植物营养的基本概念Word下载.docx
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圖1植物體主要組成示意圖
植物的礦質與必需元素有那些？
週期表上有109種元素，其中有92種自然礦質元素已被充分認知，但植物體內化學元素只發現有大約70多種（植體內未發現可能因量太少，分析不出來；
或為同位素，存在型態不穩定），這些元素在植體內含量不同，而且所含的這些元素不一定就是植物生長必需的，有些元素可能是偶然被植物吸收，甚至還能大量積累，有些元素對於植物需要量雖極微，然而都是植物生長不可缺少的營養元素。
植物具有選擇性吸收營養元素的能力，因此，其吸收的量與土壤中存在的有效養分通常並非成正比。
不同品種對選擇特殊離子的變異很大。
這也就是為什麼有些作物具有所謂療效的原因。
Arnon和Stout（1939）提出成為高等植物必需營養元素的三要件：
1.缺少某種營養元素，植物不能完成生活史（必需性）；
2.必需營養元素的功能不能由其他營養元素所代替（不可取代性）；
在缺乏時，植物會出現專一的、特殊的缺乏症，只有補充這種元素後，才能恢復正常（專一性）；
3.必需營養元素為植物體組成分或直接參與代謝作用。
（某元素存在若只能促進其他元素的吸收或因拮抗作用抑制其他元素的毒害，則不能稱該元素為必需）
根據以上三要件，目前已確定了高等植物的必需營養元素有18種：
大量元素：
氫（H）、氧（O）、碳（C,1800,Senebier&
Saussure）、氮（N,1804,Saussure）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S,1938,Sprengel）；
微量元素：
鐵（Fe,1844,Cris或1860,Sachs）、錳（Mn,1922,McHague）、硼（B,1923,Warington）、鋅（Zn,1926,Sommer&
Lipman）、銅（Cu,1931,Lipman&
McKinney）、鉬（Mo,1938,Arnon&
Stout）、氯（Cl,1954,Broyer）、鈷（Co）及鎳（Ni,1987,Brown）。
雖然所有高等植物已確定需要上述的18種營養元素，但是需要量之間差別很大，其在植體的含量、功能及吸收型態亦異。
深入探討
動物和植物在營養元素的需求上，主要差別何在？
植物必需元素的分類為何？
植物營養元素分類－依據功能區分
營養元素
被吸收型態
生理生化功能
第一組：
C、H、O、N、S
1.CO2、HCO3-、H2O、O2、NO3-、NH4+、N2、SO42-、SO2的型態被吸收
2.離子來自土壤，氣體來自大氣
1.組成有機體的結構物質
2.組成輔酶的基本元素
3.在還原過程中被同化
第二組：
P、B、（Si）
以磷酸鹽（H2PO4-,HPO42-）、硼酸（H3BO3）或硼酸鹽（H2BO4-）、矽酸鹽（HSiO4-）的型態存在土壤溶液中被吸收
1.與植體中的醇化合物進行酯化作用生成磷酸酯、硼酸酯
2.磷參與磷脂的代謝，磷脂是細胞膜、能量和遺傳物質的重要成分
第三組：
K、Ca、Cl、Mg、Mn
以離子的型態存在土壤溶液中被植物吸收
1.產生細胞滲透壓，平衡陰離子
2.活化酶
3.控制膜的透性和電化學勢
第四組：
Fe、Cu、Zn、Mo
以離子或鉗合物的型態存在土壤溶液中被植物吸收
1.以鉗合物存在於輔酶中
2.原子價的變動傳遞電子
植物營養元素分類－依據含量多寡區分
分類
元素
含量與說明
大量元素（巨量元素）
C,H,O,N,P,K,Ca,Mg,S
0.1-5.0%，作物對氮、磷、鉀的需要量比較大，土壤中的有效含量常不夠作物生長所需，需要施肥來補充，稱肥料三要素。
鈣、鎂、硫需要量次之，稱次量要素
微量元素
Fe,Mn,Cu,Zn,B,Mo,Cl,Co,Ni
0.1-2,000mg/kg
植物營養元素分類－依據移動性區分
說明
移動性要素
氮、磷、鉀、鎂、氯
容易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，老組織中所含的該要素即轉移至新組織
非移動性要素
硫、鈣、鐵、錳、銅、鋅、硼
