高三生物教案：《植物的矿质营养学案2》教学设计

　　植物的矿质营养

　　【自学导引】

　　一、植物必需的矿质元素

　　1．矿质元素的概念

　　矿质元素是指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。

　　2．植物必需的矿质元素

　　（1）概念：对植物正常的生命活动不可缺少的矿质元素。某一种矿质元素是

　　否是植物生活所必需的，可通过溶液培养法进行验证。

　　（2）种类：(13种)

　　大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg。

　　微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。

　　二、矿质元素的吸收

　　1．矿质元素被吸收的形式

　　矿质元素是以离子的形式被根尖吸收的。

　　2．矿质元素被吸收的方式

　　根吸收矿质离子的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且还需要消耗

　　细胞呼吸作用释放的能量，因此，这是一个主动运输的过程。

　　3．根吸收矿质离子与吸水的关系

　　成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。

　　三、矿质元素的运输和利用

　　1．矿质元素的运输

　　运输矿质元素的结构是导管。

　　四、合理施肥

　　1．依据不同植物对各种必需的矿质元素的需求量不同，同一种植物在不同的生长发育时期，对各种必需的矿质元素的需求量也不同。

　　2．概念：合理施肥就是根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥。

　　3．意义：保证植物体茁壮生长，获得少肥高效的结果。

　　?五、无土栽培

　　1．概念：无土栽培是指利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物的技术。

　　2．优点：

　　第一，全年都可以栽培，并且产量高。

　　第二，节约水肥，产品清洁卫生，有利于实现农作物栽培的工业化和自动化。

　　第三，扩大了农作物栽培的范围和面积。

　　【思考导学】

　　1．小王从花店买来一盆万年青，几星期后，他发现老叶油绿绿的，而新生的叶子有发黄的现象，最可能的原因是什么?

　　答案：缺少不能被再度利用的矿质元素，如Fe、Ca等。

　　2．农民常说：“锄地出肥”，这一俗语的道理是什么?

　　答案：锄地能增加土壤中空气的流通量，增强根细胞的呼吸作用，为根吸收矿质元素离子提供更多的能量。

　　3．根对矿质元素的吸收量是否与土壤溶液中矿质离子的浓度成正比？为什么？

　　答案：否。根对矿质离子的吸收具有选择透过性。这主要是由根细胞膜上载体蛋白质的种类和数量决定的，某种载体蛋白质多，则吸收这种载体蛋白质运载的离子就多，反之，则少。

　　?【学法指导】

　　1．为什么说根吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程

　　根对矿质元素的吸收和对水分的吸收，既有区别又有联系。

　　区别是：(1)矿质元素与水分进入根细胞的方式不同。水分通过自由扩散进入细胞；矿质元素离子通过主动运输进入细胞。

　　(2)吸收的动力不同。吸收水分的动力是蒸腾作用形成的拉力和根细胞与环境之间的浓度差；吸收矿质离子的动力主要是消耗根细胞呼吸作用产生的ATP。

　　联系是：(1)矿质元素必须溶于水才能被根细胞吸收。

　　(2)矿质元素在植物体内的运输是随着水分到达植物体的各部分的。

　　(3)矿质元素被根细胞吸收后，又会影响到细胞内外溶液的浓度，从而影响根对水分的渗透吸收。

　　因此，根吸收矿质元素离子和吸收水分是两个相对独立的过程。

　　2．矿质元素在植物体内的存在形式及其利用情况此处应换行矿质元素在植物体内有三种存在形式：有的以离子形式存在，如K＋；有的形成不稳定的化合物，如N、P、Mg；有的形成难溶的稳定的化合物，一旦形成后就不能再分解，如Ca、Fe。这三种存在形式的矿质元素，前两种可以多次利用，即能够再度利用，第三种存在形式的矿质元素只能利用一次，即不能再度利用。

　　能够再利用的矿质元素缺乏以后，最先表现病症的部位是老的叶片，这是因为植物体内营养物质的输送中心是生长旺盛的部位，老叶片中的这些矿质元素有的能自由移动(如K)，有些不稳定的化合物分解将某些元素释放出来转移到生长旺盛的部位(如N、P、Mg)，例如Mg是合成叶绿素必需的元素，缺Mg后叶绿素分解，Mg释放出来转移到生长旺盛的幼叶部位，这样老叶片表现出缺镁的症状，叶片变黄，因叶绿素减少后类胡萝卜素的颜色表现出来。

