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第十章 植物營養 (Plant Nutrition). 植物科學研究所 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養元素( essential nutrients ),所謂「必要營養元素」是指缺少時,植物無法完成生活史( life cycle )。 . 一、一般概述. 2. 多量營養元素( macronutrients )及微量營養元素( micronutrient ):

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Presentation Transcript
plant nutrition

第十章 植物營養(Plant Nutrition)

植物科學研究所

陳益明老師

2003.10.16

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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養元素(essential nutrients),所謂「必要營養元素」是指缺少時,植物無法完成生活史(life cycle)。

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一、一般概述

2.多量營養元素(macronutrients)及微量營養元素(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多,佔植物乾重量之0.1%~0.3%,故稱為多量元素。
  • 微量營養的元素──Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Ni, Co, Si, Cl等,佔約植物乾重量之0.1%以下,稱為微量營養元素。每一種元素在自然界中被植物吸收,它在植物體內都具有特殊的功能。
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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養元素,缺乏某一必要礦物營養元素將會產生病徵(symptoms)
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一、一般概述
  • 各種礦物營養元素在植物體內都扮演不同的生化及生理功能,例如K+,Na+等會影響細胞的滲透性的溶質(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++是葉綠素的成分之一(Table37.1)。
  • 適當的施肥不但可以提高農作 物的產量,亦可提高品質。
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二、土壤在植物營養上扮演之角色

(一) 土壤的特性是決定陸地上生態系的關鍵環境因子:

(1)土壤的構造、化學組成及其物理特性(Soil texture and composition of soil)是決定某一地區可生長那些植物之主要因素。土壤粒子與植物根部接觸的表面,是永續陸地生態系中營養循環的主要決定因素。

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二、土壤在植物營養上扮演之角色

(2)土壤是由經千萬年由岩石母質風化而來的,土壤是由:土壤顆粒,生物屍體、落葉殘枝之腐質物(humus),微生物,藻類,昆蟲,蚚蚓,線蟲,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養元素所組成。

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二、土壤在植物營養上扮演之角色

(3)土壤顆粒具有膠體物質之特性,其表面帶有負電荷可吸附離子,土壤粒子內含有陽離子,因此水中的溶質會與土壤內的離子交換,供應植物吸收之用。

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二、土壤在植物營養上扮演之角色

(4)土壤溶液中含有各種不同的陰、陽離子,例如NO3-、H2PO4-、SO4-2、K+、Mg+2、Ca+2……等等,這些礦物養分可藉由不同的機理被植物的根部吸引。

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二、土壤在植物營養上扮演之角色

(二)土壤的保護是走向永續農業(sustainable agriculture)必要的一大步(Soil conservation is one step toward sustainable agriculture)

1.適當的施肥(fertilizers)。

2.必要的灌溉(irrigation)。

3.減少農地與林地受損(erosin)。

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三、細菌與植物之固氮作用

(一)空氣中含有78﹪N2是人類重要的天然資源。在大自然界中除了用化工的方法生產氮肥外,在大自然界中有多種能固氮的細菌,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(Rhizobium)等,以根瘤菌為例,它可將空氣中的氮經由固氮酵素(nitrogenase)的作用固定成氮,其化學反應如下:

N2+8e-+8H++16ATP→2NH3+H2+16ADP+16Pi

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三、細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生根瘤的過程。

2.固氮酵素及其基因,參閱Fig.37.13。

mycorrhizae symbiosis

四、菌根(mycorrhizae):土壤微生物與植物共生(symbiosis)四、菌根(mycorrhizae):土壤微生物與植物共生(symbiosis)

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四、菌根 :土壤微生物與植物共生

(一)菌根(mycorrhizae)是真菌與根部的結合,可促進植物的營養:

1.外菌根(ectomycorrhizae)

2.內菌根(endomycorrhizae)

(二)菌根與根瘤在演化上是有關聯性(mycorrhizae and root nodules may have an evolutionary relationship)

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五、營養的適應性

(一)寄生植物從其他植物體攝取(extract) 植物營養,例如(Fig.37.15)

(a)兔蕬子(Dodder)

(b)水晶蘭(Indian pipe) ,生長在加州雨 久花(pickle weed)上

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五、營養的適應性

(二) 寄生植物 (epiphytes):它是自營性植物 (autotrophic plants),可自己行光合作用,但著生在其他植物體表面上。

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五、營養的適應性

(三)肉食性植物 (carvivorous plants): 例如捕蠅草 (Venus flytrap)

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六、參考資料

1.Campbell, NA and Reece, JB(2002)

Biology(6th, ed), chap.36 pp.746.

publishing by Benjamin Cumming.

2.Taiz L. and Zeiper E. (2002) Mineral nutrition. In:Plant Physiology. SinaUER Associates Inc. (U.S.A.) Chap5. p.67-86.