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课时4植物的矿质营养 一、植物必需的矿质元素 1概念：除以外，主要由从中吸收的元素 2研究方法：C、H、O根系根系土壤土壤溶液培养法溶液培养法 二、矿质元素的吸收 1吸收形式：以 的形式被吸收。 2吸收的主要部位：。 3吸收方式：。 4与植物吸收水分的关系：是两个 的过程。离子离子根尖成熟区根尖成熟区主动运输主动运输相互独立相互独立 1影响矿质元素吸收的因素有哪些？ 三、矿质元素的运输和利用 1运输途径：通过向上运输。 2运输动力：。 3利用 (1)以和形式存在的矿质元素可重复利用，如K和N、P、Mg。 (2)以形式存在的矿质元素不可重复利用，如Ca、Fe。导管导管蒸腾拉力蒸腾拉力离子状态离子状态不稳定化合物不稳定化合物稳定化合物稳定化合物 2落叶中哪些矿质元素的含量会明显减少，哪些矿质元素的含量基本不变？ 四、合理施肥 1原理：不同植物所需的不同，同一植物在 所需的矿质元素亦不相同。 2应用：根据植物的需肥规律，施肥。各种必需矿质元素各种必需矿质元素生长发育时期不同生长发育时期不同适时适量地适时适量地 思考探讨提示： 1温度、土壤含氧量及细胞膜上的载体数量。 2N、P、K、Mg的含量减少，Ca、Fe元素含量基本不变。 一、植物吸收矿质元素与吸收水分是两个相对独立的过程比较项目内容项目内容水分吸收水分吸收矿质元素吸收矿质元素吸收相对相对独立独立性性不同不同点点吸收状态吸收状态分子分子离子离子吸收原理吸收原理自由扩散自由扩散(渗透作渗透作用用)主动运输主动运输需载体蛋白质，需载体蛋白质，需需ATP吸收动力吸收动力浓度差和蒸腾拉浓度差和蒸腾拉力力细胞呼吸细胞呼吸凡影响细胞呼凡影响细胞呼吸的因素均可影响矿质元素吸的因素均可影响矿质元素离子的吸收离子的吸收吸收方向吸收方向水分从溶液浓度水分从溶液浓度低的一侧向浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透高的一侧渗透矿质元素离子从土壤溶液中矿质元素离子从土壤溶液中被吸收进入根被吸收进入根吸收部位吸收部位根尖成熟区根尖成熟区根尖成熟区、叶片根尖成熟区、叶片吸收特点吸收特点无选择性无选择性有选择性有选择性影响因素影响因素细胞液与外界细胞液与外界溶液的浓度差溶液的浓度差蒸腾作用强度蒸腾作用强度土壤含氧量土壤含氧量土壤温度土壤温度植物自身的遗传特征植物自身的遗传特征相关生理相关生理作用作用蒸腾作用蒸腾作用细胞呼吸细胞呼吸项目内容项目内容水分吸收水分吸收矿质元素吸收矿质元素吸收联系联系(为为何不完何不完全独立全独立)吸收部位相同吸收部位相同均为根尖成熟区表皮细均为根尖成熟区表皮细胞胞矿质元素必须溶解于水中才能被吸收和矿质元素必须溶解于水中才能被吸收和运输运输运输途径相同，都是从根毛运输途径相同，都是从根毛导管导管胞胞间连丝间连丝各细胞；各细胞；矿质元素被根细胞吸收后，又会影响细矿质元素被根细胞吸收后，又会影响细胞液浓度，从而影响根细胞对水分的渗透胞液浓度，从而影响根细胞对水分的渗透吸收；吸收；运输的动力都主要是蒸腾拉力运输的动力都主要是蒸腾拉力 1.(2009年大连模拟)用完全营养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定营养液中各种离子与试验开始时各种离子浓度之比，结果如图所示： 该试验结果不能说明() A植物根对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 B植物对离子的吸收有选择性 C植物对离子的吸收与溶液中离子的浓度有关 D水稻吸收Si的载体多 【解析】根据题中信息“两植物吸水速率相等”和柱状图可知，植物吸收矿质元素引起营养液中离子浓度发生了变化，说明吸收水分和吸收矿质离子是两个相对独立的过程；由柱状图可知，同一植物对不同矿质元素的吸收速率不同，说明植物对离子的吸收具有选择性；而离子吸收多少，与其根细胞膜上离子载体数目有关，水稻对Si的吸收明显增多，说明水稻根细胞膜上吸收Si的载体多；植物对离子的吸收是主动运输过程，与溶液中离子浓度没有直接关系。 