　　不能再利用的矿质元素缺乏以后，最先表现病症的部位是幼叶，这是因为这些矿质元素形成了稳定的不易分解的化合物，如Ca在植物体内形成草酸钙，草酸钙是难溶的不易分解的化合物。这样老叶片中虽然含有这些元素，但这些元素形成的化合物不能分解，所以不能转移到其他部位，则新生的叶片就缺乏该元素，表现缺乏症。

　　根据上述原理，我们分析落叶中某种矿质元素与生长旺盛叶片相比，落叶中的该元素明显减少，由此可见该元素是能够再度利用的，因为在落叶之前这些矿质元素已经转移到了生长旺盛的部位。如果我们分析落叶中的某种矿质元素与生长旺盛的叶片相比基本相同，则可知该元素是不能再度利用的，因为这些元素形成了稳定的不易分解的化合物，所以形成后不能再分解，也就不能转移到其他部位。

　　3．无土栽培应注意的问题

　　在温室中无土栽培植物，通常要在培养液中通入空气，目的是为了增加氧气，促进根细胞的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收；另外要定时测定培养液中矿质元素离子的浓度，以便及时补充消耗的矿质元素；此外，在温室中无土栽培植物，可以根据光合作用的原理，在光照强时，适当增加二氧化碳浓度，在夜晚没有光照时适当降低温度，以减少有机物的消耗。

　　4．施肥中应注意的问题

　　在学习水分代谢和矿质代谢知识后，施肥时要注意以下几点：第一，一次施肥不能过多，施肥过多会使土壤溶液浓度过高，植物的根细胞不但不能吸水，反而还要向外渗水，造成“烧苗”现象。第二，要根据土壤的酸碱度，选择合适的化肥，如果土壤呈酸性则应选择生理碱性盐，土壤呈碱性则应选用生理酸性盐。第三，施肥时要结合松土同时进行，这样有利于植物对矿质元素的吸收，因为植物吸收矿质元素离子与呼吸作用有密切关系，根细胞的呼吸作用为交换吸附提供H＋和HCO，为主动运输提供能量。

　　【例题解析】

　　［例1］植物根的表皮细胞吸收K＋的数量主要决定于

　　A．土壤溶液中K＋的浓度    B．细胞液中K＋的浓度

　　C．细胞膜上H＋的数量      D．细胞膜上载体的数量

　　解析：考查根对离子选择吸收的基础知识。根细胞吸收离子的种类和数量，只与根细胞膜上载体的种类和数量有关。答案：D．

　　错因：根表皮细胞对离子的吸收只与根细胞膜上载体有关，与某溶液离子的浓度无关，如果认为有关就会误选A或B。

　　［例2］某片绿化树种春季叶色正常，夏季幼叶出现缺绿现象，检测发现是土壤中缺乏一种矿质元素所致，经叶面喷施，树木生长很快恢复正常。这种矿质元素是

　　A．N   B．Mg    C．Fe   D．C

　　解析：C、H、O显然不属于矿质元素，应该排除。Mg是构成叶绿素分子的关键元素，N对植物生长也起着十分重要的作用，但缺绿的是幼叶，说明土壤中缺少的是一次性利用的元素，因为虽然老叶中含有这种元素，但种元素形成了稳定的不易分解的化合物，这样就不能转移到幼叶再利用。如Fe、Ca、S都是这种形成稳定化合物而被一次性利用的元素，其余的以离子(如K＋)或不稳定化合物形式存在，均为可多次利用的元素，因为老叶含有这些元素，现在幼叶缺少了这种元素，那么这些元素能够转移到幼叶部位重新利用或合成新的化合物。 答案：C

　　错因：解答此题应首先搞清缺乏哪类矿质元素时，植物体的什么部位先受损伤；然后再根据题意去解答。这点认识不到位是解错此题的关键所在。

　　［例3］写出三种与光合作用有关的矿质元素的元素符号及它们在光合作用中的作用。元素：_________作用_________；元素：______作用________元素：_______作用__________。

