植物营养元素的生理功能和作用

    植物正常生长需要17种营养元素，他们之间的相互作用和功能是不可替代的。有些农民朋友常抱怨说：“今年氮肥没少施，可是增产效果并不理想”。如何解开这个迷呢？充分理解“在植物生长发育过程中具有同等重要的和不可替代的关系”这一植物营养学原理，对于合理施肥实现高产、优质、****综合目标具有十分重要的指导意义。尽管植物对各种营养元素的需要量差异很大，但它们各自负担的营养生理功能却是独特的。农民知道了这个营养学原理以后，今后就不应该再偏施某种养分了。

    现在，就14种要靠人工施肥来完成的营养元素（除碳C、氢H、氧O来源于自然界的3种养分）之间，各自不同的功能和作用做些简单介绍。

    1、氮（N）的生理功能和作用。

    氮是植物体内许多重要有机化合物的组成成分，例如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱、****等都含有氮素。

    （1）、合成生命存在的基础物质。在所有生物体内，蛋白质**为重要。它是构成原生质的基础物质。蛋白质在含有氮素，在植物生长发育过程中，细胞增长和分裂，以及新细胞的形成都必需有蛋白质参与，蛋白质的重要性还在于它是生物体生命存在的形式，一切动、植物的生命存在于蛋白质不断合成和分解动态变化中。如果没有氮素，就没有蛋白质，也就没有生命了，所以氮素被称为生命元素。

    （2）、构成核酸和核蛋白。核酸也是植物生长发育和生命活动的基础物质，通常核酸在细胞内与蛋白质结合，以蛋白质的形式存在，它们在植物生活和遗传变异过程中有特殊作用。

    （3）、叶绿素的组成成分。众所周知，绿色植物有赖于叶绿素进行光合作用，而叶绿素中就含有氮素。试验证明，叶绿素的含量往往直接影响光合作用速率和光合产物。缺氮时，植物体内叶绿素含量下降，叶片黄化，光合作用强度减弱，光合产物锐减，从而使作物产量明显下降。

    （4）、许多酶的组分。酶是体内代谢作用的生物催化剂。植物体内许多生物化学反应的方向和速度均由酶系统所控制。缺少相应的酶，代谢作用就不能顺利进行。可以说，供氮状况直接关系到作物体内各种物质的合成与转化。

    （5）、氮素也存在于一些维生素、生物碱和细胞色素之中。这些含氮化合物在植物体内含量虽不多，但对调节某些生理过程却很重要。例如细胞分裂素可促进植株发生侧芽和增加禾本科植物的分蘖，并能调节胚乳细胞的形成，有明显增加粒重的作用。此外，细胞分裂素还可以延缓和防治植物器官衰老，延长蔬菜和水果的保鲜期。

    总之，（1）、氮对植物生命活动以及作物产量和品质均有极其重要的影响。（2）、合理施用氮肥是获得作物高产的有效措施。

    2、磷（P）的生理功能和作用。

    磷对植物生长的重要性并不亚于氮。它至少有3大功能。

    （1）、植物体内重要化合物的组分。磷是通过磷酸酯搭桥把各种物质结构连接起来形成一系列重要有机化合物。

    例如：磷是核酸和核蛋白的重要组分，而它们又是核蛋白是细胞核和原生质的主要成分。它们是保持细胞结构稳定，进行正常分裂、能量代谢和遗传所必需的物质。核酸是核蛋白的重要组分，它们都含有磷酸。磷酸即是基因信息的载体，又是生命活动的指挥者。它在植物个体发育、生长、繁殖、遗传、变异等生命过程中起着极为重要的作用；磷脂是构成生物膜的重要物质，生物膜具有多种选择性功能。它对植物与外界介质进行物质交流、能量交流和信息交流有控制和调节作用；三磷酸腺苷（ATP）是高能含磷化合物，能量的传递者，ATP能为生物体内物质合成、吸收养分、运动等提供能量；植素食植物体内磷的一种储存形式，植素参与调节籽粒灌浆和块茎生长过程中淀粉的合成。当作物接近成熟时，它能促进淀粉的合成，种子萌发时，它又可释放出磷酸供幼苗利用，由此可见，植素的形成和积累既有利于氮肥的合成，又可为后代储备必要的磷源。

    （2）、积极参与体内的代谢作用。在植物进行光合作用和呼吸作用时，都必需有磷参加，光合产物的运输也离不开磷。磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组分，缺磷时氮素代谢明显受阻。脂肪代谢也与磷有关。糖是合成脂肪的原料，糖的合成和转化都需要磷。与脂肪代谢密切相关的辅酶A就是含磷的酶。

