《有益元素营养功》PPT课件

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1、第五章,有益元素,Si,Na,Se,必需元素为各种作物所必需，对于植物生长具有必需性、不可替代性和作用直接性。而有益矿质元素能够促进植物生长发育，但不为植物普遍所必需。 有益元素与植物生长发育的关系可分为两种类型：1、为某些植物类群中的特定生物反应所必需。如钴豆科作物根瘤固氮所必需； 2、某些植物生长在该元素过剩的环境中，经长期进化逐渐变成需要该元素。如水稻对硅，甜菜对钠； 植物对有益元素的需求量要求十分严格，缺少时影响生长，过多时则有毒害作用。以适宜的含量作为区分有益元素 的界限是至关重要的。,第一节,硅,一般栽培植物可按SiO2含量分为三类： 1、含硅量很高的植物，如水稻为5%20%。 2

2、、含硅量中等的旱地禾本科植物，如燕麦、大麦等为24%。 3、含硅量很低的豆科植物和双子叶植物，含量在1%以下。,一、植物体内硅的含量、分布和形态,（一） 、含量,硅在植物体内的分布是不均匀的。根据其在植物体内的分布特点可分为三类： 第一类、总含量高，主要分布于地上部，根中累积少。如燕麦和水稻。 第二类、植株各部分的含硅量都低， 根中和地上部的分布大致相等。如番茄、大葱、萝卜和白菜等。 第三类、根中的含量明显高于地上部。如绛车轴草。 在组织水平，硅多累积于木栓细胞外的表皮细胞壁中，它不仅进入细胞壁，也进入中胶层。,一、植物体内硅的含量、分布和形态,（二）分布,植物体内硅的主要形态是硅胶和多聚硅酸

3、，其次是胶状硅酸和游离单硅酸Si（OH）4。木质部汁液中的硅主要是单硅酸。,一、植物体内硅的含量、分布和形态,（三）形态,几种植物不同部位的含硅量（SiO2%干重）,二、植物对硅的吸收和运输,高等植物主要吸收分子态的硅，不同植物种类吸硅能力有显著差异，而植物基因型差异对硅吸收的影响很大。通常土壤溶液中的硅酸浓度与植物的吸硅量呈正比。,植物体内硅的运输仅限于木质部，它在地上部茎叶中的分布取决于各器官的蒸腾率。,（一）参与细胞壁的组成 硅与植物体内果胶酸、多糖醛酸、糖脂等物质有较高的亲合力，形成稳定性强，而溶解度低的单、双、多硅酸复合物沉积在木质化细胞壁中。硅能增强组织的机械强度和稳固性，可抵抗病

4、虫的入侵。例如：水稻对稻瘟病、褐斑病的抵御能力也随着体内含硅量的增加而提高。 （二）影响植物光合作用与蒸腾作用 植物叶片硅化细胞对于散射光的透过量为绿色细胞的10倍，能增加阳光的吸收，促进光合作用。田间条件下，施硅改变植物的受光形态，抑制蒸腾，增加群体光合作用。,三、硅的营养功能,水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响,不同硅、氮肥的用量对水稻花期叶片展开度*的影响,*展开度指也行尖与茎秆之间的夹角 *硅肥采用硅酸纳,1、Si-N作用 在供高氮时，植株的机械支撑减弱，组织柔软，易倒伏和遭病虫害等。施硅肥可增强植株的刚性，减少倒伏。 植株中Si/N与作物的抗病性有关，随硅含量增加，植物抗病和抗

5、虫性增强。 2、Si-P作用 植物对硅与磷的吸收表现出一定的竞争效应。缺硅时吸磷增加，增加硅减少磷的吸收。在长距离运输中，硅与磷之间又有一定的相助作用。 3、Si-Fe,Mn作用 硅能缓解铁、锰离子过多引起的毒害作用。供硅充足时，叶片中锰的分布均匀，有利于作物的生长。硅能增强水稻茎、根通气组织的钢性与体积，有利于氧的输入，从而增加水稻对过量铁、锰的忍耐性。,（三）与其它养分的相互作用,施氮条件下供锰对大豆干重的影响,水稻是典型的积硅植物。缺硅后其营养生长与籽粒产量都明显下降。试验表明，生殖阶段供硅可以增加籽粒产量。 甘蔗缺硅表现出叶雀斑病（Leaf frechling)典型症状。,四、植物对硅