不易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，老組織中所含的該要素無法移出供新生組織使用
土壤與植物體中元素存在量及其被吸收型態、途徑為何？
植物體（mg/kg）
土壤（mg/kg）
吸收途徑
鮮基
────乾基────
碳C
180,000
450,000
454,000
20,000
CO2、HCO3-、CO32-
空氣、水
氧O
700,000
410,000
490,000
CO2、H2O、OH-
氫H
100,000
60,000
55,000
－
H2O、H+
水、水蒸氣
氮N
3,000
15,000
30,000
1,000
NH4+、NO3-、NH3、NO2-、NxO、尿素、胺基酸、生物固氮
水、土壤、空氣、葉面、微生物
磷P
700
2,000
12,300
650
H2PO4-、HPO42-、低分子量有機磷
水、土壤、葉面
鉀K
10,000
14,000
K+
鈣Ca
5,000
18,000
13,700
Ca2+
鎂Mg
3,200
Mg2+
水、土壤、空氣、葉面
硫S
500
3,400
SO42-、SO2、SO3、SO32-
鐵Fe
200
100
140
38,000
Fe2+、Fe3+
錳Mn
10
50
630
850
Mn2+
銅Cu
2
6
14
20
Cu2+
鋅Zn
3
160
Zn2+
硼B
1
主要：
H3BO3次要：
B4O72-、H2BO3-、HBO32-、BO3-
鉬Mo
0.2
0.1
0.9
MoO42-
鎳Ni*
0.1-1
Ni2+
氯Cl*
Cl-
文獻
何&
孟,1987
Epstein,1972
*目前尚無施用鎳和氯的紀錄，因為氯離子充斥於環境中，不虞匱乏；
鎳的需求量非常少，種子中少量存在已足敷需求，除非種子是在無鎳的水耕液中栽培者，否則不會有缺鎳的問題。
人體內所含的主要化學元素（共有29種）及其功能
質量%
存在位置和功能
大量元素
O
65
水及有機物的成分
C
18
有機物的成分
H
水、有機物及無機物的成分
N
有機物及無機物的成分
Ca
1.5
骨骼成分；
與酵素、肌腱有關
P
1.2
與細胞合成、能量轉移、遺傳物質有關
K
細胞流質內有K+
Cl
細胞內外都有Cl-
S
蛋白質及某些有機物的成分
Na
細胞流質外有Na+
Mg
0.05
某些酵素的成分
微量元素
Fe
<
含於血紅素、肌血球素和蛋白質中，參與電子轉移反應。
（一單元的血紅素可攜帶四個氧分子）
Zn
胰島素及許多酵素的成分
Co
含於維生素B12，參與碳水化合物、脂肪和蛋白質的新陳代謝。
（把養分轉變成生理所需的能量）
Cu
某些酵素的成分，幫助Fe的儲存，與紅血球、血色素的製造有關；
參與頭髮、眼睛和皮膚的著色；
與骨骼焊結締組織的構成有關
I
含於甲狀腺激素，甲狀腺激素不足，影響新陳代謝，使幼童發育不良，智能低下；
使孕婦流產；
造成大脖子
Se
0.01
F
含於牙齒及骨骼，影響牙齒和骨骼發育
Ni
Mo
Si
含於關節組織中
Cr
與碳水化合物的新陳代謝有關，幫助胰島素控制血糖，與控制膽固醇有關
Mn
許多酵素反應的必需元素
*其他元素V,Sn,Li,B,As,Pb,Cd等，含量都只有<
0.01%，主要功能尚未可知。
主要營養元素在植體存在型態及功能為何？
常用肥料種類（%）
植體內存在型態
缺乏徵狀
功能
碳
-
澱粉、脂肪、醣類、蛋白質、纖維……
光合作用中被同化；
呼吸作用中被釋放
氫
水、澱粉、脂肪、醣類、蛋白質、纖維
水的成分而與植物體內的一切生理作用有關；
光合作用中葉綠體分解水而生成
氧
呼吸作用不可缺少；
水和二氧化碳的組成元素
氮
硫酸銨（21）、尿素（46）、硝酸鉀（14）、硝酸銨（35）、氰氮化鈣（21）、硝酸鈣（15.5）、硝酸鈉（16）
蛋白質、胺基酸、核酸、酶、葉綠素、維生素、生物鹼、生長素、細胞分裂素
植株矮小、早熟、提早老化、生長速率降低、老葉黃化
核糖核酸（RNA）和去氧核糖核酸（DNA）是合成蛋白質和決定遺傳特性的物質基礎。
植物體內的遺傳資訊靠去氧核糖核酸傳遞
磷
過磷酸鈣（含P2O518），
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