第十章 植物營養 (Plant Nutrition) 植物科學研究所 陳益明老師 2003.10.16

一、一般概述

一、一般概述 1.約有50種元素被鑑定出存在於植物體中，但約17種是屬於植物之必要的礦物營養元素（essential nutrients），所謂「必要營養元素」是指缺少時，植物無法完成生活史（life cycle）。

一、一般概述 2.多量營養元素（macronutrients）及微量營養元素（micronutrient）： C, H, O, N, P, K, S, Mg, Ca等9種元素，在植物體中的需求量相當多，佔植物乾重量之0.1%~0.3%，故稱為多量元素。 微量營養的元素──Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Ni, Co, Si, Cl等，佔約植物乾重量之0.1%以下，稱為微量營養元素。每一種元素在自然界中被植物吸收，它在植物體內都具有特殊的功能。

一、一般概述 利用砂耕法(sand culture)或水耕法(hydroponic culture)研究植物必要礦物營養元素，缺乏某一必要礦物營養元素將會產生病徵(symptoms)

一、一般概述 各種礦物營養元素在植物體內都扮演不同的生化及生理功能，例如K+，Na+等會影響細胞的滲透性的溶質(solutes)，有些則是酵素的輔因子(cofactors)，影響酵素的活性，例如Mg++，有些則是化合物之組成分之一，如Mg++是葉綠素的成分之一(Table37.1)。 適當的施肥不但可以提高農作 物的產量，亦可提高品質。

二、土壤在植物營養上扮演之角色

二、土壤在植物營養上扮演之角色 (一) 土壤的特性是決定陸地上生態系的關鍵環境因子: (1)土壤的構造、化學組成及其物理特性(Soil texture and composition of soil)是決定某一地區可生長那些植物之主要因素。土壤粒子與植物根部接觸的表面，是永續陸地生態系中營養循環的主要決定因素。

二、土壤在植物營養上扮演之角色 (2)土壤是由經千萬年由岩石母質風化而來的，土壤是由：土壤顆粒，生物屍體、落葉殘枝之腐質物（humus），微生物，藻類，昆蟲，蚚蚓，線蟲，植物的根系，附著於土壤顆粒表面的水分與溶於水中的礦物營養元素所組成。

二、土壤在植物營養上扮演之角色 (3)土壤顆粒具有膠體物質之特性，其表面帶有負電荷可吸附離子，土壤粒子內含有陽離子，因此水中的溶質會與土壤內的離子交換，供應植物吸收之用。

二、土壤在植物營養上扮演之角色 (4)土壤溶液中含有各種不同的陰、陽離子，例如NO3-、H2PO4-、SO4-2、K+、Mg+2、Ca+2……等等，這些礦物養分可藉由不同的機理被植物的根部吸引。

二、土壤在植物營養上扮演之角色 (二)土壤的保護是走向永續農業（sustainable agriculture）必要的一大步(Soil conservation is one step toward sustainable agriculture) 1.適當的施肥(fertilizers)。 2.必要的灌溉(irrigation)。 3.減少農地與林地受損（erosin）。

三、 細菌與植物之固氮作用（nitrogen fixation）

三、 細菌與植物之固氮作用 (一)空氣中含有78﹪N2是人類重要的天然資源。在大自然界中除了用化工的方法生產氮肥外，在大自然界中有多種能固氮的細菌，有些是非共生的，例如固氮菌（Azobacter）等，有些則與植物共生者，例如根瘤菌（Ｒhizobium）等，以根瘤菌為例，它可將空氣中的氮經由固氮酵素（nitrogenase）的作用固定成氮，其化學反應如下： Ｎ2+8e－+8H++16ATP→2NH3+H2+16ADP+16Pi

三、 細菌與植物之固氮作用 (二)根瘤菌與豆科植物之根部形成根瘤（root rodule），參閱圖37.10。 1.根瘤菌如何侵入根毛及產生根瘤的過程。 2.固氮酵素及其基因，參閱Fig.37.13。  

四、菌根 (mycorrhizae)： 土壤微生物與植物共生(symbiosis)

四、菌根 ：土壤微生物與植物共生 (一)菌根 (mycorrhizae)是真菌與根部的結合，可促進植物的營養： 1.外菌根 (ectomycorrhizae) 2.內菌根 (endomycorrhizae) (二)菌根與根瘤在演化上是有關聯性 (mycorrhizae and root nodules may have an evolutionary relationship)

五、營養的適應性 (nutritional adaptions) ： 被植物寄生(parasitism) (predation)

五、營養的適應性 (一)寄生植物從其他植物體攝取 (extract) 植物營養，例如(Fig.37.15) (a)兔蕬子(Dodder) (b)水晶蘭(Indian pipe) ，生長在加州雨 久花(pickle weed)上

五、營養的適應性 (二) 寄生植物 (epiphytes)：它是自營性植物 (autotrophic plants)，可自己行光合作用，但著生在其他植物體表面上。

五、營養的適應性 (三)肉食性植物 (carvivorous plants)： 例如捕蠅草 (Venus flytrap)

六、參考資料 1.Campbell, NA and Reece, JB(2002) Biology(6th, ed), chap.36 pp.746. publishing by Benjamin Cumming. 2.Taiz L. and Zeiper E. (2002) Mineral nutrition. In:Plant Physiology. SinaUER Associates Inc. (U.S.A.) Chap5. p.67-86.