　　解析：此题要求分析与光合作用有关的矿质元素，首先要分析试题中所包含的知识点：矿质元素的概念、光合作用中起重要作用的物质以及这些物质中所包含的矿质元素。由于是矿质元素，所以C、H、O要除外，然后要联系光合作用过程，分析在这个过程中需要哪些重要的化合物，这些化合物中含有哪些重要的矿质元素。光合作用中需要叶绿素吸收光能，需要多种酶参加，在光合作用过程中光反应产生ATP和氢供暗反应需要。叶绿素中含有的一种重要的矿质元素Mg；ATP中含有P元素；酶几乎都是蛋白质，含有N、S等矿质元素。此外，与光合作用有关的矿质元素还有S、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｋ、Ｃｌ等，只要回答出来，写出相应的作用都可以给分。

　　答案：Mg  叶绿素的成分  P  形成ATP需要P  N  叶绿素和各种酶的成分

　　错因：此题的常见错误是有人将C、H、O归属于矿质元素而导致错误，还有人考虑到了N和P，但认为N是细胞膜中蛋白质的成分，P是磷脂的成分，磷脂是细胞膜的主要成分，以上作用本与光合作用无关，易被学生误认为与光合作用有关。从此题可以看出，在学习过程中要将前后知识联系起来，并且要将所学的知识与实际结合起来。由于答案不是惟一的，这样给了学生较大的思维空间，经常进行这种发散性思维训练，可以培养创新思维能力，如果只是死记书本知识，就难以正确回答此题。

　　【基础训练】

　　一、选择题

　　1．下列属于植物必需矿质元素的一组是

　　A．N、P、K、Na      B．S、Ca、Mg、Si

　　C．B、Zn、Ca、Cl     D．Ca、Cu、Mn、Al

　　解析：植物必需的矿质元素有十三种：其中属于大量元素的是N、P、K、S、Ca、Mg，属于微量元素的是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。

　　答案：C

　　2．绿色植物体内的化学元素、矿质元素、必需的矿质元素的种类依次有

　　①60多种 ②16种 ③13种 ④60种左右⑤9种

　　A．①④③    B．①②③     C．①②④     D．①③⑤

　　答案：A

　　3．番茄在白天和夜晚对Ca2＋的吸收量有一定的差别，原因是白天和晚上的

　　A．蒸腾作用强度不同               B．呼吸作用强度不同

　　C．运输Ca2＋的载体数量不同         D．Ca－在土壤溶液中的含量不同

　　解析：番茄对Ca2＋的吸收是一个主动运输的过程，需呼吸作用提供能量；夜晚和白天温度有差异，与呼吸作用有关的酶的活性不同，故呼吸作用强度不同。答案：B

　　4．在培养玉米的溶液中加某种负离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时，对Cl－的主动吸收减少，而对K＋的主动吸收并没有影响，原因是

　　A．该种负离子妨碍了ATP的形成       B．该种负离子抑制了主动运输

　　C．该种负离子抑制了呼吸作用          D．该种负离子和Cl－的载体相同

　　解析：在培养玉米的溶液中加某种负离子，对K＋的主动吸收没有影响，说明该种负离子没有抑制呼吸作用、妨碍ATP的形成和抑制主动运输，对Cl－的主动吸收减少，说明吸收该种负离子的载体蛋白质与Cl－的相同。 答案：D

　　5.土壤中缺硼时，植物体会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施一定浓度的含硼溶液后，该病症消失，这说明硼是植物体的