6、的需求和缺硅的反应,不同生育阶段供硅对水稻生长与产量的影响,营养生长阶段,-,Si,+,Si*,-,Si,+,Si,生殖生长阶段,*,-,Si,-,Si,+,Si,+,Si,SiO,2,%,（地上部干重）,0.05,2.2,6.9,0.4,干重,（,g/,盆）,根,4.0,4.3,4.2,4.7,茎,23.5,26.5,31.0,33.6,籽粒,5.3,6.6,10.3,10.3,*+Si：100mg/LSiO2；*抽穗开始,第二节,钠,通常植物体内钠的平均含量大约是干物重的0.1%左右。根据植物对钠的反应，将植物分为两类：喜钠植物和厌钠植物。典型的喜钠植物有甜菜、盐蓬三色苋、滨藜和蓝藻等。生

7、长在滨海沙土上的海蓬子氯化钠的含量可达30%。然而，许多栽培作物在钠多时会出现毒害现象。,一、植物体内钠的含量和分布,二、钠的营养功能,Na+、K+对甜菜叶片性状的影响,K,叶片含量,(,mmol/g,干重）,处理,(,mmol,）,干重,+,Na,+,叶面积,(,cm,2,/,叶）,叶厚度,肉质性,(,gH,2,O/dm,2,）,5K,+,7.9,2.67,0.03,233,274,3.07,0.25K,+,+,4.75Na,+,9.7,0.43,2.45,302,319,3.71,K+,某些植物在供钾不足时，钠可有限度地代替钾的功能，钠取代钾的程度因植物种类而异。根据植物对钠的反应不同以及

8、钠、钾之间的互换关系，可将植物分为四类： 1、钠可替代体内大部分钾 ，钠对其生长有明显刺激作用的植物。 如糖用甜菜、食用甜菜等。 2、钠可替代体内小部分钾 ，钠对其生长有一定刺激作用。 如甘蓝、四季萝卜、棉花、豌豆等。 3、钠可替代体内少量钾，钠对其生长无刺激作用。如水稻、大麦、燕麦、番茄、黑麦草等 4、钠完全不能替代体内钾。如玉米、黑麦、大豆、菜豆等。,（四）代替钾行使营养功能的作用,二、钠的营养功能,不同类型植物植株中代替的程度及 由刺激生长所增加的生长量示意图,三、植物对钠的适应机理,当环境中钠较多时，耐钠能力强的植物将所吸收的大量Na+运到地上部或叶细胞的液泡中累积起来，以便调节渗透压

9、，或是在细胞质及细胞器中完成特殊的功能。 耐钠植物尽管吸收大量钠，但并不防碍对其它必需养分的选择吸收。,钴,第三节,植物含钴量因土壤类型、环境条件和植物种类与品系不同而有变化。通常，植物体含钴量的范围为0.02-5mg/kg。豆科植物需要并积累较多的钴。为了防止反刍动物缺钴症，反刍动物长期食用的饲料植物中的含钴量不得低于0.08-0.1mg/kg 。,一、植物体内钴的含量,（一）参与豆科植物根瘤菌固氮 钴是钴胺素辅酶的金属组分。在根瘤菌中有三种专性的酶依赖于钴胺素，它们是甲硫氨酸合成酶、核糖核苷酸还原酶和甲基丙二酰辅酶变位酶。 （二）刺激生长 钴具有促进茎、芽和胚芽鞘伸长的作用，因为低浓度的钴

10、抑制乙烯的生物合成。 （三）稳定叶绿素 钴具有稳定叶绿体膜上脂蛋白复合体的功能。,二、钴的营养功能,在田间条件下钴能增加豆科植物的生长量与含氮量。 豆科植物缺钴后，根瘤菌的侵染率很低，固氮作用缓慢。 豆科植物不同种类间对缺钴的敏感性差异颇大，羽扇豆比三叶草敏感的多。 过量钴对植物也会产生毒害作用。,三、植物对钴的需求,施钴对宽叶羽扇豆根瘤的生长和组分的影响,第五节,硒,一、植物体内硒的含量与分布,1、高累积型植物 多年生深根植物，主要包括黄芪、剑莎草、金鸡菊等。植物体内含硒量可达数千g/g。 2、亚积累型植物 主要是紫菀属、滨藜属、扁萼花属和粘胶葡属中的一些植物种。植物体含硒量达数百g/g水平

