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植物营养要素

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Key Elements for Plant Nutrition

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盆栽植物多年不换盆不施肥 也许就会出现令人苦恼的迹象 比如叶子发黄 与所有生物一样 植物也需要特定营养 才能繁殖、光合作用和维持体内稳态 植物旺盛需要何种养分? 健康的植物需要有机的碳基化合物以及 无机养分 一般称为矿物质 支持一棵植物所有生化需求的养分 大概有17种 这些元素叫做必需营养素 没有其它元素能替代基本营养素 没有它们 植物便无法完成生命周期 这些养分当中有 碳、氮和氧 均可取自大气和水 多数植物获取其余的必需营养素 都是从自身扎根的土壤 必需营养素分为两大类 大量营养素和微量营养素 大量营养素包括碳、氢、氧、氮 磷、钾、钙、镁和硫 植物需要相对大量的这些元素 碳约占植物干质量的45% 也是蛋白质、核酸和碳水化合物的 关键组分 氮同样是核酸、 蛋白质和光合色素 叶绿素的 关键组分 钾对调节气体交换至关重要 气体交换则是光和作用的关键过程 植物所需的少量必需营养素 叫做微量营养素 微量元素氯、铁 锰、硼、锌、 铜、镍、和钼 都是植物正常运作所需的 有些微量营养素起着辅因子的作用 辅因子是帮助酶正常工作的一种物质 例如 铁是线粒体和叶绿体中的 酶的辅因子 如果植物缺少某种必需营养 就会表现出缺绿症或叶子发黄之类症状 具体是缺乏哪种营养通常可通过 检查植物外观和土壤养分含量 来确定 虽然必需营养素所占的植物重量 相对比较小 却对植物的生长和 体内稳态至关重要

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植物营养要素

像所有生物体一样,植物需要有机和无机营养素才能生存、繁殖、生长和保持平衡。为了识别对植物功能至关重要的营养物质,研究人员利用了一种叫做水培的技术。在水培培养系统中,植物生长在含养分的水性溶液中——不含土壤。至少有17种营养物质被确定为植物必需的基本元素。植物从大气、土壤和水中获取这些元素。

植物需要9种必需的营养物质——统称为宏量营养素。宏量营养素包括碳、氧、氢、氮、磷、硫、钙、镁和钾。关键的植物化合物,如水、蛋白质、核酸和碳水化合物,含有宏量营养素。宏量营养素也调节细胞过程。例如,钾调节气体交换的气交换的气孔的打开和关闭。

植物需要微量营养素的量较小。其中包括氯、铁、锰、铜、锌、铜、镍和硅。许多微量营养素作为辅助因子发挥作用,使酶的活性。因此,没有微量营养素,植物无法执行关键功能。

植物出现必需的营养缺乏可能表现出症状,如干燥和发黄的叶子。老叶和幼叶容易有明显的营养缺乏。例如,植物的较年轻的叶子通常比较老的叶子受到缺铁的影响越大。

有效治疗植物的营养缺乏是农业和环境做法的一个组成部分。例如,光学传感器用于测量土壤中的氮含量。氮对植物至关重要,但过量使用含氮肥料(即保持土壤氮含量超过植物吸收量)会对生态系统功能产生负面影响,并可能导致全球变暖。

Suggested Reading

Padilla FM, Gallardo M, Peña-Fleitas MT, de Souza R, Thompson RB. Proximal Optical Sensors for Nitrogen Management of Vegetable Crops: A Review. Sensors (Basel). 2018 Jun 28;18(7). [Source]

Rouached H, and Phan Tran LS. Regulation of Plant Mineral Nutrition: Transport, Sensing and Signaling. Regulation of Plant Mineral Nutrition: Transport, Sensing and Signaling. Int J Mol Sci. 2015 Dec; 16(12): 29717–29719. [Source]