礦質元素

關於植物必需的礦質元素，在新版高中生物教材中寫道：“以前科學家確定植物必需的礦質元素有13種，其中N、P、K、S、Ca、Mg屬大量元素；Fe（也可稱為：半微量元素）、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl屬微量元素。”而據最新版《植物生理學》（高等教育出版社）資料，現已證明有16種礦質元素為植物生長所必需，即把Si、Na、Ni也列為植物必需的礦質元素，其中Si為大量元素，Na、Ni為微量元素。

作為植物必需的礦質元素，必須具備3個條件：

（1）如缺乏該元素，植物發育發生障礙，不能完成生活史。

（2）除去該元素，則植物表現出專一的缺乏症而這種缺乏症是可以預防和恢復的。

（3）該元素在植物營養生理上應表現直接的結果，決不是因土壤或培養基的物理、化學、微生物條件的改變而產生的間接效果。

N以NH4+和NO3-的形式被吸收，用於生產蛋白質和葉綠素等，在幹物質中含量約為1-2%。缺乏氮素時老葉首先變黃。

P以HPO42-和H2PO4-離子形式吸收，用於生成磷脂、磷酸化合物等。在幹物質中約佔0.2%。缺乏P時，植株老葉首先變黃。

K以K+形式吸收，在植物體內，K+用於控制氣孔開放，一些激酶的活化劑等。佔幹物質的1%。缺乏時老葉出現死斑。

S以SO4 2-離子形式吸收，主要用於某些蛋白質中的二硫鍵的形成和-SH、輔酶A的合成。佔幹物質的0.1%。缺乏時幼葉出現淺綠色。

Mg以Mg2+形式吸收，是葉綠素必不可少的成分，眾多激酶的活化劑。佔幹物質的0.2%。缺乏時植物葉片缺綠。

Ca以Ca2+形式吸收，遊離存在於植物體內，多數以草酸鈣形式積存。佔幹物質的0.5%，缺乏時頂芽死亡。

Fe以Fe2+、Fe3+形式吸收，用於合成細胞色素、Fd、過氧化氫酶，在幹物質中佔0.01%。缺乏時幼葉缺綠。

B以BO33-或者B4O72-形式吸收，促進花粉的萌發和花粉管的伸長，佔幹物質0.002%。缺乏時頂芽死亡，花粉無法萌發或者無法形成花粉管。

Cu以Cu2+形式吸收，是質體藍素（質體菁）、抗壞血酸氧化酶的重要元素。佔0.0006%，缺乏時幼莖不能直立。

Zn以Zn2+形式吸收，能形成某些酶，佔乾重0.002%，缺乏時老葉出現問題，患小葉病。

Mn以Mn2+吸收，是DNA\RNA合成酶的活化劑。佔乾重0.005%，缺乏時造成幼葉死斑、缺綠。

Mo以MoO42-吸收，參與氮的代謝，佔乾重0.00001%，缺乏時葉片扭曲，缺綠。

Cl以Cl-形式吸收，是水光解酶的活化劑，佔乾重的0.001%，缺乏時葉片加厚，缺綠。

Si、Na、Ni都存在於植物體內，但以前由於培養技術、藥品不純等原因，把它們作為非必需元素，而現在則明確了它們的生理作用，且具備成為必需礦質元素的條件。下面介紹這3種元素的生理作用，供廣大生物學教師參考。

Si佔植物體乾重的0.1%，在水溶液中主要以原硅酸（H4SiO4）的形式存在，並以此形式被植物體吸收和運輸。硅主要以非結晶水化合物的形式沉積在內質網、細胞壁和細胞間隙中，也可以與多酚類物質形成複合物成為細胞壁加厚的物質，以增加細胞壁的剛性和彈性。

施用適量的硅可促進作物生長和增加籽粒產量。缺硅時，蒸騰加快，生長受阻，植株易倒伏且易被真菌感染而發病。

B有助於花粉的萌發以及花粉管的生長。

Na佔植物體乾重的0.001%，以離子形式被吸收，是大多數C4植物和景天科酸代謝植物（例如，景天、落地生根、仙人掌等）生長所必需。它能催化磷酸烯醇式丙酮酸的再生作用。缺鈉時這些植物呈現黃化和壞死現象。

另外Na+還能增加C3植物細胞的膨壓，從而促進生長，部分Na還可以代替K的作用，提高細胞液的滲透勢。

Ni佔植物體乾重的0.0001%，主要吸收形式是Ni2+。鎳是脲酶的金屬成分。而脲酶的作用是催化尿素水解成CO2和NH4+。缺Ni時，葉尖處積累較多的脲，出現壞死現象。

另外，Ni也是固氮菌脱氫酶的成分。

礦質元素進入根尖成熟區表層細胞以後，隨着水分最終進入根尖內的導管，並且進一步運輸到植物的各個器官中。

有些礦質元素（如鉀離子）進入植物體以後，仍然呈離子狀態，因此容易轉移，能夠被植物體再度利用。有些礦質元素（如N、P、Mg）進入植物體以後，形成不夠穩定的化合物，這些化合物分解以後，釋放出來的礦質元素由可以轉移到其他部位，被植物體再度利用。例如，Mg是合成葉綠素所必須的一種礦質元素，當葉綠素被分解掉以後，Mg就可以轉移到葉內新的部位，被再度利用來合成葉綠素。有些礦質元素（如Ca、Fe）進入植物體以後，形成難溶解的穩定的化合物（如草酸鈣），不能被植物體再度利用。這就是説，有些礦質元素在植物體內可以被再度利用，有些礦質元素則只能利用一次。

根吸收礦質離子與吸水的關係

（1）是兩個相對獨立的過程。因為這兩個過程的原理是不同的。水分的吸收主要是滲透作用，不需要載體，也不消耗ATP；礦質離子的吸收則必須通過主動運輸，需要載體，也需要ATP。

（2）礦質元素離子的吸收和水分的吸收是相互聯繫互相影響的。這兩個過程都發生在根尖的成熟區；礦質離子必須溶解在水中才能被吸收；礦質離子的吸收增加了細胞液的濃度，從而也促進水分的吸收。