高三生物教案：《植物的礦質(zhì)營(yíng)養學(xué)案2》教學(xué)設計

　　植物的礦質(zhì)營(yíng)養

　　【自學(xué)導引】

　　一、植物必需的礦質(zhì)元素

　　1．礦質(zhì)元素的概念

　　礦質(zhì)元素是指除了C、H、O以外，主要由根系從土壤中吸收的元素。

　　2．植物必需的礦質(zhì)元素

　�。�1）概念：對植物正常的生命活動(dòng)不可缺少的礦質(zhì)元素。某一種礦質(zhì)元素是

　　否是植物生活所必需的，可通過(guò)溶液培養法進(jìn)行驗證。

　�。�2）種類(lèi)：(13種)

　　大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg。

　　微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。

　　二、礦質(zhì)元素的吸收

　　1．礦質(zhì)元素被吸收的形式

　　礦質(zhì)元素是以離子的形式被根尖吸收的。

　　2．礦質(zhì)元素被吸收的方式

　　根吸收礦質(zhì)離子的過(guò)程，不僅需要細胞膜上載體蛋白質(zhì)的協(xié)助，而且還需要消耗

　　細胞呼吸作用釋放的能量，因此，這是一個(gè)主動(dòng)運輸的過(guò)程。

　　3．根吸收礦質(zhì)離子與吸水的關(guān)系

　　成熟區表皮細胞吸收礦質(zhì)元素和滲透吸水是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程。

　　三、礦質(zhì)元素的運輸和利用

　　1．礦質(zhì)元素的運輸

　　運輸礦質(zhì)元素的結構是導管。

　　四、合理施肥

　　1．依據不同植物對各種必需的礦質(zhì)元素的需求量不同，同一種植物在不同的生長(cháng)發(fā)育時(shí)期，對各種必需的礦質(zhì)元素的需求量也不同。

　　2．概念：合理施肥就是根據植物的需肥規律，適時(shí)地、適量地施肥。

　　3．意義：保證植物體茁壯生長(cháng)，獲得少肥高效的結果。

　　?五、無(wú)土栽培

　　1．概念：無(wú)土栽培是指利用溶液培養法的原理，把植物體生長(cháng)發(fā)育過(guò)程中所需的各種礦質(zhì)元素，按照一定的比例配制成營(yíng)養液，并用這種營(yíng)養液來(lái)栽培植物的技術(shù)。

　　2．優(yōu)點(diǎn)：

　　第一，全年都可以栽培，并且產(chǎn)量高。

　　第二，節約水肥，產(chǎn)品清潔衛生，有利于實(shí)現農作物栽培的工業(yè)化和自動(dòng)化。

　　第三，擴大了農作物栽培的范圍和面積。

　　【思考導學(xué)】

　　1．小王從花店買(mǎi)來(lái)一盆萬(wàn)年青，幾星期后，他發(fā)現老葉油綠綠的，而新生的葉子有發(fā)黃的現象，最可能的原因是什么?

　　答案：缺少不能被再度利用的礦質(zhì)元素，如Fe、Ca等。

　　2．農民常說(shuō)：“鋤地出肥”，這一俗語(yǔ)的道理是什么?

　　答案：鋤地能增加土壤中空氣的流通量，增強根細胞的呼吸作用，為根吸收礦質(zhì)元素離子提供更多的能量。

　　3．根對礦質(zhì)元素的吸收量是否與土壤溶液中礦質(zhì)離子的濃度成正比？為什么？

　　答案：否。根對礦質(zhì)離子的吸收具有選擇透過(guò)性。這主要是由根細胞膜上載體蛋白質(zhì)的種類(lèi)和數量決定的，某種載體蛋白質(zhì)多，則吸收這種載體蛋白質(zhì)運載的離子就多，反之，則少。

　　?【學(xué)法指導】

　　1．為什么說(shuō)根吸收水分和吸收礦質(zhì)元素是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程

　　根對礦質(zhì)元素的吸收和對水分的吸收，既有區別又有聯(lián)系。

　　區別是：(1)礦質(zhì)元素與水分進(jìn)入根細胞的方式不同。水分通過(guò)自由擴散進(jìn)入細胞；礦質(zhì)元素離子通過(guò)主動(dòng)運輸進(jìn)入細胞。

　　(2)吸收的動(dòng)力不同。吸收水分的動(dòng)力是蒸騰作用形成的拉力和根細胞與環(huán)境之間的濃度差；吸收礦質(zhì)離子的動(dòng)力主要是消耗根細胞呼吸作用產(chǎn)生的ATP。

　　聯(lián)系是：(1)礦質(zhì)元素必須溶于水才能被根細胞吸收。

　　(2)礦質(zhì)元素在植物體內的運輸是隨著(zhù)水分到達植物體的各部分的。

　　(3)礦質(zhì)元素被根細胞吸收后，又會(huì )影響到細胞內外溶液的濃度，從而影響根對水分的滲透吸收。

　　因此，根吸收礦質(zhì)元素離子和吸收水分是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程。

　　2．礦質(zhì)元素在植物體內的存在形式及其利用情況此處應換行礦質(zhì)元素在植物體內有三種存在形式：有的以離子形式存在，如K＋；有的形成不穩定的化合物，如N、P、Mg；有的形成難溶的穩定的化合物，一旦形成后就不能再分解，如Ca、Fe。這三種存在形式的礦質(zhì)元素，前兩種可以多次利用，即能夠再度利用，第三種存在形式的礦質(zhì)元素只能利用一次，即不能再度利用。

