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2015年6月7日 作者:xwz2367609 [返回]
雾培营养液中各必须矿质元素的生理功能及吸收形态

    自从李比希创立植物矿质营养学说以来,人们应用其控制水培技术不断确定出植物的必需营养元素。到目前为止,植物必需营养元素的种类以及各种元素的生理功能和吸收形态已基本明确。植物的必需营养元素共有16种,其中,碳、氢、氧,氮、磷、钾、钙,镁、硫为火量营养元素,铁、锰、锌、铜、硼、铝、氯为微量营养元素。它们被植物吸收的形态及在植物干组织中的含量见表下表。

从表23可知,在植物体中,碳、氧、氢、三种元素约占了植物干重的96%。其皆,碳和氧主要来自大气,而氢和部分氧来自水。它们均是植物有机体结构物质和生活物质的重要组成成分。

除碳、氢、氧外,其余13种营养元素,一般称为矿质营养元素。它们主要以无机离子的形态被植物根系吸收。其生理功能分别简述如下:

 

  1.  (N)  植物根系从介质中吸收的氮主要是NO3--NNH4+-N,还可以吸收NO2--N。某些可溶性的有机态氮化合物,如氨基酸、尿素等也能直接被植物小量吸收。

    植物吸收的NO3-需要在根部和叶部还原为NH4+后,才能参与植物体的氮代谢。一般地,植物吸收的NH4+,以及由NO3-还原生成的NH4+,部分被合成酰胺和氨基酸。酰胺经氨基转移作用,可形成多种氨基酸,然后进一步形成植物生长发育的基础物质蛋白质、遗传变异的重要物质核酸和生物催化剂酶等。此外,氮还是植物体内光合作用场所叶绿体的重要组成部分。而植物体内的一些维生素、生物碱和激素均含有氮。可见,氮是植物有机体结构物质和生命物质的重要组分。
  2. (P)  在介质pH5-7条件下,磷主要以正磷酸盐的两种形态H2PO4-HPO42-被植物根系吸收,并以同一形态直接参与体内的物质代谢。但也可以吸收偏磷酸(PO33-)和焦磷酸(P2O74-).一方面,磷作为组成元素参与了植物体内许多重要化合物,如核酸,核蛋白、磷脂、植素、ATP以及一些酶类的合成;另一方面,磷能够加强植物体内碳水化合物的合成和运转,促进氮的代谢和脂肪的合成。此外,磷还能提高植物抗旱、抗寒、抗病和抗倒伏的能力,增强植物对外界酸碱反应变化的缓冲性。
  3. (K)  钾以K=的形态被植物根系吸收,并以同一形态存在于植物体内。

    钾对植物的营养作用是多方面的。钾作为植物体内合成酶、氧化还原酶、脱氢酶等60多种酶的活化剂,参与了植物体内的主要代谢作用。在氮代谢中,钾能大大地提高植物对氮的吸收和利用,并使之很快地转化成蛋白质,故钾具有促进蛋白质合成的功能,同时,钾还能增强豆科作物根瘤菌的固氮作用;在光合作用中,钾能提高植物光合磷酸化作用的效率,使单位面积叶绿体产生的ATP增加,从而为CO2的还原提供了较多的能量,促进光合作用的进行;在糖代谢中,钾能促使植株内的单糖合成蔗糖、淀粉和纤维素,同时还能加速光合产物从源向库运输。因此,钾又具有促进糖代谢的作用;钾还能促进脂肪的合成。此外,钾能够通过控制气孔的开闭和对细胞渗透压的调节,促进植物经济用水;钾还具有增强植物对干旱、霜冻、盐害等不良环境的抗逆性和抗病能力。
  4. (S)  硫以SO42-的形态被植物根系吸收

    在植物体内,硫被还原成二硫基
    (-S-S-)和硫氢基(-SH)参与蛋氨酸、胱氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸的合成。因此,硫也是构成蛋白质的重要成分。此外,硫氢基(-SH)是呼吸作用、脂肪代谢、淀粉合成和氮代谢有关酶类的成分。某些生理活性物质,如辅酶A,维生素B1及部分生物激素也是含硫化合物。硫还是固氮酶系统的组成部分,为豆科作物固氮作用所必需。而洋葱、大蒜等辛香气味的主要成分中也有含硫的有机化合物。
  5. (Ca)  钙以Ca2+的形态从植物根尖渗入,由于蒸腾流的作用被吸入导管,并向各组织的细胞运转。