　　A．大量元素，必需元素     B．矿质元素，必需元素

　　C．矿质元素，微量元素      D．矿质元素，大量元素

　　解析：土壤中缺硼时，植物体会表现出一定的病症，喷施后，该病症消失，说明硼是植物体的必需矿质元素。 答案：B．

　　6．树冠顶部的叶片合成叶绿素需镁离子。叶片获得镁离子与下述哪项有关

　　A．主动运输和蒸腾作用       B．自由扩散和呼吸作用

　　C．被动运输和蒸腾作用      D．自由扩散和蒸腾作用

　　解析：树根从土壤溶液中吸收Mg2＋需消耗呼吸作用释放的能量，随水分在体内运输的主要动力是蒸腾作用。 答案：A

　　7．植物细胞对NH的吸收较困难，对NO的吸收较容易，是因为

　　A．细胞膜上两种离子载体的数量不同  B．细胞中NH和NO的数量不同

　　C．呼吸作用提供的能量不同         D．土壤溶液中NH和NO的数量不同

　　解析：根细胞对矿质离子的吸收具有选择透过性，这主要是由细胞膜上载体蛋白质的种类及数量决定的，某种载体多，吸收这种载体所运载的离子就多；反之就少。答案：A

　　8．给某种蔬菜施含放射性同位素15N的氮肥，植物吸收后主要用于合成蛋白质，人食用该种蔬菜后，通过代谢15N最先出现在人体中的

　　A．氨基酸  B．尿素   C．氨   D．蛋白质

　　解析：该种蔬菜中的蛋白质在人的消化道内被蛋白酶分解成氨基酸后，被吸收进入血液而运输到各组织细胞，在组织细胞内参与各种代谢活动。  答案：A

　　9．有人通过观察发现，阴生植物经蒸腾作用散失的水量要比阳生植物经蒸腾作用散失的水量少得多，但阴生植物也没有表现出矿质营养缺乏症，这一现象说明

　　A．阴生植物需要的水量少

　　B．阴生植物需要的矿质营养少

　　C．蒸腾作用对根吸收水分和矿质元素的影响相同

　　D．根对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程

　　答案：D．

　　10．植物对矿质元素的吸收和运输的主要动力分别来自

　　A．蒸腾作用，蒸腾作用      B．蒸腾作用，呼吸作用

　　C．呼吸作用，呼吸作用      D．呼吸作用，蒸腾作用

　　答案：D．

　　11．17世纪比利时科学家Helmont在一个大花盆中放入90 kg干燥的土壤，灌入雨水并在其中栽上一株2.5 kg的柳树苗，并用一个穿孔的铁板盖在花盆上，只允许气体和水进入，而尽量减少别的物质进入。5年后将树移出称重，发现增加了750 kg，将土壤干燥发现仅仅损失了60 g，下面是对这一现象的解释，其中正确的是

