完整版植物营养的基本概念.docx
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完整版植物营养的基本概念
植物營養的基本概念第一篇
植物體的主要組成有那些成分？
的乾物質。
水分含量的多寡受物種、營5-25%新鮮植株含有75-95%的水分，所影）養狀況、取樣時的膨脹性（膨脹性受採樣時間、土壤水分含量、溫度、風速等等元素以（H）、氧（O）及氮（N）響。
如果將乾物質燃燒，其中佔90%以上的碳（C）、氫二氧化碳、水蒸氣、分子態氮和氮的氧化物形式跑掉，留下的殘渣稱爲灰分。
灰、、鋅（Zn）、銅（Cu）（Ca）、鎂（Mg）、硫（S）、鐵（Fe）、錳Mn）（K）分含有磷（P）、鉀、鈣、鋁（Se）（Na）、硒（Cl）、鈷（Co）、鎳（Ni）等必需元素，矽（Si）、鈉鉬（Mo）、硼（B）、氯等有益元素，以及自然界裡存在的元素，在植體內部都能找到。
因為、鍺（Ge）（Al）新鮮植株的水分含量變異很大，因此，化學分析總是以乾基為運算的基礎。
通常（mg/kg）表示。
大量元素用百分率（%）或千分之一（mg/g），微量元素用百萬分之一
不可不知
為碳、氫及氧，則其他元素佔植體90%假設某植體含水85%，乾物質中鮮基的百分比為何？
最豐富的液體，植物容易吸取，是光合1.H,O組成水植物
作用的原料體（75-95%）
2.比熱大，對外界溫度具緩衝作用，保護植物體不受害
3.植物藉蒸散作用（水蒸氣經葉表氣孔逸散出去的現象）影響部份水分和養分的吸收及運輸，以及調節植物體之溫度
4.溶解性好，黏度低，可溶解養分，並能在植物的輸導系統中迅速流動，對植物營養分的吸收、輸送、轉化有重大功用
5.植體內各種代謝作用多在水中進行
乾物質有機物無氮物質：
C,H,O組成（醣類、澱粉、蔗
糖、纖維素、脂肪、果膠、有（90-95%）
（5-25%）
機酸、臘質、激素、維生素）
含氮物質：
C,H,O,N組成（蛋白質、醯胺化合物、酶類）
礦物質氧酵素成分、P,K,Ca,Mg,S,Fe,Mn,
（灰分）
電子、化還原Cu,Zn,B,Mo,Cl,Se,Na,
Al……傳遞……（5-10%）
植物體主要組成示意圖1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？
1
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
生理生化功能營養元素被吸收型態
-1.組成有機體的結構物質O、O1.CO、HCO、H、第一組：
22232--+SONO、、、、NHN、、OC、H2.組成輔酶的基本元素4342SO的型態被吸收SN、在還原過程中被同化3.22.離子來自土壤，氣體來自大氣
-2-）、HPO1.PO與植體中的醇化合物進行酯化作,（H以磷酸鹽第二組：
424BO）或硼酸鹽（H硼用生成磷酸酯、硼酸酯酸（Si）、、BP33--）（HSiOBO的）、矽酸鹽（H磷參與磷脂的代謝，磷脂是細胞2.442型態存在土壤溶液中被吸收膜、能量和遺傳物質的重要成分產生細胞滲透壓，平衡陰離子1.第三組：
以離子的型態存在土壤溶液中被植物吸收、Cl、2.活化酶Ca、KMg、Mn控制膜的透性和電化學勢3.以鉗合物存在於輔酶中1.第四組：
以離子或鉗合物的型態存在土壤溶液中被植物吸收、、Cu2.原子價的變動傳遞電子FeMo
Zn、
植物營養元素分類－依據含量多寡區分
含量與說明元素分類
，作物對氮、磷、鉀的需要量比較0.1-5.0%大量元素N,P,K,C,H,O,
）
巨量元素（大，土壤中的有效含量常不夠作物生長所Ca,Mg,S
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0.1-2,000mg/kg
微量元素Fe,Mn,Cu,Zn,
B,Mo,Cl,Co,Ni
植物營養元素分類－依據移動性區分
說明元素分類
老組容易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，鎂、、磷、鉀、動移性氮織中所含的該要素即轉移至新組織要素氯非移動硫、鈣、鐵、錳、不易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，老組性要素銅、鋅、硼織中所含的該要素無法移出供新生組織使用