　　能夠再利用的礦質(zhì)元素缺乏以后，最先表現病癥的部位是老的葉片，這是因為植物體內營(yíng)養物質(zhì)的輸送中心是生長(cháng)旺盛的部位，老葉片中的這些礦質(zhì)元素有的能自由移動(dòng)(如K)，有些不穩定的化合物分解將某些元素釋放出來(lái)轉移到生長(cháng)旺盛的部位(如N、P、Mg)，例如Mg是合成葉綠素必需的元素，缺Mg后葉綠素分解，Mg釋放出來(lái)轉移到生長(cháng)旺盛的幼葉部位，這樣老葉片表現出缺鎂的癥狀，葉片變黃，因葉綠素減少后類(lèi)胡蘿卜素的顏色表現出來(lái)。

　　不能再利用的礦質(zhì)元素缺乏以后，最先表現病癥的部位是幼葉，這是因為這些礦質(zhì)元素形成了穩定的不易分解的化合物，如Ca在植物體內形成草酸鈣，草酸鈣是難溶的不易分解的化合物。這樣老葉片中雖然含有這些元素，但這些元素形成的化合物不能分解，所以不能轉移到其他部位，則新生的葉片就缺乏該元素，表現缺乏癥。

　　根據上述原理，我們分析落葉中某種礦質(zhì)元素與生長(cháng)旺盛葉片相比，落葉中的該元素明顯減少，由此可見(jiàn)該元素是能夠再度利用的，因為在落葉之前這些礦質(zhì)元素已經(jīng)轉移到了生長(cháng)旺盛的部位。如果我們分析落葉中的某種礦質(zhì)元素與生長(cháng)旺盛的葉片相比基本相同，則可知該元素是不能再度利用的，因為這些元素形成了穩定的不易分解的化合物，所以形成后不能再分解，也就不能轉移到其他部位。

　　3．無(wú)土栽培應注意的問(wèn)題

　　在溫室中無(wú)土栽培植物，通常要在培養液中通入空氣，目的是為了增加氧氣，促進(jìn)根細胞的呼吸作用，有利于礦質(zhì)元素的吸收；另外要定時(shí)測定培養液中礦質(zhì)元素離子的濃度，以便及時(shí)補充消耗的礦質(zhì)元素；此外，在溫室中無(wú)土栽培植物，可以根據光合作用的原理，在光照強時(shí)，適當增加二氧化碳濃度，在夜晚沒(méi)有光照時(shí)適當降低溫度，以減少有機物的消耗。

　　4．施肥中應注意的問(wèn)題

　　在學(xué)習水分代謝和礦質(zhì)代謝知識后，施肥時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：第一，一次施肥不能過(guò)多，施肥過(guò)多會(huì )使土壤溶液濃度過(guò)高，植物的根細胞不但不能吸水，反而還要向外滲水，造成“燒苗”現象。第二，要根據土壤的酸堿度，選擇合適的化肥，如果土壤呈酸性則應選擇生理堿性鹽，土壤呈堿性則應選用生理酸性鹽。第三，施肥時(shí)要結合松土同時(shí)進(jìn)行，這樣有利于植物對礦質(zhì)元素的吸收，因為植物吸收礦質(zhì)元素離子與呼吸作用有密切關(guān)系，根細胞的呼吸作用為交換吸附提供H＋和HCO，為主動(dòng)運輸提供能量。

　　【例題解析】

　�。劾�1］植物根的表皮細胞吸收K＋的數量主要決定于

　　A．土壤溶液中K＋的濃度    B．細胞液中K＋的濃度

　　C．細胞膜上H＋的數量      D．細胞膜上載體的數量

　　解析：考查根對離子選擇吸收的基礎知識。根細胞吸收離子的種類(lèi)和數量，只與根細胞膜上載體的種類(lèi)和數量有關(guān)。答案：D．

　　錯因：根表皮細胞對離子的吸收只與根細胞膜上載體有關(guān)，與某溶液離子的濃度無(wú)關(guān)，如果認為有關(guān)就會(huì )誤選A或B。

　�。劾�2］某片綠化樹(shù)種春季葉色正常，夏季幼葉出現缺綠現象，檢測發(fā)現是土壤中缺乏一種礦質(zhì)元素所致，經(jīng)葉面噴施，樹(shù)木生長(cháng)很快恢復正常。這種礦質(zhì)元素是

　　A．N   B．Mg    C．Fe   D．C

　　解析：C、H、O顯然不屬于礦質(zhì)元素，應該排除。Mg是構成葉綠素分子的關(guān)鍵元素，N對植物生長(cháng)也起著(zhù)十分重要的作用，但缺綠的是幼葉，說(shuō)明土壤中缺少的是一次性利用的元素，因為雖然老葉中含有這種元素，但種元素形成了穩定的不易分解的化合物，這樣就不能轉移到幼葉再利用。如Fe、Ca、S都是這種形成穩定化合物而被一次性利用的元素，其余的以離子(如K＋)或不穩定化合物形式存在，均為可多次利用的元素，因為老葉含有這些元素，現在幼葉缺少了這種元素，那么這些元素能夠轉移到幼葉部位重新利用或合成新的化合物。 答案：C

