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植物营养元素

植物正常生长发育所需要的营养元素有必需元素和有益元素之分;必需元素中又有大量(亦称常量)元素和微量元素之分。

必需元素指植物正常生长发育所必需而不能用其他元素代替的植物营养元素。根据植物需要量的多少,必需元素又分为必需大量元素和必需微量元素。

必需大量元素有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、镁(Mg)、钙(Ca)、硅(Si)(最新的植物生理学中说Si是新增的大量元素)

必需微量元素有铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、钼(Mo)、氯(Cl)、钠(Na)、镍(Ni) (最新的植物生理学中说Na、Ni是新增的微量元素)。

大量元素与微量元素虽在需要量上有多少之别,但对植物的生命活动都具有重要功能,都是不可缺少的。

必需元素的生理功能可概括为:构成植物体内有机结构的组成成分,参与酶促反应或能量代谢及生理调节。如纤维素、单糖和多糖中含有碳、氢、氧;蛋白质中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫;某些酶中含有铁或锌;Mg2+和K+是两种不同的酶的活化剂;K+和Cl-对渗透调节具有重要作用,等等。

有益元素指一些植物正常生长发育所必需而不是所有植物必需的元素。如钴等。

硅是稻、麦、甘蔗等禾本科植物所必需的,对番茄、黄瓜、菜豆、草莓等也有一定作用。缺硅会使植物生殖生长期的受精能力减弱,降低果实数和果重。

钴是豆科植物固氮及根瘤生长所必需的;镍在豆科植物氮代谢中有重要功能。

除可促进某些植物的生长发育外,有的有益元素可代替某种必需元素的部分生理功能。如对于某些嗜钠植物(甜菜等),Na+可以在渗透调节等方面代替K+的作用。当K+供应不足时,Na+可以取代K+。

植物对各种营养元素的需要量尽管不一样,但各种营养元素在植物的生命代谢中各自有不同的生理功能,相互间是同等重要和不可代替的。了解了各种元素的生理功能对于科学施肥、实现优质高产具有重要的意义。

(1)碳、氢、氧碳、氢、氧三种元素在植物体内含量量多,占植物干重的90%以上,是植物有机体的主要组成,它们以各种碳水化合物,如纤维素、半纤维素和果胶质等形式存在,是细胞壁的组成物质。它们还可以构成植物体内的活性物质,如某些纤维素和植物激素。它们也是糖、脂肪、酸类化合物的组成成份。此外,氢和氧在植物体内生物氧化还原过程中也起到很主要的作用。由于碳、氢、氧主要来自空气中的二氧化碳和水,因此一般不考虑肥料的施用问题。但塑料大棚和温室要考虑施用CO2肥,但需注意CO2的浓度应控制在0.1%以下为好。

(2)氮氮是植物体内许多重要有机化合物的成份,在多方面影响着植物的代谢过程和生长发育。氮是蛋白质的主要成份,是植物细胞原生质组成中的基本物质,也是植物生命活动的基础。没有氮就没有生命现象。氮是叶绿素的组成成份,又是核酸的组成成份,植物体内各种生物酶也含有氮。此外,氮还是一些维生素(如维生素B1、B2、B6等)和生物碱(如烟碱、茶碱)的成份。

(3)磷磷是植物体内许多有机化合物的组成成份,又以多种方式参与植物体内的各种代谢过程,在植物生长发育中起着重要的作用。磷是核酸的主要组成部分,核酸存在于细胞核原生质中,在植物生长发育和代谢过程都极为重要,是细胞分裂和根系生长不可缺少的。磷是磷脂的组成元素,是生物膜的重要组成部分。磷还是其他重要磷化合物的组成成份,如腺三磷(ATP),各种脱氢酶、氨基转移酶等。磷具有提高植物的抗逆性和适应外界环境条件的能力。

(4)钾钾不是植物体内有机化合物的成份,主要呈离子状态存在于植物细胞液中。它是多种酶的活化剂,在代谢过程中起着重要作用,不仅可促进光合作用,还可以促进氮代谢,提高植物对氮的吸收和利用。钾调节细胞的渗透压,调节植物生长和经济用水,增强植物的抗不良因素(旱、寒、病害、盐碱、倒伏)的能力。钾还可以改善农产品品质。

(5)钙、镁、硫钙能稳定生物膜结构,保持细胞完整性,在植物离子选择性吸收、生长、衰老、信息传递以及植物抗逆性方面有重要作用。镁是叶绿素的组成成份,叶绿素a和叶绿素b中都含有镁,对植物的光合作用、碳水化合物的代谢和呼吸作用具有重要意义。硫是构成蛋白质和酶的不可缺少的成份。

(6)微量元素铁是合成叶绿素所必需的,与光合作用有密切的关系。硼能促进碳水化合物的正常运转,促进生殖器官的形成和发育,促进细胞分裂和细胞伸长,提高豆科植物的固氮能力。锰在植物体内的作用主要是通过对酶活性的影响来实现的,所以锰又叫催化元素。铜是植物体内许多氧化酶的成份,或是某些酶的活化剂,参与许多氧化还原反应,它还参与光合作用,影响氮的代谢,促进花器官的发育。锌是某些酶的成分或活化剂,锌通过酶的作用对植物碳、氮代谢产生广泛的影响并参与光合作用,参与生长素的合成,促进生殖器官发育和提高抗逆性。钼是固氮酶和硝酸还原酶的成份,氮代谢和豆科植物共生固氮都少不了钼,钼还能促进光合作用。氯参与植物光合作用,调节气孔的开闭,增强作物对某些病害的抑制能力。

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