2
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）
土壤吸收途徑元素被吸收型態（mg/kg）
乾基鮮基────────
2--空氣、水碳、、CCO180,000CO450,000HCO20,000454,000332-空氣、水氧、、OCO700,000H490,000
O450,000OH410,00022+水、水蒸氣氫－、H100,00060,000HO55,000H2+--、、、水、土壤、空氣、葉氮、NONHNH15,000
1,000
NO30,000
3,000
N
2433、尿素、胺基酸、生ON面、微生物x物固氮
-2-、低分子水、土壤、葉面磷、P700HPO2,000HPO12,300650424量有機磷
+水、土壤、葉面鉀14,00010,00014,000KK3,000
2+水、土壤、葉面鈣13,700Ca18,0003,0005,000Ca
2+水、土壤、空氣、葉鎂5,0003,200700MgMg2,000
面
2-2-水、土壤、葉面、、、硫SO700500SO3,400SSO1,000SO32432+3+水、土壤、葉面、鐵Fe140Fe20038,000Fe100
2+水、土壤、葉面錳Mn5010630850Mn
2+水、土壤、葉面銅CuCu201462
2+水、土壤、葉面鋅Zn20Zn316050
主要：
硼水、土壤、葉面B
H50
10
BO1
20
33
2--、次要：
、BOBOH37422--HBO、BO332-水、土壤、葉面鉬Mo
0.2MoO0.10.9242+Ni0.1-1鎳Ni*
-Cl100
氯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。
3
人體內所含的主要化學元素（共有29種）及其功能
存在位置和功能質量%分類元素
水及有機物的成分大65O
量有機物的成分18C
元水、有機物及無機物的成分10H
素有機物及無機物的成分3N
骨骼成分；與酵素、肌腱有關1.5Ca
與細胞合成、能量轉移、遺傳物質有關1.2P
+K細胞流質內有0.2K
-細胞內外都有Cl0.2Cl
蛋白質及某些有機物的成分0.2S
+細胞流質外有Na0.1Na
某些酵素的成分0.05
Mg
含於血紅素、肌血球素和蛋白質中，參與電子轉移反微<0.05Fe
）一單元的血紅素可攜帶四個氧分子應。
量（元胰島素及許多酵素的成分<0.05Zn
素含於維生素B，參與碳水化合物、脂肪和蛋白質的新<0.05Co
12陳代謝。
（把養分轉變成生理所需的能量）
某些酵素的成分，幫助Fe的儲存，與紅血球、血色素<0.05Cu
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
含於甲狀腺激素，甲狀腺激素不足，影響新陳代謝，使<0.05I
幼童發育不良，智能低下；使孕婦流產；造成大脖子某些酵素的成分Se<0.01
含於牙齒及骨骼，影響牙齒和骨骼發育F<0.01
某些酵素的成分Ni<0.01
某些酵素的成分Mo<0.01
含於關節組織中Si<0.01
與碳水化合物的新陳代謝有關，幫助胰島素控制血糖，Cr<0.01
與控制膽固醇有關許多酵素反應的必需元素Mn
<0.01
*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。
4
主要營養元素在植體存在型態及功能為何？
功能缺乏徵狀常用肥料種類（%）
植體內存在型態元素
光合作用中被同化；呼吸作用中被釋放-澱粉、脂肪、醣類、碳-
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-水、澱粉、脂肪、醣氫-
中葉綠體分解水而生成類、蛋白質、纖維
呼吸作用不可缺少；水和二氧化碳的組成元素-氧水、澱粉、脂肪、醣-
類、蛋白質、纖維
是合成蛋白質和（DNA）核糖核酸（RNA）和去氧核糖核酸蛋白質、胺基酸、核硫酸銨（21）、尿素（46）、植株矮小、早熟、提早氮
決定遺傳特性的物質基礎。