　　錯因：解答此題應首先搞清缺乏哪類(lèi)礦質(zhì)元素時(shí)，植物體的什么部位先受損傷；然后再根據題意去解答。這點(diǎn)認識不到位是解錯此題的關(guān)鍵所在。

　�。劾�3］寫(xiě)出三種與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素的元素符號及它們在光合作用中的作用。元素：_________作用_________；元素：______作用________元素：_______作用__________。

　　解析：此題要求分析與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素，首先要分析試題中所包含的知識點(diǎn)：礦質(zhì)元素的概念、光合作用中起重要作用的物質(zhì)以及這些物質(zhì)中所包含的礦質(zhì)元素。由于是礦質(zhì)元素，所以C、H、O要除外，然后要聯(lián)系光合作用過(guò)程，分析在這個(gè)過(guò)程中需要哪些重要的化合物，這些化合物中含有哪些重要的礦質(zhì)元素。光合作用中需要葉綠素吸收光能，需要多種酶參加，在光合作用過(guò)程中光反應產(chǎn)生ATP和氫供暗反應需要。葉綠素中含有的一種重要的礦質(zhì)元素Mg；ATP中含有P元素；酶幾乎都是蛋白質(zhì)，含有N、S等礦質(zhì)元素。此外，與光合作用有關(guān)的礦質(zhì)元素還有S、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｋ、Ｃｌ等，只要回答出來(lái)，寫(xiě)出相應的作用都可以給分。

　　答案：Mg  葉綠素的成分  P  形成ATP需要P  N  葉綠素和各種酶的成分

　　錯因：此題的常見(jiàn)錯誤是有人將C、H、O歸屬于礦質(zhì)元素而導致錯誤，還有人考慮到了N和P，但認為N是細胞膜中蛋白質(zhì)的成分，P是磷脂的成分，磷脂是細胞膜的主要成分，以上作用本與光合作用無(wú)關(guān)，易被學(xué)生誤認為與光合作用有關(guān)。從此題可以看出，在學(xué)習過(guò)程中要將前后知識聯(lián)系起來(lái)，并且要將所學(xué)的知識與實(shí)際結合起來(lái)。由于答案不是惟一的，這樣給了學(xué)生較大的思維空間，經(jīng)常進(jìn)行這種發(fā)散性思維訓練，可以培養創(chuàng )新思維能力，如果只是死記書(shū)本知識，就難以正確回答此題。

　　【基礎訓練】

　　一、選擇題

　　1．下列屬于植物必需礦質(zhì)元素的一組是

　　A．N、P、K、Na      B．S、Ca、Mg、Si

　　C．B、Zn、Ca、Cl     D．Ca、Cu、Mn、Al

　　解析：植物必需的礦質(zhì)元素有十三種：其中屬于大量元素的是N、P、K、S、Ca、Mg，屬于微量元素的是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。

　　答案：C

　　2．綠色植物體內的化學(xué)元素、礦質(zhì)元素、必需的礦質(zhì)元素的種類(lèi)依次有

　�、�60多種 ②16種 ③13種 ④60種左右⑤9種

　　A．①④③    B．①②③     C．①②④     D．①③⑤

　　答案：A

　　3．番茄在白天和夜晚對Ca2＋的吸收量有一定的差別，原因是白天和晚上的

　　A．蒸騰作用強度不同               B．呼吸作用強度不同

　　C．運輸Ca2＋的載體數量不同         D．Ca－在土壤溶液中的含量不同

　　解析：番茄對Ca2＋的吸收是一個(gè)主動(dòng)運輸的過(guò)程，需呼吸作用提供能量；夜晚和白天溫度有差異，與呼吸作用有關(guān)的酶的活性不同，故呼吸作用強度不同。答案：B

　　4．在培養玉米的溶液中加某種負離子，結果發(fā)現玉米根細胞在吸收該種負離子的同時(shí)，對Cl－的主動(dòng)吸收減少，而對K＋的主動(dòng)吸收并沒(méi)有影響，原因是

　　A．該種負離子妨礙了ATP的形成       B．該種負離子抑制了主動(dòng)運輸

　　C．該種負離子抑制了呼吸作用          D．該種負離子和Cl－的載體相同

　　解析：在培養玉米的溶液中加某種負離子，對K＋的主動(dòng)吸收沒(méi)有影響，說(shuō)明該種負離子沒(méi)有抑制呼吸作用、妨礙ATP的形成和抑制主動(dòng)運輸，對Cl－的主動(dòng)吸收減少，說(shuō)明吸收該種負離子的載體蛋白質(zhì)與Cl－的相同。 答案：D