　　A.土壤干重的减少是由于柳树苗从土壤中吸收了大量水分和矿质元素

　　B．树增加的重量大于土壤减少的重量是由于柳树苗吸收了大量的水分

　　C．土壤干重减少甚微的主要原因仅仅是由于丧失了部分矿质元素

　　D．柳树苗重量的大幅度增加完全决定于植物体进行呼吸作用的速率

　　答案：C

　　12．植物根部被水淹没，根吸收矿质元素离子就会减少，其主要原因是

　　A．土壤溶液中的离子浓度降低了     B．茎的导管输导作用减弱了

　　C．叶片的蒸腾作用减弱了           D．根细胞呼吸作用减弱了

　　解析：根吸收矿质元素离子的过程，需要消耗呼吸作用所释放的能量，水淹时，根细胞进行无氧呼吸，释放的能量少，故根吸收的矿质离子会减少。答案：D．

　　13．镁是合成叶绿素的原料，当植物缺镁时，其基部叶片常发黄，而幼叶却生长正常，这说明

　　A．幼叶对镁的需要量少                    B．镁由老叶移到了新叶

　　C．老叶中的镁不能参与叶绿素合成          D．老叶对缺镁比幼叶敏感

　　解析：镁在植物体内以不稳定化合物的形式存在，是可再度被利用的元素，当植物缺镁时，老叶中的叶绿素分解释放出镁元素并转移到幼叶内，用于幼叶叶绿素的合成。

　　答案：B．

　　14．在土壤中增加哪些元素，有利于延缓老叶衰老

　　A．N、P、K    B．Ca、Fe、Mg    C．N、P、Fe   D．K、Ca、Mg

　　解析：当土壤中缺少可再度被利用的元素时，老叶先受损，N、K、P可被吸收利用，补充已转移的部分元素。 答案：A

　　15．实验表明，钼是硝酸还原酶和固氮酶中不可缺少的组分，植物生活在缺钼的营养液中，新生组织易发生变形、出现色斑。由此可见，钼在植物体内存在的形式是

　　A．离子状态    B．分子状态    C．不稳定化合物    D．稳定化合物

　　答案：D

　　16．下图为小麦不同生长发育期对K、P的需要量曲线。若取得少肥、高效的结果，需将有限的磷钾复合肥用于

　　A．越冬前  B．拔节前   C．开花期   D．乳熟期

　　解析：从图上可知，小麦在开花期对K的需要量最大，在成熟期对P的需要量最大，若在成熟期施磷钾复合肥，会影响小麦的开花造成减产，故需将有限的磷钾复合肥在开花期施用。 答案：C．

　　17．下列哪项不是制备无土栽培营养液应注意的问题

　　A．其内应溶有大量氧气

　　B．应具有适宜的pH范围

　　C．应包括所有的必需的矿质元素，对某些植物还可以增加有关元素

　　D．应是均衡的营养液，即矿质元素之间要有适宜的浓度比例

　　解析：培养液中溶有大量的氧应是在栽培植物的时期，这样可增强根细胞有氧呼吸，有利于吸收矿质离子。 答案：A

　　18．下图中的曲线为表示呼吸强度与根对矿质离子吸收的数量关系(横轴表示呼吸的强度，纵轴表示离子吸收量)，其中正确的是

　　解析：呼吸强度越大，为根细胞吸收矿质离子提供的能量越多，但根细胞膜上运载矿质离子的载体蛋白质的数量不会随呼吸强度的增大而增多，故呼吸强度增大到一定程度时，根吸收矿质离子的速率不再变化。答案：B．

　　19．对绿色植物自身来说，制约其吸收矿质元素的因素有

　　①根细胞呼吸作用的强弱 ②根细胞内细胞液浓度 ③植物的蒸腾作用 ④物种自身的遗传性

　　A．①②   B．②③   C．③④   D．④①

　　解析：矿质元素的吸收是主动运输过程，主动运输需要的ATP由根细胞的呼吸作用提供；主动运输过程需要的载体，其性质是蛋白质，蛋白质的合成受遗传物质控制，不同生物具有不同的D．NA，因此载体的种类具有物种的遗传性。  答案：D．

　　20．下图所示的内容不能表示下列的哪一项

　　A．叶绿素含量                             B．叶片中Mg2＋含量

　　C．单位时间光合作用生产量（条件适宜）     D．叶片中Ca含量

　　解析：叶片的年龄在一年内可代表四季的变换。由春天到秋末，叶片逐渐由小长大，植株叶片表面积越来越大，叶绿素（含Mg2＋）含量逐渐增加，光合作用制造有机物逐渐增加。秋末，叶片脱落之前，叶绿素解体，Mg2＋由叶脉最终进入植株主干，因而此时叶片中Mg2＋含量降低。Ca在植物体内形成微溶的稳定化合物，在植物体内不移动，因而Ca的含量不会随年龄变大而降低。答案：D．

　　二、非选择题

　　21．为探索植物吸收水和吸收无机盐的特点和关系，用相同的培养液，分别培养水稻和番茄的幼苗。培养一段时间后，分别测定培养液中的各种养分的百分含量，并与原培养液（各种养分的相对百分含量为100%）中各种养分百分含量比较，结果如下表所示。据表回答下列问题：

　　（1）培养水稻的培养液，镁离子的相对浓度比原来升高了，这是由于________________。

　　（2）培养番茄的培养液，镁离子和硅离子的浓度变化不同，说明____________________。

　　（3）培养水稻和番茄的培养液中，硅离子的浓度变化不同，说明___________________，原因是____________________________________。

　　（4）注意调节培养液的酸碱度并经常（每天2~3次）向培养液中___________，保证根细胞________________________。

　　解析：根吸收矿质离子的过程是一个主动运输的过程，而吸收水分是通过渗透作用来实现的，故二者吸收原理不同，是两个相对独立的过程；植物对矿质离子的吸收具有选择性，这是由细胞膜的载体种类和数量决定的，某种载体多，吸收该载体运载的离子就多，反之则少。不同植物的根细胞膜上载体的种类和数量不相同，故对同种矿质离子的吸收不同；在用营养液培养植物的过程中，营养液中的O2不断被根细胞的呼吸作用消耗，故应不断向培养液中充入新鲜空气以增强根细胞的呼吸作用，促进对矿质离子的吸收。

