1、第十章 植物營(yíng)養(yǎng)(Plant Nutrition) 植物科學(xué)研究所陳益明老師 2003.10.16一、一般概述一、一般概述1.約有50種元素被鑑定出存在於植物體中，但約17種是屬於植物之必要的礦物營(yíng)養(yǎng)元素（essential nutrients），所謂必要營(yíng)養(yǎng)元素是指缺少時(shí)，植物無(wú)法完成生活史（life cycle）。 一、一般概述2.多量營(yíng)養(yǎng)元素（macronutrients）及微量營(yíng)養(yǎng)元素（micronutrient）： C, H, O, N, P, K, S, Mg, Ca等9種元素，在植物體中的需求量相當(dāng)多，佔(zhàn)植物乾重量之0.1%0.3%，故稱(chēng)為多量元素。微量營(yíng)養(yǎng)的元素Fe, Cu,

2、Mn, Zn, Mo, B, Ni, Co, Si, Cl等，佔(zhàn)約植物乾重量之0.1%以下，稱(chēng)為微量營(yíng)養(yǎng)元素。每一種元素在自然界中被植物吸收，它在植物體內(nèi)都具有特殊的功能。一、一般概述利用砂耕法(sand culture)或水耕法(hydroponic culture)研究植物必要礦物營(yíng)養(yǎng)元素，缺乏某一必要礦物營(yíng)養(yǎng)元素將會(huì)產(chǎn)生病徵(symptoms) 一、一般概述各種礦物營(yíng)養(yǎng)元素在植物體內(nèi)都扮演不同的生化及生理功能，例如K+，Na+等會(huì)影響細(xì)胞的滲透性的溶質(zhì)(solutes)，有些則是酵素的輔因子(cofactors)，影響酵素的活性，例如Mg+，有些則是化合物之組成分之一，如Mg+是葉綠素的

3、成分之一(Table37.1)。適當(dāng)?shù)氖┓什坏梢蕴岣咿r(nóng)作 物的產(chǎn)量，亦可提高品質(zhì)。 二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 (一) 土壤的特性是決定陸地上生態(tài)系的關(guān)鍵環(huán)境因子: (1)土壤的構(gòu)造、化學(xué)組成及其物理特性(Soil texture and composition of soil)是決定某一地區(qū)可生長(zhǎng)那些植物之主要因素。土壤粒子與植物根部接觸的表面，是永續(xù)陸地生態(tài)系中營(yíng)養(yǎng)循環(huán)的主要決定因素。 二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 (2)土壤是由經(jīng)千萬(wàn)年由巖石母質(zhì)風(fēng)化而來(lái)的，土壤是由：土壤顆粒，生物屍體、落葉殘枝之腐質(zhì)物（humus），微生物，藻類(lèi)，昆蟲(chóng)，蚚蚓，線(xiàn)蟲(chóng)

4、，植物的根系，附著於土壤顆粒表面的水分與溶於水中的礦物營(yíng)養(yǎng)元素所組成。 二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 (3)土壤顆粒具有膠體物質(zhì)之特性，其表面帶有負(fù)電荷可吸附離子，土壤粒子內(nèi)含有陽(yáng)離子，因此水中的溶質(zhì)會(huì)與土壤內(nèi)的離子交換，供應(yīng)植物吸收之用。二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 (4)土壤溶液中含有各種不同的陰、陽(yáng)離子，例如NO3-、H2PO4-、SO4-2、K+、Mg+2、Ca+2等等，這些礦物養(yǎng)分可藉由不同的機(jī)理被植物的根部吸引。二、土壤在植物營(yíng)養(yǎng)上扮演之角色 (二)土壤的保護(hù)是走向永續(xù)農(nóng)業(yè)（sustainable agriculture）必要的一大步(Soil conservation is

5、one step toward sustainable agriculture)1.適當(dāng)?shù)氖┓?fertilizers)。2.必要的灌溉(irrigation)。3.減少農(nóng)地與林地受損（erosin）。三、 細(xì)菌與植物之固氮作用（nitrogen fixation） 三、 細(xì)菌與植物之固氮作用 (一)空氣中含有78N2是人類(lèi)重要的天然資源。在大自然界中除了用化工的方法生產(chǎn)氮肥外，在大自然界中有多種能固氮的細(xì)菌，有些是非共生的，例如固氮菌（Azobacter）等，有些則與植物共生者，例如根瘤菌（hizobium）等，以根瘤菌為例，它可將空氣中的氮經(jīng)由固氮酵素（nitrogenase）的作用固定成

6、氮，其化學(xué)反應(yīng)如下：2+8e+8H+16ATP2NH3+H2+16ADP+16Pi三、 細(xì)菌與植物之固氮作用 (二)根瘤菌與豆科植物之根部形成根瘤（root rodule），參閱圖37.10。 1.根瘤菌如何侵入根毛及產(chǎn)生根瘤的過(guò)程。 2.固氮酵素及其基因，參閱Fig.37.13。四、菌根 (mycorrhizae)：土壤微生物與植物共生(symbiosis)四、菌根 ：土壤微生物與植物共生 (一)菌根 (mycorrhizae)是真菌與根部的結(jié)合，可促進(jìn)植物的營(yíng)養(yǎng)： 1.外菌根 (ectomycorrhizae) 2.內(nèi)菌根 (endomycorrhizae) (二)菌根與根瘤在演化上是有關(guān)

7、聯(lián)性 (mycorrhizae and root nodules may have an evolutionary relationship) 五、營(yíng)養(yǎng)的適應(yīng)性 (nutritional adaptions) ：被植物寄生(parasitism) (predation)五、營(yíng)養(yǎng)的適應(yīng)性(一)寄生植物從其他植物體攝取 (extract) 植物營(yíng)養(yǎng)，例如(Fig.37.15) (a)兔蕬子(Dodder) (b)水晶蘭(Indian pipe) ，生長(zhǎng)在加州雨 久花(pickle weed)上 五、營(yíng)養(yǎng)的適應(yīng)性(二) 寄生植物 (epiphytes)：它是自營(yíng)性植物 (autotrophic plants)，可自己行光合作用，但著生在其他植物體表面上。五、營(yíng)養(yǎng)的適應(yīng)性(三)肉食性植物 (carvivorous plants)： 例如捕蠅草 (Venus flytrap) 六、參考資料 1.Campbell, NA and Reece, JB(2002) Biology(6th, ed), chap.36 pp.746. publishing by Benjamin Cumming.