　　5.土壤中缺硼時(shí)，植物體會(huì )表現出一定的病癥，在有該病癥的植株葉面上噴施一定濃度的含硼溶液后，該病癥消失，這說(shuō)明硼是植物體的

　　A．大量元素，必需元素     B．礦質(zhì)元素，必需元素

　　C．礦質(zhì)元素，微量元素      D．礦質(zhì)元素，大量元素

　　解析：土壤中缺硼時(shí)，植物體會(huì )表現出一定的病癥，噴施后，該病癥消失，說(shuō)明硼是植物體的必需礦質(zhì)元素。 答案：B．

　　6．樹(shù)冠頂部的葉片合成葉綠素需鎂離子。葉片獲得鎂離子與下述哪項有關(guān)

　　A．主動(dòng)運輸和蒸騰作用       B．自由擴散和呼吸作用

　　C．被動(dòng)運輸和蒸騰作用      D．自由擴散和蒸騰作用

　　解析：樹(shù)根從土壤溶液中吸收Mg2＋需消耗呼吸作用釋放的能量，隨水分在體內運輸的主要動(dòng)力是蒸騰作用。 答案：A

　　7．植物細胞對NH的吸收較困難，對NO的吸收較容易，是因為

　　A．細胞膜上兩種離子載體的數量不同  B．細胞中NH和NO的數量不同

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

　　解析：根細胞對礦質(zhì)離子的吸收具有選擇透過(guò)性，這主要是由細胞膜上載體蛋白質(zhì)的種類(lèi)及數量決定的，某種載體多，吸收這種載體所運載的離子就多；反之就少。答案：A

　　8．給某種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質(zhì)，人食用該種蔬菜后，通過(guò)代謝15N最先出現在人體中的

　　A．氨基酸  B．尿素   C．氨   D．蛋白質(zhì)

　　解析：該種蔬菜中的蛋白質(zhì)在人的消化道內被蛋白酶分解成氨基酸后，被吸收進(jìn)入血液而運輸到各組織細胞，在組織細胞內參與各種代謝活動(dòng)。  答案：A

　　9．有人通過(guò)觀(guān)察發(fā)現，陰生植物經(jīng)蒸騰作用散失的水量要比陽(yáng)生植物經(jīng)蒸騰作用散失的水量少得多，但陰生植物也沒(méi)有表現出礦質(zhì)營(yíng)養缺乏癥，這一現象說(shuō)明

　　A．陰生植物需要的水量少

　　B．陰生植物需要的礦質(zhì)營(yíng)養少

　　C．蒸騰作用對根吸收水分和礦質(zhì)元素的影響相同

　　D．根對水分和礦質(zhì)元素的吸收是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程

　　答案：D．

　　10．植物對礦質(zhì)元素的吸收和運輸的主要動(dòng)力分別來(lái)自

　　A．蒸騰作用，蒸騰作用      B．蒸騰作用，呼吸作用

　　C．呼吸作用，呼吸作用      D．呼吸作用，蒸騰作用

　　答案：D．

　　11．17世紀比利時(shí)科學(xué)家Helmont在一個(gè)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的柳樹(shù)苗，并用一個(gè)穿孔的鐵板蓋在花盆上，只允許氣體和水進(jìn)入，而盡量減少別的物質(zhì)進(jìn)入。5年后將樹(shù)移出稱(chēng)重，發(fā)現增加了750 kg，將土壤干燥發(fā)現僅僅損失了60 g，下面是對這一現象的解釋?zhuān)�其中正確的是

　　A.土壤干重的減少是由于柳樹(shù)苗從土壤中吸收了大量水分和礦質(zhì)元素

　　B．樹(shù)增加的重量大于土壤減少的重量是由于柳樹(shù)苗吸收了大量的水分

　　C．土壤干重減少甚微的主要原因僅僅是由于喪失了部分礦質(zhì)元素

　　D．柳樹(shù)苗重量的大幅度增加完全決定于植物體進(jìn)行呼吸作用的速率

　　答案：C

　　12．植物根部被水淹沒(méi)，根吸收礦質(zhì)元素離子就會(huì )減少，其主要原因是

　　A．土壤溶液中的離子濃度降低了     B．莖的導管輸導作用減弱了

　　C．葉片的蒸騰作用減弱了           D．根細胞呼吸作用減弱了

　　解析：根吸收礦質(zhì)元素離子的過(guò)程，需要消耗呼吸作用所釋放的能量，水淹時(shí)，根細胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸，釋放的能量少，故根吸收的礦質(zhì)離子會(huì )減少。答案：D．

　　13．鎂是合成葉綠素的原料，當植物缺鎂時(shí)，其基部葉片常發(fā)黃，而幼葉卻生長(cháng)正常，這說(shuō)明

　　A．幼葉對鎂的需要量少                    B．鎂由老葉移到了新葉

　　C．老葉中的鎂不能參與葉綠素合成          D．老葉對缺鎂比幼葉敏感

　　解析：鎂在植物體內以不穩定化合物的形式存在，是可再度被利用的元素，當植物缺鎂時(shí)，老葉中的葉綠素分解釋放出鎂元素并轉移到幼葉內，用于幼葉葉綠素的合成。

　　答案：B．

　　14．在土壤中增加哪些元素，有利于延緩老葉衰老

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

　　解析：當土壤中缺少可再度被利用的元素時(shí)，老葉先受損，N、K、P可被吸收利用，補充已轉移的部分元素。 答案：A

　　15．實(shí)驗表明，鉬是硝酸還原酶和固氮酶中不可缺少的組分，植物生活在缺鉬的營(yíng)養液中，新生組織易發(fā)生變形、出現色斑。由此可見(jiàn)，鉬在植物體內存在的形式是