　　答案：（1）水稻吸收矿质离子（如Mg2＋）和吸收水分是两个相对独立的过程，镁离子的浓度比原来升高，说明吸收水的量比吸收Mg2＋的量相对多（2）同种植物对镁离子和硅离子等不同矿质离子的吸收具有选择性 （3）不同植物对同种矿质离子的吸收具有选择性 水稻和番茄的根细胞膜上吸收硅离子的载体数目不同 （4）充新鲜空气有氧呼吸

　　22．下图表示水培法栽培植物，请回答下列问题：

　　（1）要使植物正常生长，需向瓶中添加哪些物质？_____________。

　　（2）图中A管的装置对于维持植物正常生命活动有何意义？__________。

　　如果不设置A管，也可在溶液中加入能缓缓释放_________的制剂。

　　（3）若给水中持续加入大量NaNO3，则出现__________________。

　　（4）若使水培植物有最大的净生产量，以下哪些措施是正确的____________。

　　A．长光照，短黑暗    B．长黑暗，短光照   C．恒温25℃   D．白昼25℃，夜晚15℃

　　E．白昼、夜晚均15℃

　　（5）若在此实验基础上观察Mg对植物的作用，需要另设计一对照实验，请描述对照实验的实验条件，并预测对照实验实验现象。

　　（6）与传统农业相比，水培法栽培植物有何优点（列出两方面即可）。

　　解析：必需矿质元素是植物正常生长发育所不可缺少的矿质元素，要使植物正常生长必须向营养液中加入所有的必需矿质元素；植物吸收矿质离子需要呼吸作用提供能量，因此，要使植物正常的吸收矿质离子，必须满足根细胞呼吸作用所需的O2，增加营养液中O2的方法一是用导管不断地通入新鲜空气，二是加入能缓缓释放O2的制剂，如CaO2；植物要正常生长必须不断地从溶液中吸收水分，若持续大量加入Na2CO3，会使溶液浓度过高，植物大量失水死亡；若使水培植物有最大的净生产量，办法就是增强光合作用，夜晚降低呼吸作用，要做到这一点，一方面延长光照时间，白天适当提高温度（提高与光合作用有关酶的活性），另一方面夜晚适当降低温度（降低与呼吸作用有关酶的活性），减弱呼吸作用强度，降低对有机物的消耗；对照实验要遵循惟一变量的原则，故要观察Mg对植物的作用，所设置的对照实验除不含Mg外，其他条件应完全相同。

　　答案：（1）所有的必需矿质元素 （2）在于不断向培养液中充入氧气，促使根细胞有氧呼吸，利于根对培养液中各种离子的吸收  O2 （3）因培养液浓度大大提高，水培植物失水而死亡 （4）AD．（5）除培养液中无镁元素之外，其他条件同图中实验条件完全相同。与图中水培植物相比，对照实验中水培植物的老叶变黄。 （6）①栽培植物不受季节限制；②有利于扩大栽培面积；③有利于农作物栽培的自动化、规模化。

　　23．实验装置如下图，浸在广口瓶（NH4）2SO4溶液中的是同株小麦的离体根，向A瓶中缓缓通入N2，向B瓶中缓缓通入O2，请分析实验现象：

　　（1）恒温下进行实验，经测定，随着N2的通入，A组根细胞对NH和SO的吸收速度与通入N2之前相比不断减慢，而随着O2的通入，B组根细胞对NH和SO的吸收速度与通入O2前比，不断增快。此实验现象说明______________________。

　　（2）实验还可以测知A组、B组根细胞在同一时间内，吸收NH总是多于SO，这种现象可以说明________________________________________。

　　（3）单独对B组根进行观察测定，发现随着O2的继续通入，根细胞对NH和SO的吸收速度增加到一定程度时不再增加，造成这一结果的原因是_____________________。