植物體內的遺傳資訊靠去氧老化、生長速率降低、酸銨酸、酶、葉綠素、維硝酸鉀（14）、硝、硝（21）（35）、氰氮化鈣生素、生物鹼、生長核糖核酸傳遞老葉黃化
酸鈣（15.5）、硝酸鈉（16）素、細胞分裂素
O腺漂呤核苷酸、核酸、葉深綠，生長點生長受參與碳水化合物、蛋白質、脂肪的代謝；加強光合作用磷P過磷酸鈣（含52（48-50）18），磷酸一銨和碳水化合物的合成與運轉；核酸是生長發育、繁殖和磷脂、阻且呈深紫紅色，新梢蛋白質、植素、遺傳變異的重要物質；提高果樹對外界環境的適應性；生長停滯，種子果實發酶磷脂與蛋白質是組成生物膜的基本物質育不良
+生長速率減低，嚴重時、硫O60）K激活酶的活性；促進光合作用鉀K（氯化鉀含，提高二氧化碳的同化率；2由老葉開始出現黃化促進醣類、蛋白質的合成和運輸；調節細胞滲透壓；增（44）
與硝酸鉀（50）酸鉀和壞死現象強抗逆、抗病蟲能力
5
功能缺乏徵狀元素常用肥料種類（%）植體內存在型態
細胞壁和細胞膜的主成分；多種酶的活化劑；調節介質死受害生長點最先硝酸鈣、生石灰、熟石果膠鈣鈣（細胞壁）、草的生理平衡；細胞之間的中膠層含有多量的鈣，與果實亡，芽的頂端或基部嫩）、檸檬酸灰、碳酸鈣、氯化鈣、酸鈣（液泡軟硬關係密切。
鈣是調節細胞膜通透性最重要的陽離子葉扭曲石膏、蚵殼-、?
（鈣、植素種子）2+Ca澱粉酶、鎂白雲石粉、硫酸鎂、氯葉綠素（葉片）、植素由老葉開始，葉肉變促進光合作用；增強碳水化合物、氮素的代謝；促進脂2+Mg種子）、酶、（黃，嚴重時會變紅，有化鎂、氧化鎂、鉀鎂肥與C的合成；許多酵素的活化元素肪、維生素A時有壞死斑點，葉尖及葉緣向上捲，莖部細小
Methionine,cysteine,cystine等氨基酸的組成分；維生素蛋白質合成受阻，新葉、酶、、硫硫酸鉀、硫黃、過磷酸蛋白質胺基酸B的成分；促進葉綠素的形成；參與固氮和光合作用過黃化或有黃斑，但不會維生素、特殊香味硫鈣、硫酸銨、硫酸鈣1脂化合物壞死，常與缺氮相混程；洋蔥、白菜類等特殊氣味的多環油的成分
鐵檸檬酸鐵、酒石酸鐵、血紅蛋白、鐵硫蛋葉片黃化，首先在植株許多反應的催化劑；葉綠素的合成中扮演重要角色；參硫酸亞鐵、氯化鐵、的頂端幼嫩部位表現與呼吸與光合作用電子傳遞白、細胞色素、酶
Fe-EDTA出來2+4+新葉葉肉黃化，葉脈仍脂肪合成時酶的活化劑；參與光合作用；調節植體內氧Mn、錳酶、硫酸錳、氯化錳Mn化還原電位爲綠色
參與光合作用；影響木質化過程；影響花粉的形成和受+2+新葉黃化，出現壞死斑CuCu酶、、銅硫酸銅精作用；參與氧化還原反應點，葉尖發白，枝條彎曲，枝頂生長停止枯萎
6
功能缺乏徵狀元素常用肥料種類（%）植體內存在型態
和的合成；酶的活化劑；影響參與色氨酸和2+DNAIAA新生枝條葉片狹小，枝-Zn硫酸鋅、氧化鋅、碳酸酶、鋅鋅、蛋白質的合成；影響碳水化合物的代謝RNA-植酸複合物條纖細，節間縮短鋅、鉗合鋅
硼砂及硼酸醇化合物生長點發育受阻，頂芽細胞壁半纖維素的組成分；增強光合作用，促進碳水化硼
合物的合成和運轉；促進繁殖器官、分生組織的正常發和花蕾枯死，受精不正常，落花落果嚴重育；促進豆科固氮；增強抗逆能力參與固氮和硝酸還原；影響花粉的形成；影響碳水化合鉬鉬酸銨、鉬酸鈉硝酸還原酶、固氮酶
的合成物的合成和運輸；促進維生素C參與光合作用；調節氣孔開關維持滲透壓）（-棕櫚科植物缺氯，樹幹氯Cl-
增粗受阻，葉部出現黃褐色斑點
影響氮素代謝尿素酶、脫氫酶鎳-
7
微量元素在植體內的角色為何？
功能參與元素
光合作用與代謝過程中電銅、鐵、鉬子載體、氧化還原反應鋅、錳酵素與受質之間的橋樑細胞分裂、水分吸收、糖硼類運送固氮酵素鉬、鐵硝酸還原酵素鉬鎳尿素酶
鋅蛋白質、植物生長素合成
光合作用、呼吸作用、鐵的利用、細胞壁木質化氮素轉變合成葉綠素形成、蛋白質、核酸合成光合作用、呼吸作用、氮素代謝光合作用、根的生長固氮作用
功參與元
鉬、
植物的有益元素有那些？
其功效為何？
有些非必需元素，為某些植物正常生長所必需，但缺乏為所有植物必需之試驗證據，其存在可使該植物生長更佳或更具營養價值，稱為有益元素。
植物的一些有益元素（Marschner,1995）
元素含量（mg/kg）主要受益植物主要功效
5禾本科植物（水稻）、甘增加植物體硬度，抗病蟲害矽100.1-1?