【答案】C 2(2009年通化模拟)下图为水稻根细胞对Si的吸收速率和氧分压的关系图，分析此图信息并选出不正确的说法() A图中A、C两处用于根代谢活动的酶有很大的不同 BAB段，O2是限制根细胞对Si吸收速率的主要因素 C在C点以后，通过中耕松土，可进一步促进对Si的吸收而表现为M1的曲线 D氧分压为8时，AC曲线将演变为M2形态 【答案】C 二、影响矿质元素吸收的因素 1内因：载体的种类和数量 (2)在外界适宜条件下，植物对离子的吸收速度与相应的载体数量成正比。(如图) 2外因 土壤pH影响土壤溶液中矿质元素的存在形式，从而影响根的吸收。 相关曲线如下： (1)土壤通气状况(或培养液中含氧量)(如图甲) A点无氧呼吸为矿质离子吸收提供能量。 AB段表示在一定范围内，随O2增多，有氧呼吸加强，矿质离子吸收速率加快。 BC段限制矿质离子吸收速率的因素主要是载体数量。当横坐标表示细胞呼吸强度(或ATP)时 (2)土壤温度或pH(如图乙) 温度或pH主要通过影响与细胞呼吸有关的酶的活性从而影响矿质离子吸收速率。 (3)土壤溶液浓度(如图丙) AB段，载体未饱和，随离子浓度增大，吸收速率加快。 BC段，载体已饱和，限制因素主要是载体的数量。 CD段，离子浓度过高，根细胞渗透失水，影响了根细胞的正常代谢活动，离子吸收速率下降。 3图示植物根细胞在一定时间内吸收K与某些条件之间的关系。纵坐标表示K吸收速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态，则a、b、c、d四幅图的横坐标分别表示的条件正确的一组是() A载体数量、温度变化、氧气浓度、光照条件 B温度变化、光照条件、载体数量、氧气浓度 C光照条件、载体数量、氧气浓度、温度变化 D氧气浓度、温度变化、光照条件、载体数量 【答案】D (2009年四川卷)大气中CO2浓度升高引起的温室效应，可能改变土壤水分状况和矿质元素含量。为探究有关生态因子的变化对植物的影响，有人用同一环境中生长的两种植物，在温度、光照和水分等适宜条件下做了模拟试验，测得数据如下表。下列相关分析，不正确的是()项目项目物种物种355 molmol1的的CO2539 molmol1的的CO2不施磷不施磷肥肥施磷肥施磷肥/20 kghm2a1不施不施磷肥磷肥/20 kghm2a1施磷肥施磷肥净光合速率、净光合速率、molm2s1欧洲蕨欧洲蕨2.183.743.625.81石楠石楠1.376.765.4315.62蒸腾蒸腾比率比率/molmol1欧洲蕨欧洲蕨1.402.372.223.86石楠石楠0.250.660.712.10 *蒸腾比率：植物消耗1摩尔水，通过光合作用固定的CO2微摩尔数。 ACO2浓度升高和施磷肥都能促进两种植物的光合作用，施磷肥的效果更明显 B两种CO2浓度下，施磷肥对石楠光合作用的促进作用都大于欧洲蕨 C由试验结果可推测，干旱对欧洲蕨光合作用的影响大于石楠 D两种植物光合作用的最适CO2浓度都高于355 molmol1 【解析】本题以表格的形式提供了实验的设计思路和相关的实验数据，要求学生能根据表格中的信息分析得出相关的结论。本实验在温度、光照和水分等适宜条件下做了模拟试验，所以根本没有说明干旱因素对于植物生长的影响，所以C选项明显错误。其他的选项均可由表格分析直接得出。 【答案】C (2009年哈尔滨)农业谚语说：“锄头下面有水，锄头下面有肥。”意思是说经常松土能提高农作物的产量。你认为可能的原因是() 增强植物的呼吸作用，为矿质离子的吸收提供更多的能量有利于分解者的活动，提高光合作用速率有利于圆褐固氮菌的活动，增加肥力促进植物生长抑制反硝化细菌的作用，减少氮素损失促进根系吸收有机肥料，实现物质和能量的多级利用 AB C D 【解析】经常松土可以使植物根部土壤中氧气的含量充足，则植物的需氧生理活动及有益好氧细菌的活动持续保持高水平，使植物能够生长良好从而利于增产；植物根不能直接吸收有机肥料；反硝化细菌是厌氧菌，氧气充足能抑制其活动，减少土壤氮素流失。 【答案】C (1)增加土壤中O2含量，使根细胞有氧呼吸释放更多能量，促进根对矿质元素的吸收，“锄地生金”的含义即在于此。 (2)使土壤中硝化细菌大量繁殖，促使NH3更多地转化成NO，促进N元素的吸收。 (3)使土壤中好氧性微生物分解更多的土壤中有机物，释放更多CO2，提供矿质营养，提高光合作用效率。 (1)证明一种元素是必需矿质元素的实验方法溶液培养法 (2)对离子选择性吸收的探究 (3)矿质元素吸收方式的探究 影响植物根系对矿质元素吸收的外界因素有温度、土壤溶液溶氧、pH等，请你利用下列实验材料用具，设计一个简单实验证明氧对小麦离体根吸收K的影响。 (一)材料用具：生长良好、有12片叶、根系活力旺盛、无伤害的小麦苗、KBr溶液、蒸馏水、吸水纸、锥形瓶、玻璃管、吸耳球、石蜡油、测定K含量的仪器如火焰光度计(使用方法不要求)等。 (二)实验的单一变量是_。 实验检测的指标是_。 (三)实验步骤 (1)材料选择与处理： 选取生长良好、有12片叶、根系活力旺盛、无伤害的小麦苗，将其_剪下，_称重并等量分组。 取6只锥形瓶分别放入_，再加入_溶液30 mL，分成A、B两组。A组三瓶作_处理，B组三瓶作_处理。另取一锥形瓶加入_溶液30 mL，不放根，用来分析原溶液中K含量。 向A组三个锥形瓶中_，向B组三瓶中各加入1 mL石蜡油以_。 (2)K的测定： 23小时后将根取出，用仪器测定_。 请设计氧气对离体根吸收钾离子的影响记录表。单位：g/(gh)或g/(mLh) (四)实验结果预测及结论： A组_。B组_。说明在缺氧情况下，根对离子的吸收_，当供氧时，根对离子的吸收_。 【答案】(二)氧的供给根吸收K的量或根吸收后KBr溶液中K剩余量 (三)(1)根系放入清水中漂洗后吸去水分已称重小麦根系KBr供氧无氧KBr用吸耳球通过玻璃管间歇打气(或通入空气)隔绝空气 (2)根中K含量(或KBr溶液中K剩余量) 不处不处理组理组A组组B组组123平均平均123平均平均根系重量根系重量(g)处理时间处理时间(h)KBr溶液溶液(mL)根吸收根吸收K的量或的量或KBr溶液中溶液中K剩余量剩余量A组比组比B组组吸收吸收K量增减量增减 (四)根吸收K量多(或KBr溶液中剩余K量少) 根吸收K量少(或KBr溶液中剩余K量多)缓慢或停止旺盛 1(2008年全国理综)为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是() A检测正常叶片中该矿质元素的含量 B分析根系对该矿质元素的吸收过程 C分析环境条件对该矿质元素吸收的影响 D观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株的生长发育状况 【解析】判断某元素是否是植物的必需矿质元素，其证明思路就是在人工配制的营养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植物在不同营养液中生长发育的状况，根据前后的生长发育状况作出判定。 【答案】D 2(2010年河南商丘一中质检)下列关于矿质元素吸收、运输和利用的叙述，不正确的是() A矿质元素的吸收主要在根尖成熟区的表皮细胞 B矿质元素的吸收受到土壤温度、通气状况和含水量等因素的影响 C植物蒸腾作用为矿质元素的吸收和运输提供动力 D移栽到缺镁培养液中培养的植株，其顶部叶片仍然会保持绿色 【答案】C 3(2010年湖北黄冈中学月考)科学家在利用无土栽培技术培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需的化学元素。其配方如下： 其中植物根细胞吸收量最少的离子是() ACa2 B C DZn2 【答案】D离子离子KNaMg2Ca2 Zn2浓度浓度110.251210.251 4(2010年河北衡水中学月考)下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是() AC是构成细胞的基本元素，在人体活细胞中含量最多 B脂肪分子中含H比糖类多，是主要的能源物质 C氨基酸脱水缩合产生水，水中的O来自氨基酸的羧基 DRNA和DNA主要组成元素的种类不同，碱基种类不完全相同 【答案】C 5(2009年山东理综)智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产。