质元素
构成地壳的元素虽然绝大部分都可在不同植物体中找到,但不是每种元素对植物都是必需的。有些元素在植物生活中并不太需要,但在体内大量积累;有些元素在植物体内含量较少却是植物所必需的。
所谓必需元素(essential element)是指植物生长发育必不可少的元素。国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是:第一,由于缺乏该元素,植物生长发育受阻,不能完成其生活史;第二,除去该元素,表现为专一的病症,这种缺素病症可用加入该元素的方法预防和恢复正常;第三,该元素在植物营养生理上能表现直接的效果,而不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。根据上述标准,现已确定植物必需的矿质(含氮)元素有13种,它们是氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、硼、锌、锰、钼、氯。再加上从空气中和水中得到的碳、氢、氧,构成植物体的必需元素共16种。也有文献将钠和镍放入必需元素。根据植物对这些元素的需要量,把它们分为两大类:
1. 大量元素(major element,macroelement) 植物对此类元素需要的量较多。它们约占物体干重的0 01%~10%,有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。
2. 微量元素(minor element, microelement,trace element) 约占植物体干重的10-5%~10-3%。它们是Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。植物对这类元素的需要量很少,但缺乏时植物不能正常生长;若稍有逾量,反而对植物有害,甚至致其死亡。
(二) 确定植物必需矿质元素的方法
要确定是否是必需矿质元素,仅仅分析植物灰分是不够的。因为灰分中大量存在的元素不一定是植物生活中必需的,而含量很少的却可能是植物所必需的。天然土壤成分复杂,其中的元素成分无法控制,因此用土培法无法确定植物必需的矿质元素。通常用溶液培养法、气栽法等来确定植物必需的矿质元素以及它们对植物的功用
三、元素的生理功能和缺素病症。
(一) 氮
根系吸收的氮主要是无机态氮,即铵态氮和硝态氮,也可吸收一部分有机态氮,如尿素。
氮是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,而这三者又是原生质、细胞核和生物膜的重要组成部分,它们在生命活动中占有特殊作用。因此,氮被称为生命的元素。酶以及许多辅酶和辅基如NAD+、NADP+、FAD等的构成也都有氮参与。氮还是某些植物激素(如生长素和细胞分裂素)、维生素(如B1、B2、B6、PP等)的成分,它们对生命活动起重要的调节作用。此外,氮是叶绿素的成分,与光合作用有密切关系。由于氮具有上述功能,所以氮的多寡会直接影响细胞的分裂和生长。当氮肥供应充足时,植株枝叶繁茂,躯体高大,分蘖(分枝)能力强,籽粒中含蛋白质高。植物必需元素中,除碳、氢、氧外,氮的需要量最大,因此,在农业生产中特别注意氮肥的供应。常用的人粪尿、尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵等肥料,主要是供给