    （3）、磷具有提高抗逆性和适应外界环境条件的能力。磷能提高植物细胞中原生质胶体的持水能力，减少细胞失水，从而提高植物的抗旱性。同时还能增加细胞中可溶性糖和磷脂的含量，因此它也能提高植物的抗寒能力。越冬蔬菜增施磷肥，可减轻冻害，****越冬。此外，植物体内所含的无机磷酸盐，能形成缓冲系统，从而使细胞原生质具有抗酸碱变化的能力。

    总之，磷在植物生命活动中具有3大功能，其重要性不亚于氮素。在缺磷的土壤上，合理施用磷肥有利于作物增产。

    3、钾（K）的生理功能和作用。

    钾是高等作物普遍需要的一价金属阳离子。在植物体中，钾以离子形态存在，在体内移动性很强，具有大量积累在细胞质的溶质和液泡中的特点。这就决定了它有多方面的重要作用。

    （1）、促进叶绿素的合成，参与光合作用产物的运输。钾能促进光合作用产物向储藏器官的运输，特别是对于没有光合作用功能的器官，它们的生长和养分的储藏，主要靠地上部所同化的产物向根和果实的运输，例如马铃薯、萝卜、胡萝卜等以块茎、块根为收获物的蔬菜在缺钾条件下，虽然地上部生长的很茂盛，但往往不能获得很满意的产量。

    （2）、有利于蛋白质合成。钾是多种酶的活化剂，钾能促进蛋白质合成。供钾不足时，植物体内蛋白质的合成下降。当严重缺钾时，植物组织中原有的蛋白质有可能被分解，引起氮素代谢紊乱。

    （3）、增强豆科作物根瘤菌的固氮能力。在家充足的条件下，有更多的光合产物向根部运输，从而保证了根瘤菌对能量和氮素营养的需求。

    （4）、增强抗逆性。钾不仅能提高植物的抗寒、抗旱、抗病、抗盐以及抗倒伏的能力，而且还可以提高抵御外界恶劣环境的忍耐力。因此，钾有“抗逆元素”之称。

    （5）、改善产品品质。钾对改善蔬菜品质不仅表现在提高产品的营养成分上，而且也表现在能延长产品的储存期，以及减少在运输过程中的损伤。钾能使蔬菜有更好的外观，汁液含糖量和酸度都有所改善，使产品风味更浓，****提高产品的商品价值。

    （6）、调节叶片气孔的运动，有利于植物经济用水。气孔张开和关闭可控制在作物的蒸腾作用，减少水分的散失，尤其在干旱的条件下更有重要意义。

总之，在植物体中，钾以离子的形态存在，在体内移动很强，其生理作用是多方面的。这一点与氮、磷有所不同。钾在植物生命过程中有着重要作用，素有“抗逆元素”和“品质元素”之称。在逆境条件下，更容易表现出钾的独特功效。科学施用钾肥在平衡施肥中极为重要，不可忽视。

    4、钙(Ca)的生理功能和作用。

    (1)、植物细胞质膜和细胞壁的组成成分。细胞质膜能防止细胞液外渗；钙也是构成果胶酸钙不可缺少的物质。果胶酸钙存在于细胞壁中，它使细胞联结，既能稳定细胞壁，又可使植物的器官和组织具有一定的机械强度。果胶酸钙对根系的发育也有明显作用。缺钙时，根系在几小时内就会停止延伸。这是由于缺钙破坏了细胞之间的粘结力所致。

    （2）、酶促作用。钙是某些酶的活化剂，例如它能提高淀粉酶的活性；它还参与离子和其他物质的跨膜运输。此外，钙还有协调阴阳离子平衡和渗透调节作用。

    （3）、中合酸性和****的作用。钙可与草酸结合形成草酸钙，有中和细胞液酸性，从而有****的作用。

    5、镁（Ｍｇ）的生理功能和作用。

    （1）、叶绿素的组分。镁是叶绿素的组成成分，缺镁时，不仅植物合成叶绿素受阻，而且会导致叶绿素结构严重破坏。对于高等植物来说，没有镁就没有了叶绿素，也就不存在光合作用。

    （2）、酶的活化剂及酶的构成元素。由镁活化的酶类大约有几十种。在植物体内各项代谢和能量转化等重要生化反应中，都需要镁参加。镁是糖代谢过程中许多酶的活化剂，镁能促进磷酸盐在体内的运转，参与脂肪的代谢和促进维生素A和维生素C的合成。

    （3）、参与蛋白质合成。缺镁时，蛋白质含量下降，非蛋白态氮的比例增加，从而抑制蛋白质的合成，在蛋白质的合成过程中，氨基酸的活化，多肽链的启动和延长，都需要有镁离子参与。镁能****谷氨酰胺合成酶，因此镁对氮素代谢有重要作用。