该项技术广泛应用于现代农业。 (1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是_和_。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整_，供作物_性吸收无机盐离子。 (2)营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的低，植物仍可通过_方式吸收。若栽培池内较长时间通气不畅，作物根部可能出现的症状是_，其生理原因是_ _。 (3)右图表示温室内光照强度(E)与作物光合速率(v)的关系。在温度、水分和无机盐均适宜的条件下，当EB时，增大光合速率的主要措施是_；当BEC时，限制作物增产的主要因素是_；当EC时，可采取_措施，保证作物的最大光合速率。如遇连阴天，温室需补光，选用_光最有效。 (4)用适宜浓度的2,4D处理番茄花蕾可提高坐果率。请设计实验方案，确定施用2,4D的最适浓度。 _ _。 【解析】植物对无机盐的吸收具有选择性，不同植物对矿质离子的需求量不同，需科学地配制，适时、适量地施用。植物吸收无机盐的方式 主要是主动运输，需要载体、消耗能量，无氧呼吸产生的能量较少，且产生的酒精有毒害作用。光合作用速率受光照强度、二氧化碳浓度和温度等条件的影响，图示中AB段的限制因素是光照强度，B点以后光合作用强度达到饱和，二氧化碳浓度等成为限制因素；叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光；通过不同浓度之间的相互对照，筛选出适宜浓度的激素。 【答案】(1)细胞的组成成分调节生命活动营养液中无机盐的组成及比例(营养液配方)选择(2)主动运输根变黑(烂根)根进行无氧呼吸，细胞内积累酒精 (3)增大光照强度(增加CO2浓度)CO2浓度遮光(遮荫)红(蓝紫)(4)将生长状态相同的番茄平均分成若干组；配制对应组数的系列浓度梯度的2,4D溶液；分别用不同浓度的2,4D溶液处理对应组的番茄花蕾；统计分析不同处理组的番茄坐果率，确定最适施用浓度。 6(2008年全国理综)图中A、B曲线分别表示在适宜的条件下，一定时间内某一必需矿质元素从大麦幼根不同部位向茎叶的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。请回答： (1)只依据B曲线_(能、不能)确定幼根2060 mm部位对该矿质元素的吸收量，理由是_ _。 (2)一般情况下，土壤中该矿质元素的浓度比根细胞中的浓度_，所以幼根表皮细胞通过_方式吸收土壤中的矿质元素。缺氧条件下，根对该矿质元素的吸收量_，原因是_。 (3)若大麦吸收该矿质元素不足，老叶首先表现缺乏该矿质元素的症状，说明该矿质元素_(能、不能)被植物体再度利用。在不同的生长发育时期，大麦对该矿质元素的需要量_(相同、不同)。 (4)该大麦幼根大量吸收该矿质元素的部位与大量吸收其他矿质元素的部位_(相同、不同)，该部位称为_。 【解析】某部位对矿质元素的吸收量等于输出量与积累量之和，积累量主要是用于该部位对矿质元素的需求及留存于该部位的含量，相对来说，积累量是保持相对恒定的。幼根的根尖包括根冠、分生区、伸长区和成熟区，根冠和分生区吸收和输导能力都较弱，积累的矿质元素主要满足自身的需求，从伸长区到成熟区，吸收和输导能力逐渐增强。所以，B曲线是幼根不同部位的积累量，A曲线是幼根的不同部位的输出量。当缺乏能被再度利用的元素时，代谢旺盛的幼叶可以从老叶中夺取该元素，故幼叶正常而老叶出现缺乏症。 【答案】(1)不能该部位对该矿质元素的吸收量等于输出量与积累量之和，只考虑B曲线只能得到积累量的数据，积累量不等于吸收量(2)低主动运输减少主动运输需要能量，缺氧时根细胞呼吸作用降低，产生能量减少(3)能不同(4)相同成熟区
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