　　答案：（1）根对矿质元素的吸收与呼吸作用密切相关 （2）根对矿质元素的吸收具有选择性

　　（3）小麦离体根细胞膜上，NH和SO的载体数目有一定限度

　　24．下表是无土栽培液配方，请回答下列问题：
　

　　（1）用此培养液培养某高等植物时，往往要给培养液中通入空气，这一措施的目的是用以促进____________，以利于根对矿质元素的吸收，要使该植物生长良好，根据光合作用必须的条件，除了适宜的温度外，还需要____________和____________。

　　（2）植物在吸收培养液中的矿质离子时，主要是通过____________方式，经过一段时间后检测到培养液中留存的Ca2＋较多而NO较少，这说明根细胞膜上运载Ca2＋的____________，这也进一步说明细胞膜具有____________。

　　（3）若除去该培养液中的MgSO4，将直接影响植物体内____________的合成。

　　（4）该配方中属于植物所需的大量矿质元素是____________，微量元素是____________，不是矿质元素的是____________，不能被植物体再度利用的大量元素是____________。

　　（5）利用无机盐进行无土栽培时，必须将无机盐溶于水配成溶液，这是因为____________。

　　（6）配成的溶液浓度应比细胞液浓度低，这是为了________________________。

　　答案：（1）有氧呼吸（呼吸作用） 光 CO2 （2）主动运输 载体比运载NO的载体少 选择透过性（3）叶绿素 （4）N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Cl C、H、O Ca （5）将无机盐配成水溶液，无机盐在水溶液中解离成离子状态，方能被植物吸收（6）保证植物根细胞从培养液中正常渗透吸水

　　25．将三株长势基本相同的豌豆幼苗分别培养在相同的培养液中，开始测知对K＋及H2O的吸收基本相同。随后，对三株幼苗分别做如下处理：①将A株幼苗剪去大部分叶片；②将B株幼苗进行皮层注射ND．A（一种阻断呼吸作用的制剂）；③在C组幼苗培养液中，添加高浓度的KHCO3溶液后，再做测定。观察发现三株幼苗对K＋及H2O分子的吸收出现如下图所示变化（其中阴影表示第二次检测的吸收量及吸收速率）。

　　请回答下列问题（注：图中1、2分别表示处理前后吸收量）：

　　（1）A株的实验事实证明，根系吸水的主要动力是____________________。

　　（2）B株的实验事实证明了____________________。

　　（3）C株实验事实说明根对矿质元素离子的吸收具有____________________；其表现在吸收量不与溶液中该物质的量成比例，同时根细胞能否吸收K＋主要决定于____________________。

　　（4）该三次实验事实还可以说明植物对矿质元素的吸收过程与水分吸收过程是____________________。

　　解析：将A株幼苗剪去大部分叶片，蒸腾作用会大大降低，从图中可知A株幼苗吸水量减少，故根系吸水的主要动力是蒸腾作用产生的蒸腾拉力；对B株幼苗的处理会大大降低它的呼吸作用，而从图可知B株幼苗吸收K＋的量明显减少，说明，矿质元素的吸收与呼吸作用密切相关；对C株幼苗的处理，导致吸水量下降（溶液浓度增大），而K＋的吸收量却不变，由此说明，根对矿质离子的吸收不与溶液中该离子的浓度成正比（具有选择性），这是由细胞膜上K＋载体数量决定的，同时还说明植物对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程。

　　答案：（1）蒸腾作用产生的蒸腾拉力 （2）矿质元素的吸收与呼吸作用密切相关

　　（3）选择性 根细胞膜上K＋载体数量 （4）两个相对独立的过程

　　 【应用创新】

　　1．利用一些必备的实验材料，设计实验探索某种矿质元素M是否是植物的必需矿质元素。

　　解析：验证某种矿质元素是否是植物的必需矿质元素，要通过溶液培养法进行研究。具体地说，就是在人工配制的营养液中，除去或加入某种矿质元素，然后观察植物在营养液中生长发育的状况：如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发育仍正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某种矿质元素后，植物生长发育不正常了，而补充这种矿质元素后，植物的生长发育又恢复正常的状态，就说明这种矿质元素是植物必需的矿质元素。

