生长素的生理作用(植物生长所需营养元素及生理功能)

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植物生长过程中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。

自然界中存在的元素近90多种，而植物能吸收的有60多种，但对于植物生长发育来说，所必须的营养元素只是16种，分别碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜、锌、硼、铁、钼、硼、氯。而碳、氢、氧三大元素主要从水和空气中获取，不作为根系管理所需元素之列。

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。其生理功能如下：

1.氮(N)植物根系从介质中吸收的氮主要是NO3--N和NH4+-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少量吸收。

（1）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；

（2）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；

（3）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.磷(P)在介质pH值5-7条件下，磷主要以正磷酸盐的两种形态H2PO4-和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-)。

（1）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；

（2）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；

（3）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.钾(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。

（1）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；

（2）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；

（3）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；

（4）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；

（5）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；

（6）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.硫(S)硫以SO42-的形态被植物根系吸收。

（1）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；

（2）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；

（3）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.钙(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.镁(Mg)镁是以Mg2+的形态被植物根系吸收的。

（1）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；

（2）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；

（3）镁也参与了ATP、磷脂、核酸等各种化合物的生物合成。

7.铁(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。

（1）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；

（2）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.锰(Mn)锰以Mn2+的形态被植物根系吸收。

（1）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；

（2）由于锰在植物体内具有价数的变化(（Mn2+?4+）Mn)，因此对植物体内的氧化还原过程起着重要的作用；

（3）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；

（4）锰还参与NO3-还原成NH4+的作用；

（5）能促进氨基酸和肽链的互相转化，有利于蛋白质的合成。

9.锌(Zn)锌以Zn2+的形态被植物根系吸收。

（1）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；

（2）锌在植物体内还参与了生长素的合成。

（3）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.铜(Cu)铜以Cu2+或Cu+的形式被植物根系吸收。

（1）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；

（2）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；

（3）铜还参与了蛋白质和糖类的代谢作用。

11.硼(B)硼以BO33-或B4O72-的形态被植物根系吸收。

（1）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；

（2）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；

（3）硼也能增强作物抗逆性，和防止多种作物发生生理病害。

12.钼(Mo)钼主要以MoO42-的形态被植物根系吸收。

（1）钼作为硝酸还原酶组成，能促进硝态氮的同化作用；

（2）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；

（3）钼还能增进叶片光合作用强度。

13.氯(Cl)氯以Cl-的形态被植物根系吸收。

（1）Cl-和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；（2）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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