植物必需元素的标准:须同时具备以下三项条件:
①若缺乏该元素,植物不能完成其生活史;
②缺少该元素,植物会表现出专一的病症(缺素症),提供该元素,则可消除或预防该病症;
③该元素在植物营养生理中的作用是直接的,而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。
目前公认的绝大多数植物的必需元素共19种:C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Si、Na。
植物必需的矿质元素:上述19种元素中,除C、H、O外,其余16种元素为植物必需的矿质元素。
植物的必需元素可分为大量元素(major element,marcoelement)和微量元素(minor element,microelement,trace element)。
植物需要量较大、含量通常为植物体干重0 .1%以上的元素。共9种:即C、H、O等三种非矿质元素和N、P、K、Ca、Mg、S、Si等7种矿质元素。
植物需要量极微、含量通常为植物体干重0. 01%以下的元素。此类元素在植物体内稍多即可对植物产生毒害。共9种:即Na、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等矿质元素。
概括地讲,植物必需矿质元素在体内有三个方面的生理作用:
(1)是细胞结构物质的组成成分。
(2)作为酶、辅酶的成分或激活剂等,参与调节酶的活动。
(3)起电化学作用,参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等。大量元素中有些同时具备上述二三个作用,而大多数微量元素只具有酶促功能。
细胞从环境中吸收矿质元素的实质即溶质的跨膜运转或跨膜传递(transport across membrane)。
植物细胞吸收矿质元素的方式:被动吸收(passive absorption)、主动吸收(active absorption)、胞饮作用(pinocytosis)
电化学势梯度与离子转移
离子的选择性积累:
(1)积累(accumulation):活细胞吸收某溶质(离子),最终使胞内该溶质(离子)的浓度(Ci)远远高于其胞外浓度(Co)的现象。积累的程度以积累率(Ci/Co)衡量。
(2)选择性(selectivity):细胞吸收某溶质(离子)的量不与环境溶液中该溶质(离子)的量成比例,并且在溶液中存在其他溶质(离子)时其吸收相对独立。