蔗、竹、矽藻、木賊
喜酸植物（茶樹）鋁、蕨類提高茶汁品質0.5-5
合成，固氮酵素的成分B鈷豆科固氮植物、蕃茄維生素0.02-0.5
12CAM（紅龍果）或CAM植物光合途徑，C（玉米）、4C參與鈉100.001-4?
44植物、黎科（甜菜）、芹代替鉀參與細胞滲透調節，對部分菜、蕪菁酵素具有激活作用
動物必需元素塊根類植物（山藥）鍺-
綠藻）促進氮素代謝，促進鐵的吸收釩（一般植物0.02-0.5
一般植物硒）動物必需元素（紫雲英0.01-0.6
褐藻碘
C：
甘蔗、玉米、高粱及大部分雜草；CAM：
多肉植物、仙人掌及鳳梨48
土壤、肥料、植物體成分含量的表示法和單位？
肥料、土壤、土壤溶液及植物組織中的養分含量，有多種表示法，其間差別很大，不可不知。
同學需熟知各種表示法及其間的轉換。
成分表示法成分的意義
N,S,Fe,Mn,B,Zn,（肥料如肥料成分是品氮、硫和微量元素以元素態表示表示，鉀、鈣、鎂、矽用氧化O）），磷用磷酐（PMn等也是計質指標，52描述（%））MgO,SiO表示，通常用百分率O,CaO,（K算肥料用量的物22成分含量依據
+--N,B,-N,NONH如P,分土壤中有效養分有用元素態（土壤土壤有效養34Fe,Mn,Cu,Zn等）或同肥料成分（如PO,KO,CaO,子或交換性離252MgO,SiO）表示，通常元素態單位用百萬分之一是土壤肥，濃度2（mg/kg），同肥料成分表示則為毎公頃的公斤數（kg/ha）力指標
或每英畝的磅數（lb/A）
土壤中交換性養分有用元素態（如K,Ca,Mg,Na等）或O,CaO,MgO）表示，通常元素態單位K如同肥料成分（2用百萬分之一（mg/kg）或每公斤的毫當量數（me/kg）或每公斤的毫莫耳數（mmol/kg）或每公斤的分莫耳數（cmol/kg），同肥料成分表示則為毎公頃的公斤數（kg/ha）
或每英畝的磅數（lb/A）
溶液營養液濃度是溶液中的成分以每千公升溶液中化合物的克數（g/1000L）、每公升溶液中離子的毫當量數（me/L,mN）、方配製養液配每公升溶液中離子的毫莫耳數（mmol/L,mM）或每公升的基礎
溶液中元素的毫克數（mg/L,ppm）表示
植物評斷養分豐缺大多以元素態表示，大量元素用百分率（%）或千分之一（g/kg），微量元素用百萬分之一（mg/kg）；植體硝酸鹽含的指標組織---N）表示，單位為百（NO）或硝酸態氮（NO量用硝酸鹽33萬分之一（mg/kgfreshbasis）或百分率（%drybasis）
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升级会员 