11、 3、非积累型植物 大多数食用植物，一部分杂草和禾本科植物。其含硒量低于3g/g，平均在0.011.00 g/g 之间。,植物体内的含硒量因植物种类不同而有差异。按植物含硒量分为以下三类：,牧草的含硒量与动物饲养及畜群健康关系密切，因而世界各国对牧草的含硒量十分重视。 植物体内含硒量常因器官、部位、生育时期的不同而变化。通常植物籽粒的含硒量最高，次之是叶、茎、根。,一、植物体内硒的含量与分布,常见蔬菜和水果中的含硒量,作 物,部位,平均含量,（,g/g,干重）,甜玉米,籽粒,0.011,卷心菜,叶,0.150,莴 苣,叶,0.057,胡萝卜,根,0.064,马铃薯,块茎,0.011,番 茄,果

12、实,0.036,苹 果,果实,0.003,橘 子,果实,0.008,培养液中硒水平对油菜体内GSH-Px活性与其生长的影响,硒水平,（,g Se/ml,）,茎叶,（,g/Pot,）,含硒量,（,GSH-,Px,（,mol,GSH/g,鲜重,min,）,叶绿素,（,mg/g,鲜重）,0,4.55,0.0040,0,0.210,0.01,5.05,0.8345,61.54,0.232,0.05,5.86,2.1305,66.20,0.359,0.10,7.48,9.450,71.78,0.304,0.50,7.34,32.39,106.2,0.250,1.00,5.73,77.57,133.8,0

13、.231,5.00,1.83,314.2,242.3,0.143,10.00,1.04,601.2,132.4,0.145,植物根吸收的硒主要是硒酸盐（SeO42-）和亚硒酸盐（SeO32-），同时植物也能吸收少量低分子的有机态硒。植物吸收的Se42-和SeO32-主要累积在根部，很少向地上部运输。土壤中其它阴离子影响植物对硒的吸收， SO42-对硒的吸收有竞争性抑制作用，但在SO42-浓度很低时，又促进硒的吸收。 硒在植物体内的同化需先经还原作用，而后同化为硒半胱氨酸和硒蛋氨酸。但累积型与非累积型的同化途径是有差异的。在非累积型植物中，硒结合进入蛋白质，是非累积型植物易受硒毒害的原因所在。,

14、二、植物对硒的吸收,不同类型植物同化硒的途径,（一）刺激植物生长 低浓度的硒（0.0010.05 g/g ）可不同程度地促进百合科 、十字花科、豆科、禾本科植物种子的萌发和幼苗的生长。 （二）增强植物体的抗氧化作用 硒可强化生物体内清除有害活性氧的酶促系统GSH-Px。在非酶促系统中，不同形态的硒都有抑制脂质氧化反应的作用。,三、硒的营养功能,植物对硒的需求量一般很低，硒对植物的有意作用只有在很低的浓度下才会表现出来。硒累积型植物获得高产需要适量的硒。 通过某些累积型植物富集硒，保持人体有适量的硒，从而增强免疫功能和抗癌作用。,四、植物对硒的需求,第六节,铝,植物体内的含铝量通常在20-200

15、mg/kg之间，不同植物体内含量有明显差异。含铝量超过0.1%的植物为铝累积型植物，低于200mg/kg含量的植物为非累积型植物。 植物体的含铝量还因土壤条件的不同而异，酸性土壤上生长的植物一般含铝量较高。 植物体内铝的分布因植物种类不同而异。水稻和黄瓜根系吸收的铝很少向地上部运输，而萝卜、荞麦根部的铝想地上部运输较多。植物体内铝的分布特带内是老叶含铝量高于幼叶。,一、植物体内铝的含量与分布,水稻在不同pH值和供铝水平下体内含铝量的差异,茶园,茶树植株不同部位的含铝量（Al，mg/kg）,茶树种,茎,新叶,一芽二叶,成叶,落叶,中国品种,188,155,466,4000,10000,阿萨姆种,112,331,512,2820,4450,（一）刺激植物生长 低浓度的铝能刺激多种植物的生长。原因之一是可防止过量铜、锰或磷的毒害。 当铝浓度高达27mg/L时仍能促进茶树生长。 （二）影响植物的颜色 对于铝累积型植物，铝可以改变它们的颜色。绣球的花色由粉红色（花内铝浓度250mg/kg ）。 （三）激活酶的作用 铝是抗坏血酸氧化酶的专性激活剂。,二、铝的营养功能,铝的毒害首先是抑制根尖分生组织的细胞分裂。严重时，细胞分裂停止。原因是铝的累积造成根冠细胞的损伤。,（四）植物铝的毒害,铝可在根自由空间积累，形成铝磷酸盐沉淀。进而降低磷的吸收。铝还可抑制植物对钙、镁的吸收。,