　　A．離子狀態(tài)    B．分子狀態(tài)    C．不穩定化合物    D．穩定化合物

　　答案：D

　　16．下圖為小麥不同生長(cháng)發(fā)育期對K、P的需要量曲線(xiàn)。若取得少肥、高效的結果，需將有限的磷鉀復合肥用于

　　A．越冬前  B．拔節前   C．開(kāi)花期   D．乳熟期

　　解析：從圖上可知，小麥在開(kāi)花期對K的需要量最大，在成熟期對P的需要量最大，若在成熟期施磷鉀復合肥，會(huì )影響小麥的開(kāi)花造成減產(chǎn)，故需將有限的磷鉀復合肥在開(kāi)花期施用。 答案：C．

　　17．下列哪項不是制備無(wú)土栽培營(yíng)養液應注意的問(wèn)題

　　A．其內應溶有大量氧氣

　　B．應具有適宜的pH范圍

　　C．應包括所有的必需的礦質(zhì)元素，對某些植物還可以增加有關(guān)元素

　　D．應是均衡的營(yíng)養液，即礦質(zhì)元素之間要有適宜的濃度比例

　　解析：培養液中溶有大量的氧應是在栽培植物的時(shí)期，這樣可增強根細胞有氧呼吸，有利于吸收礦質(zhì)離子。 答案：A

　　18．下圖中的曲線(xiàn)為表示呼吸強度與根對礦質(zhì)離子吸收的數量關(guān)系(橫軸表示呼吸的強度，縱軸表示離子吸收量)，其中正確的是

　　解析：呼吸強度越大，為根細胞吸收礦質(zhì)離子提供的能量越多，但根細胞膜上運載礦質(zhì)離子的載體蛋白質(zhì)的數量不會(huì )隨呼吸強度的增大而增多，故呼吸強度增大到一定程度時(shí)，根吸收礦質(zhì)離子的速率不再變化。答案：B．

　　19．對綠色植物自身來(lái)說(shuō)，制約其吸收礦質(zhì)元素的因素有

　�、俑�細胞呼吸作用的強弱 ②根細胞內細胞液濃度 ③植物的蒸騰作用 ④物種自身的遺傳性

　　A．①②   B．②③   C．③④   D．④①

　　解析：礦質(zhì)元素的吸收是主動(dòng)運輸過(guò)程，主動(dòng)運輸需要的ATP由根細胞的呼吸作用提供；主動(dòng)運輸過(guò)程需要的載體，其性質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的合成受遺傳物質(zhì)控制，不同生物具有不同的D．NA，因此載體的種類(lèi)具有物種的遺傳性。  答案：D．

　　20．下圖所示的內容不能表示下列的哪一項

　　A．葉綠素含量                             B．葉片中Mg2＋含量

　　C．單位時(shí)間光合作用生產(chǎn)量（條件適宜）     D．葉片中Ca含量

　　解析：葉片的年齡在一年內可代表四季的變換。由春天到秋末，葉片逐漸由小長(cháng)大，植株葉片表面積越來(lái)越大，葉綠素（含Mg2＋）含量逐漸增加，光合作用制造有機物逐漸增加。秋末，葉片脫落之前，葉綠素解體，Mg2＋由葉脈最終進(jìn)入植株主干，因而此時(shí)葉片中Mg2＋含量降低。Ca在植物體內形成微溶的穩定化合物，在植物體內不移動(dòng)，因而Ca的含量不會(huì )隨年齡變大而降低。答案：D．

　　二、非選擇題

　　21．為探索植物吸收水和吸收無(wú)機鹽的特點(diǎn)和關(guān)系，用相同的培養液，分別培養水稻和番茄的幼苗。培養一段時(shí)間后，分別測定培養液中的各種養分的百分含量，并與原培養液（各種養分的相對百分含量為100%）中各種養分百分含量比較，結果如下表所示。據表回答下列問(wèn)題：

　�。�1）培養水稻的培養液，鎂離子的相對濃度比原來(lái)升高了，這是由于________________。

　�。�2）培養番茄的培養液，鎂離子和硅離子的濃度變化不同，說(shuō)明____________________。

　�。�3）培養水稻和番茄的培養液中，硅離子的濃度變化不同，說(shuō)明___________________，原因是____________________________________。

　�。�4）注意調節培養液的酸堿度并經(jīng)常（每天2~3次）向培養液中___________，保證根細胞________________________。

　　解析：根吸收礦質(zhì)離子的過(guò)程是一個(gè)主動(dòng)運輸的過(guò)程，而吸收水分是通過(guò)滲透作用來(lái)實(shí)現的，故二者吸收原理不同，是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程；植物對礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性，這是由細胞膜的載體種類(lèi)和數量決定的，某種載體多，吸收該載體運載的離子就多，反之則少。不同植物的根細胞膜上載體的種類(lèi)和數量不相同，故對同種礦質(zhì)離子的吸收不同；在用營(yíng)養液培養植物的過(guò)程中，營(yíng)養液中的O2不斷被根細胞的呼吸作用消耗，故應不斷向培養液中充入新鮮空氣以增強根細胞的呼吸作用，促進(jìn)對礦質(zhì)離子的吸收。