　　答案：设计思路大体如下：（1）取两个大烧杯A、B。（2）向A内放入大量的全营养素配制的营养液，向B内放入等量的除M之外的营养素配制的营养液。（3）在A、B中分别水培相同的植物。（4）现象与结论：①A中植株正常生长；②B中植株若正常生长，则说明M为非必需矿质元素；B中植株若生长不正常，且当向B中补充适量M后，B中植株又恢复生长，则说明M为必需矿质元素。

　　2．植物根吸收矿质元素的过程与根细胞的呼吸作用密切相关。请根据实验材料和仪器设计实验步骤，验证它们之间的关系。

　　实验材料和仪器有：大麦离体根：锥形瓶、导管、瓶塞；适宜温度的硫酸铵水溶液；氮气、氧气；奈氏试剂（遇NH变色，随NH浓度增加而颜色加深）

　　第一步：在A、B锥形瓶中分别加入等量的（NH4）2SO4溶液，选取同株大麦的离体根，随机等分的加入A、B瓶的溶液中，并如上图塞上瓶塞。

　　第二步：

　　第三步：

　　实验结果与分析：

　　解析：A瓶通入N2，抑制了离体根的呼吸作用，从而影响根对NH的吸收，溶液中NH浓度较高，加入奈氏试剂后颜色较深；B瓶通入O2促进了根的呼吸作用，从而促进根对NH吸收，溶液中NH较少，加奈氏试剂后颜色较浅。实验说明根对矿质元素的吸收过程与根呼吸作用密切相关。

　　答案：第二步：向A瓶缓慢通入氮气，向B瓶缓慢通入氧气。

　　第三步：分别在A、B瓶中加入等量奈氏试剂。

　　实验结果与分析：A瓶溶液颜色深，这是因为A瓶通入N2，抑制了根的呼吸作用，从而影响根对NH的吸收，溶液中NH浓度较高；B瓶溶液颜色浅，这是因为B瓶通入O2促进了根的呼吸作用，从而促进根对NH的吸收，溶液中NH浓度较低。

　　?【备课资料】

　　影响根对矿质元素吸收的因素

　　根从土壤里吸收矿质元素的多少和快慢受下列因素制约：（1）水分和氧气:根系吸收矿质元素离子，主要靠呼吸作用供应能量。如果氧气供应不足，影响根系发育和呼吸，从而影响对矿质元素的吸收，无论陆生还是水生植物都不例外。土壤里的水分也影响植物对养分的吸收和利用。矿质元素离子必须溶解在水里才被吸收，土壤干旱时施肥的效果差，因此可以增加或降低土壤的含水量，控制或促进植物吸收养分，来控制或促进植物的生长。此外，施肥不当，如矿质元素离子浓度过高，植物根部细胞大量失水，发生质壁分离，会造成“烧苗”现象。（2）土壤温度：土壤温度对矿质元素的吸收也有显著的影响。如果土温低，根系生长缓慢，就会降低根的有效吸收面积；土温低，呼吸强度弱，供能少主动吸收慢；土温低，微生物活动弱，有机物分解也慢。因此，在一定温度范围内增高土温有利于根吸收矿质元素。（3）土壤的酸碱度：酸碱度直接影响根细胞原生质膜对矿质元素的吸收。一般在酸性条件下吸收阴离子多，在碱性条件下吸收阳离子多。

　　土壤酸碱度还能改变土壤里矿质元素的溶解度。在碱性土壤里，铁、磷、钙、镁、钼、锌等易形成不溶性化合物，使植物降低对这些元素的吸收；盐碱地的植物常因缺铁而使叶片失绿，原因就这样。土壤过酸时，铁和铝溶解过多，植物因吸收过量而中毒。土壤过酸或过碱，都不利于作物吸收矿质元素。一般作物如水稻、麦、玉米、大豆等，生长发育的最适pH 6~7。有些作物，适于在酸性的环境中生长，如马铃薯以pH 4.8~5.4的土壤为宜，茶树在pH 5.4的土壤中生长良好。有些作物适于碱性的环境，如甜菜、甘蔗等。栽培作物和溶液培养时，应考虑外界溶液的酸碱度。这样能调节作物对矿质元素的吸收和正常生长。