一、植物体内元素的种类和含量 二、植物必需矿质元素和确定方法 三、植物必需矿质元素的生理作用 第六讲 植物的必需矿质元素及生理作用 一、植物体内元素的种类和含量 二、植物必需矿质元素和确定方法 三、植物必需矿质元素的生理作用
Aristotle：土壤是构成植物的材料（公元前300年） Van Helment：认为水是构成植物的材料（1627） Woodwart：构成植物体的材料是水和土壤中的 一些特殊物质（1699）； J.Liebig ：《化学在农学和生理学中的应用》 奠定矿质营养学的基础（1840）
一、植物体内元素的种类和含量 除水分外，植物还需要各种矿质元素来维持自身正常的生命活动。这些矿质元素主要存在于土壤中，植物通过根系吸收进体内，并运输到需要的部位，加以同化利用。 植物对矿质元素的吸收、运输和同化过程称为矿质营养（mineral nutrition）。
挥发物：CO2、 CO、 H2O、NO、NO2、N2、H2S、SO2 残烬（灰分）：矿质 元素的氧化物形式 植物材料 80℃~105 ℃ 干物质（5~90%） 水分（10~95%） 有机化合物（90%） 无机化合物（10%） 600 ℃ 挥发物：CO2、 CO、 H2O、NO、NO2、N2、H2S、SO2 残烬（灰分）：矿质 元素的氧化物形式
植物体内的灰分含量不是恒定，而是随植物 灰分为各种金属元素的氧化物、磷酸盐、硫 酸盐及氯化物等。构成灰分的元素称为灰分元素 或矿质元素。 的种类、器官、年龄和生境条件而有较大的变化。 木 材： 1 % 种 子： 3 % 草本茎： 4~5% 叶 片： 10~15% 水生植物：1% 中生植物：5~15% 盐生植物：~45%
灰分元素虽然只占百分之几，但其种类十分复杂。在92种天然元素中至少有60种已发现出现在不同的植物中。 植物体干物质中元素组成大体为： C = 45% ； O = 42% ； H = 6.5% ； N = 1.5% ； 灰分 = 5%
C、O、H、Si、K、Ca、Mg、P、S、Na、Fe、Al、Cl 根据元素在植物体内含量，可将它们分为三类： 含量较大（占干重n×10-2 %以上）： C、O、H、Si、K、Ca、Mg、P、S、Na、Fe、Al、Cl 含量甚微（占干重n×10-3～10-5 %）： Mn、B、Zn、Co、Sr、Cu、Br、Ti、Ni、Cd、Mo、I 含量极微（n×10-6 ～ 10-12%）:Ag、Au、Hg、Se、Ra
二、植物的必需元素及确定方法 1. 确定必需元素的标准： （1）缺乏该元素时植物不能进行正常的生长和生殖，不能完成生活史。 （2）缺乏该元素时植物会表现出专一的缺乏症，且只有加入这种元素时植物才能恢复正常。 （3）该元素的作用必须是直接的，而不是由于该元素的存在，引起其它元素更易利用或改变土壤理化条件而引起的间接作用。
草 莓 叶 片 的 缺 素 症 状
2. 确定必需元素的方法： （1）溶液培养法（solution culture method）： 在已知成分的营养液中栽培植物的方法，又称水培法(hydrpponics)。 （2）砂基培养法（sand culture method）： 用净的石英砂、珍珠岩或蛭石作为支持物，加 入营养液来培养植物的方法。 另外，将根系置于营养液气雾中，栽培植物的方法称为气栽法（aeroponics）。
用水培或砂培法研究植物的必需元素 时，对所用器皿、化学药品及水质都有严 格的要求。 砂 锡箔包裹的容器 充气器 砂基培养法 溶液培养法
上述研究方法应于生产中，产生了无土栽培技术 转动搅拌器产生薄雾 上述研究方法应于生产中，产生了无土栽培技术
进行无土栽培时应注意的问题： 配制营养液时应注意： （1）营养要全：即要含有植物生长发育所需的全部营养元素。 （2）比例适当：各种矿质元素的相对含量要适宜，符合植物的营养要求。 （3）溶液的pH值适宜，总浓度适当。
进行无土栽培时应注意的问题： 培养时应注意： （1）根据不同植物的营养特点，选择合适的培养液（配方）。 （2）定期更换培养液，以保证营养供应和溶液的平衡。 （3）经常通气增氧，调节pH值。
Hoagland 溶液组成 微量元素 mgL-1 MnCl2 •4H2O 1.7 H3BO3 2.8 ZnSO4 •7H2O 0.23 CuSO4 •5H2O 0.08 H2MoO4 •H2O 0.02 FeSO4 • 7H2O-EDTA 5.57 大量元素 mgL-1 KNO3 606 Ca(NO3)2•4H2O 944 NH4H2PO4 115 MgSO4 •7H2O 493
Fe、Mn、Mo、Zn、Cu、 B、Cl、 Ni？ 以据必需元素的三条标准，借助溶液培养和砂基培养法，已确定的必需矿质元素有13种，加上C、H、O，植物的必需元素共有16种。 根据植物的需要量分为两类： 大量元素（0.01%以上）： C、H、O、N、P、K、Mg、Ca、S 微量元素（10-5~10-3%）： Fe、Mn、Mo、Zn、Cu、 B、Cl、 Ni？
在必需矿质元素中，植物对N、P、K 的需求量最大，需常向土壤中补充，因此 N、P、K 被称为肥料的三要素。 有益元素（有利元素)：非必需，但对植物生长有益的元素。 如 Si 、Na、Al、Co、 I、Ni、Se、Li 以及一些稀土元素等。
三、必需元素的生理作用 概论： 1. 细胞结构物质和功能物质的组成成分。 2. 植物生命活动的调节者，参与酶的活动。 3. 起电化学平衡和信号传导作用：即维持细胞的渗透势、原生质胶体的稳定性、构成细胞的缓冲系统、保持细胞电荷平衡等。
矿质元素各自的生理作用: 1. 氮、磷、钾的生理功能及缺乏症状 2. 参与光合作用的元素：Mn、Cl 3. 与叶绿素合成有关的元素: N、Mg、Fe、Zn、Cu 4. 参与有机物质运输的元素: P、B、K 5. 参与氮代谢的元素：P、Mo、Fe