　　答案：（1）水稻吸收礦質(zhì)離子（如Mg2＋）和吸收水分是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程，鎂離子的濃度比原來(lái)升高，說(shuō)明吸收水的量比吸收Mg2＋的量相對多（2）同種植物對鎂離子和硅離子等不同礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性 （3）不同植物對同種礦質(zhì)離子的吸收具有選擇性 水稻和番茄的根細胞膜上吸收硅離子的載體數目不同 （4）充新鮮空氣有氧呼吸

　　22．下圖表示水培法栽培植物，請回答下列問(wèn)題：

　�。�1）要使植物正常生長(cháng)，需向瓶中添加哪些物質(zhì)？_____________。

　�。�2）圖中A管的裝置對于維持植物正常生命活動(dòng)有何意義？__________。

　　如果不設置A管，也可在溶液中加入能緩緩釋放_________的制劑。

　�。�3）若給水中持續加入大量NaNO3，則出現__________________。

　�。�4）若使水培植物有最大的凈生產(chǎn)量，以下哪些措施是正確的____________。

　　A．長(cháng)光照，短黑暗    B．長(cháng)黑暗，短光照   C．恒溫25℃   D．白晝25℃，夜晚15℃

　　E．白晝、夜晚均15℃

　�。�5）若在此實(shí)驗基礎上觀(guān)察Mg對植物的作用，需要另設計一對照實(shí)驗，請描述對照實(shí)驗的實(shí)驗條件，并預測對照實(shí)驗實(shí)驗現象。

　�。�6）與傳統農業(yè)相比，水培法栽培植物有何優(yōu)點(diǎn)（列出兩方面即可）。

　　解析：必需礦質(zhì)元素是植物正常生長(cháng)發(fā)育所不可缺少的礦質(zhì)元素，要使植物正常生長(cháng)必須向營(yíng)養液中加入所有的必需礦質(zhì)元素；植物吸收礦質(zhì)離子需要呼吸作用提供能量，因此，要使植物正常的吸收礦質(zhì)離子，必須滿(mǎn)足根細胞呼吸作用所需的O2，增加營(yíng)養液中O2的方法一是用導管不斷地通入新鮮空氣，二是加入能緩緩釋放O2的制劑，如CaO2；植物要正常生長(cháng)必須不斷地從溶液中吸收水分，若持續大量加入Na2CO3，會(huì )使溶液濃度過(guò)高，植物大量失水死亡；若使水培植物有最大的凈生產(chǎn)量，辦法就是增強光合作用，夜晚降低呼吸作用，要做到這一點(diǎn)，一方面延長(cháng)光照時(shí)間，白天適當提高溫度（提高與光合作用有關(guān)酶的活性），另一方面夜晚適當降低溫度（降低與呼吸作用有關(guān)酶的活性），減弱呼吸作用強度，降低對有機物的消耗；對照實(shí)驗要遵循惟一變量的原則，故要觀(guān)察Mg對植物的作用，所設置的對照實(shí)驗除不含Mg外，其他條件應完全相同。

　　答案：（1）所有的必需礦質(zhì)元素 （2）在于不斷向培養液中充入氧氣，促使根細胞有氧呼吸，利于根對培養液中各種離子的吸收  O2 （3）因培養液濃度大大提高，水培植物失水而死亡 （4）AD．（5）除培養液中無(wú)鎂元素之外，其他條件同圖中實(shí)驗條件完全相同。與圖中水培植物相比，對照實(shí)驗中水培植物的老葉變黃。 （6）①栽培植物不受季節限制；②有利于擴大栽培面積；③有利于農作物栽培的自動(dòng)化、規�；�。

　　23．實(shí)驗裝置如下圖，浸在廣口瓶（NH4）2SO4溶液中的是同株小麥的離體根，向A瓶中緩緩通入N2，向B瓶中緩緩通入O2，請分析實(shí)驗現象：

　�。�1）恒溫下進(jìn)行實(shí)驗，經(jīng)測定，隨著(zhù)N2的通入，A組根細胞對NH和SO的吸收速度與通入N2之前相比不斷減慢，而隨著(zhù)O2的通入，B組根細胞對NH和SO的吸收速度與通入O2前比，不斷增快。此實(shí)驗現象說(shuō)明______________________。

　�。�2）實(shí)驗還可以測知A組、B組根細胞在同一時(shí)間內，吸收NH總是多于SO，這種現象可以說(shuō)明________________________________________。

　�。�3）單獨對B組根進(jìn)行觀(guān)察測定，發(fā)現隨著(zhù)O2的繼續通入，根細胞對NH和SO的吸收速度增加到一定程度時(shí)不再增加，造成這一結果的原因是_____________________。

　　答案：（1）根對礦質(zhì)元素的吸收與呼吸作用密切相關(guān) （2）根對礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性