    （4）、稳定细胞酸碱度。在细胞质代谢过程中，镁有稳定细胞液PH值的作用。

    6、硫（S）的生理功能和作用。

    它是蛋白质的组成成分。因为有3种氨基酸中含硫，缺硫时蛋白质形成受阻；硫还参与植物体内的氧化还原过程。

    （1）、参与蛋白质合成和代谢。硫也是生命物质的组成元素。植物体内有3种含硫的氨基酸，没有硫就没有含硫的氨基酸，作为生命基础物质的蛋白质也就不能合成。这表明硫和生命活动关系密切。硫能提高豆科作物的固氮效率。

    （2）、参与体内氧化还原过程。植物体内存在着一种极其重要的生物氧化剂，即谷胱甘肽。它在植物呼吸作用中起重要作用。

    （3）、是某些酶的成分。在一些酶中也含有硫，如脂肪酶、脲酶都是含硫的酶。

    （4）、影响叶绿素形成。硫虽然不是叶绿素的组成成分，但缺硫时往往使叶片中的叶绿素含量降低，叶色淡绿，严重时变为黄白色。

    （5）、硫也是许多挥发性化合物的结构成分。这些成分使葱头、大蒜、大葱和芥菜等蔬菜具有特殊的气味。因此种植这种蔬菜时，适当施用含硫肥料对改善其品质是非常重要的。

应该指出：在重视氮磷钾化肥使用的同时，也应关注中量营养元素的补充，以便解决一些因缺乏中量营养元素而引发的生理病害；南方酸性土壤易缺硫，而北方石灰性土壤上存在生理性缺钙问题，应予重视。

    7、微量元素有哪些生理功能和作用。

    微量元素有铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯（Cl）、镍（Ｎｉ）８种，它们的生理功能和作用可归纳为以下几个方面。

    （1）、某些酶的成分。除硼、氯以外，大多数微量营养元素都是某些酶组成成分。如细胞色素氧化酶，过氧化氢酶，过氧化物酶都含铁；锰是某些脱氢酶、羟化酶、激酶、氧化酶的成分；铜是多种氧化酶的成分；锌是碳酸酐酶的成分；钼是硝酸还原酶的成分；镍是脲酶的成分。

    （2）、微量营养元素积极参与植物体内碳水化合物和蛋白质的代谢作用。如硼能促进碳水化合物的运输，有利于蛋白质的合成。并能促进籽粒的受精作用；锰能促进氨基酸合成肽，有利于蛋白质的合成，也能促进水解生成氨基酸，并运往新生的组织和器官；锌与碳水化合物的转化有关，也能促进蛋白质的合成；铜对氨基酸活化及蛋白质合成有促进作用；以及钼能促进豆科作物固氮。

    （3）、参与叶绿素合成，有稳定叶绿素的作用。铁是合成叶绿素时所必需的，植物缺铁会导致叶绿体结构破坏；锰直接参与光合作用过程中水的光解；叶绿体中含有较多的铜，它不仅与叶绿素合成有关，而且能提高叶绿素稳定性，避免叶绿素过早地被破坏。

    （4）、参与体内的氧化还原反应。铁与有机化合物结合以后，能提高其氧化还原能力，以调节体内氧化还原状况；铜是植物体内很多氧化酶的成分，它以酶的方式积极参与体内氧化还原反应；锰参与氧化还原反应，影响硝酸还原作用。

    （5）、促进生物固氮。钼能促进豆科作物固氮。豆科作物缺钼表现为根瘤发育不良，根瘤少且小，降低固氮能力。铜对共生固氮作用也有影响，当植物缺铜时，根瘤内的末端氧化酶的活性降低。

    （6）、促进******官的发育。硼对******官的发育有特殊的作用。它能刺激植物花粉的发育和花粉管的伸长，有利于受精。甘蓝性油菜的“花而不实”，小麦的“穗而不实”，棉花的“蕾而不花”，花生的“有壳无仁”以及果树的坐果率低、果实畸形都是缺硼的表现。

    此外，氯是一种特殊的矿质营养元素，它普遍存在于自然界。在已知的8种必需的微量元素中，植物含氯量****。它的作用有参与光合作用；调节气孔运动；抑制病害发生等。

    特别提示：尽管作物对微量营养元素的需要量很少，但它们所起的生理功能却很重要；目前全国农田缺乏微量元素的面积有逐年增加的趋势。但是微肥的科学施用尚未引起广大农民足够的重视。从养分平衡和平衡施肥的角度来看，科学施用微肥将是进一步提高作物产量和解决生理性病害的重要措施。