    (1)钙是细胞壁的结构成分,并为细胞分裂所必需;
    (2)钙对蛋白质的合成有一定作用,对促进呼吸作用有一定功效;
    (3)较高浓度的钙营养有利于豆科作物根瘤的形成和共生固氮作用;
    (4)钙作为某些酶促反应的辅助因素,影响着植物体内的代谢过程,而钙对调节介质的生理平衡,具有特殊的功效。
    (5)能降低原生质胶体的分散度,促使原生质浓缩,增加原生质的粘滞性,减少原生质膜的渗透性。
    (6)与
    K+同时存在时,能使原生质胶体保持正常状态,有利于细胞的正常生命活动。还能通过拮抗作用消除其它离子的毒害作用。
  6. (Mg)  镁是以Mg2+的形态被植物根系吸收的。

    镁是叶绿素的构成元素,它能促进叶绿素吸收光能,进行碳的同化;镁又是参与碳水化合物代谢的多种酶的活化剂,镁还能促进脂肪的合成和参与氮的代谢作用,此外,镁也参与了ATP、磷脂、核酸等各种化合物的生物合成。
  7. (Fe)  铁主要以Fe2+和螯合铁的形态被植物根系吸收,Fe3+的吸收量很少。

    铁虽然不是叶绿素的组成成分,但它对叶绿素的形成是不可缺少的,铁是植物体内铁氧还蛋白的重要组成部分,而铁氧还蛋白与叶绿体相结合,在光合作用电子传递系统中起电子传递作用;铁还作为植物体内许多氧化酶以及细胞色素的组成成分,参与体内一系列氧化还原过程的电子传递,从而可促进呼吸作用和ATP的形成。
  8. (Mn)  锰以Mn 2+的形态被植物根系吸收。

    植物时绿体中含有锰,它以结合态直接参与光合作用过程中水的光解;由于锰在植物体内具有价数的变化(),因此对植物体内的氧化还原过程起着重要的作用;锰作为呼吸作用有关酶的活化剂,对植物呼吸作用有一定的影响;此外,锰还参与NO3-还原成NH4+的作用;并能促进氨基酸和肽链的互相转化,有利于蛋白质的合成。
  9. (Zn)  锌以Zn2+的形态被植物根系吸收。

     锌作为碳酸酐酶的重要组分,促进CO2在叶绿体内的释放,从而能促进植物进行光合作用;锌在植物体内还参与了生长素的合成。此外,锌还是植物体内对物质水解、氧化还原过程和蛋白质合成起着重要作用的多种脱氧酶的组成成分。
  10. (Cu)  铜以Cu2+Cu+的形式被植物根系吸收。

    铜作为植物体内多种氧化酶的组成,参与着体内的氧化还原反应和呼吸作用;铜又与叶绿素形成有关,并能使叶绿素和其他植物色素的稳定性增强,有利于叶片进行光合作用;铜还参与了蛋白质和糖类的代谢作用。
  11. (B)  硼以BO33-B4O72-的形态被植物根系吸收。

    硼能促进植物生殖器官的正常发育,有硼存在时,花粉萌发快,可使花粉管迅速地进入子房,有利于受精和种子的形成;硼对植物体内糖的合成和运输也有促进作用,正常的硼营养,能改善植株各器官有机物的供应状况,促进作物生长发育,增加作物的结实率和座果率,硼还可以提高豆科作物根瘤菌的固氮活性,增加固氮量;硼也能增强作物抗逆性,和防止多种作物发生生理病害。
  12. (Mo)  钼主要以MoO42-的形态被植物根系吸收。

    钼作为硝酸还原酶组成,能促进硝态氮的同化作用,钼是固氮酶的一个组成成分,对生物固氨作用有着良好的影响,钼还能增进叶片光合作用强度。
  13. (C1)  氯以Cl-的形态被植物根系吸收。

    Cl-Mn2+共同存在于叶绿体内,它们在光合作用水分解成氧的过程中起着重要作用。此外,氯对淀粉酶的活化、调节细胞汁液中pH值都起着必要的作用。

 

 

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