　�。�3）小麥離體根細胞膜上，NH和SO的載體數目有一定限度

　　24．下表是無(wú)土栽培液配方，請回答下列問(wèn)題：
　

　�。�1）用此培養液培養某高等植物時(shí)，往往要給培養液中通入空氣，這一措施的目的是用以促進(jìn)____________，以利于根對礦質(zhì)元素的吸收，要使該植物生長(cháng)良好，根據光合作用必須的條件，除了適宜的溫度外，還需要____________和____________。

　�。�2）植物在吸收培養液中的礦質(zhì)離子時(shí)，主要是通過(guò)____________方式，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后檢測到培養液中留存的Ca2＋較多而NO較少，這說(shuō)明根細胞膜上運載Ca2＋的____________，這也進(jìn)一步說(shuō)明細胞膜具有____________。

　�。�3）若除去該培養液中的MgSO4，將直接影響植物體內____________的合成。

　�。�4）該配方中屬于植物所需的大量礦質(zhì)元素是____________，微量元素是____________，不是礦質(zhì)元素的是____________，不能被植物體再度利用的大量元素是____________。

　�。�5）利用無(wú)機鹽進(jìn)行無(wú)土栽培時(shí)，必須將無(wú)機鹽溶于水配成溶液，這是因為_(kāi)___________。

　�。�6）配成的溶液濃度應比細胞液濃度低，這是為了________________________。

　　答案：（1）有氧呼吸（呼吸作用） 光 CO2 （2）主動(dòng)運輸 載體比運載NO的載體少 選擇透過(guò)性（3）葉綠素 （4）N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Cl C、H、O Ca （5）將無(wú)機鹽配成水溶液，無(wú)機鹽在水溶液中解離成離子狀態(tài)，方能被植物吸收（6）保證植物根細胞從培養液中正常滲透吸水

　　25．將三株長(cháng)勢基本相同的豌豆幼苗分別培養在相同的培養液中，開(kāi)始測知對K＋及H2O的吸收基本相同。隨后，對三株幼苗分別做如下處理：①將A株幼苗剪去大部分葉片；②將B株幼苗進(jìn)行皮層注射N(xiāo)D．A（一種阻斷呼吸作用的制劑）；③在C組幼苗培養液中，添加高濃度的KHCO3溶液后，再做測定。觀(guān)察發(fā)現三株幼苗對K＋及H2O分子的吸收出現如下圖所示變化（其中陰影表示第二次檢測的吸收量及吸收速率）。

　　請回答下列問(wèn)題（注：圖中1、2分別表示處理前后吸收量）：

　�。�1）A株的實(shí)驗事實(shí)證明，根系吸水的主要動(dòng)力是____________________。

　�。�2）B株的實(shí)驗事實(shí)證明了____________________。

　�。�3）C株實(shí)驗事實(shí)說(shuō)明根對礦質(zhì)元素離子的吸收具有____________________；其表現在吸收量不與溶液中該物質(zhì)的量成比例，同時(shí)根細胞能否吸收K＋主要決定于____________________。

　�。�4）該三次實(shí)驗事實(shí)還可以說(shuō)明植物對礦質(zhì)元素的吸收過(guò)程與水分吸收過(guò)程是____________________。

　　解析：將A株幼苗剪去大部分葉片，蒸騰作用會(huì )大大降低，從圖中可知A株幼苗吸水量減少，故根系吸水的主要動(dòng)力是蒸騰作用產(chǎn)生的蒸騰拉力；對B株幼苗的處理會(huì )大大降低它的呼吸作用，而從圖可知B株幼苗吸收K＋的量明顯減少，說(shuō)明，礦質(zhì)元素的吸收與呼吸作用密切相關(guān)；對C株幼苗的處理，導致吸水量下降（溶液濃度增大），而K＋的吸收量卻不變，由此說(shuō)明，根對礦質(zhì)離子的吸收不與溶液中該離子的濃度成正比（具有選擇性），這是由細胞膜上K＋載體數量決定的，同時(shí)還說(shuō)明植物對水的吸收和對礦質(zhì)離子的吸收是兩個(gè)相對獨立的過(guò)程。

　　答案：（1）蒸騰作用產(chǎn)生的蒸騰拉力 （2）礦質(zhì)元素的吸收與呼吸作用密切相關(guān)

　�。�3）選擇性 根細胞膜上K＋載體數量 （4）兩個(gè)相對獨立的過(guò)程

　　 【應用創(chuàng )新】

　　1．利用一些必備的實(shí)驗材料，設計實(shí)驗探索某種礦質(zhì)元素M是否是植物的必需礦質(zhì)元素。

　　解析：驗證某種礦質(zhì)元素是否是植物的必需礦質(zhì)元素，要通過(guò)溶液培養法進(jìn)行研究。具體地說(shuō)，就是在人工配制的營(yíng)養液中，除去或加入某種礦質(zhì)元素，然后觀(guān)察植物在營(yíng)養液中生長(cháng)發(fā)育的狀況：如果除去某一種礦質(zhì)元素后，植物的生長(cháng)發(fā)育仍正常，就說(shuō)明這種礦質(zhì)元素不是植物必需的礦質(zhì)元素；如果除去某種礦質(zhì)元素后，植物生長(cháng)發(fā)育不正常了，而補充這種礦質(zhì)元素后，植物的生長(cháng)發(fā)育又恢復正常的狀態(tài)，就說(shuō)明這種礦質(zhì)元素是植物必需的礦質(zhì)元素。

　　答案：設計思路大體如下：（1）取兩個(gè)大燒杯A、B。（2）向A內放入大量的全營(yíng)養素配制的營(yíng)養液，向B內放入等量的除M之外的營(yíng)養素配制的營(yíng)養液。（3）在A(yíng)、B中分別水培相同的植物。（4）現象與結論：①A中植株正常生長(cháng)；②B中植株若正常生長(cháng)，則說(shuō)明M為非必需礦質(zhì)元素；B中植株若生長(cháng)不正常，且當向B中補充適量M后，B中植株又恢復生長(cháng)，則說(shuō)明M為必需礦質(zhì)元素。

　　2．植物根吸收礦質(zhì)元素的過(guò)程與根細胞的呼吸作用密切相關(guān)。請根據實(shí)驗材料和儀器設計實(shí)驗步驟，驗證它們之間的關(guān)系。

　　實(shí)驗材料和儀器有：大麥離體根：錐形瓶、導管、瓶塞；適宜溫度的硫酸銨水溶液；氮氣、氧氣；奈氏試劑（遇NH變色，隨NH濃度增加而顏色加深）

　　第一步：在A(yíng)、B錐形瓶中分別加入等量的（NH4）2SO4溶液，選取同株大麥的離體根，隨機等分的加入A、B瓶的溶液中，并如上圖塞上瓶塞。

　　第二步：

　　第三步：

　　實(shí)驗結果與分析：

　　解析：A瓶通入N2，抑制了離體根的呼吸作用，從而影響根對NH的吸收，溶液中NH濃度較高，加入奈氏試劑后顏色較深；B瓶通入O2促進(jìn)了根的呼吸作用，從而促進(jìn)根對NH吸收，溶液中NH較少，加奈氏試劑后顏色較淺。實(shí)驗說(shuō)明根對礦質(zhì)元素的吸收過(guò)程與根呼吸作用密切相關(guān)。

　　答案：第二步：向A瓶緩慢通入氮氣，向B瓶緩慢通入氧氣。

　　第三步：分別在A(yíng)、B瓶中加入等量奈氏試劑。

　　實(shí)驗結果與分析：A瓶溶液顏色深，這是因為A瓶通入N2，抑制了根的呼吸作用，從而影響根對NH的吸收，溶液中NH濃度較高；B瓶溶液顏色淺，這是因為B瓶通入O2促進(jìn)了根的呼吸作用，從而促進(jìn)根對NH的吸收，溶液中NH濃度較低。

　　?【備課資料】

　　影響根對礦質(zhì)元素吸收的因素

　　根從土壤里吸收礦質(zhì)元素的多少和快慢受下列因素制約：（1）水分和氧氣:根系吸收礦質(zhì)元素離子，主要靠呼吸作用供應能量。如果氧氣供應不足，影響根系發(fā)育和呼吸，從而影響對礦質(zhì)元素的吸收，無(wú)論陸生還是水生植物都不例外。土壤里的水分也影響植物對養分的吸收和利用。礦質(zhì)元素離子必須溶解在水里才被吸收，土壤干旱時(shí)施肥的效果差，因此可以增加或降低土壤的含水量，控制或促進(jìn)植物吸收養分，來(lái)控制或促進(jìn)植物的生長(cháng)。此外，施肥不當，如礦質(zhì)元素離子濃度過(guò)高，植物根部細胞大量失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，會(huì )造成“燒苗”現象。（2）土壤溫度：土壤溫度對礦質(zhì)元素的吸收也有顯著(zhù)的影響。如果土溫低，根系生長(cháng)緩慢，就會(huì )降低根的有效吸收面積；土溫低，呼吸強度弱，供能少主動(dòng)吸收慢；土溫低，微生物活動(dòng)弱，有機物分解也慢。因此，在一定溫度范圍內增高土溫有利于根吸收礦質(zhì)元素。（3）土壤的酸堿度：酸堿度直接影響根細胞原生質(zhì)膜對礦質(zhì)元素的吸收。一般在酸性條件下吸收陰離子多，在堿性條件下吸收陽(yáng)離子多。

　　土壤酸堿度還能改變土壤里礦質(zhì)元素的溶解度。在堿性土壤里，鐵、磷、鈣、鎂、鉬、鋅等易形成不溶性化合物，使植物降低對這些元素的吸收；鹽堿地的植物常因缺鐵而使葉片失綠，原因就這樣。土壤過(guò)酸時(shí)，鐵和鋁溶解過(guò)多，植物因吸收過(guò)量而中毒。土壤過(guò)酸或過(guò)堿，都不利于作物吸收礦質(zhì)元素。一般作物如水稻、麥、玉米、大豆等，生長(cháng)發(fā)育的最適pH 6~7。有些作物，適于在酸性的環(huán)境中生長(cháng)，如馬鈴薯以pH 4.8~5.4的土壤為宜，茶樹(shù)在pH 5.4的土壤中生長(cháng)良好。有些作物適于堿性的環(huán)境，如甜菜、甘蔗等。栽培作物和溶液培養時(shí)，應考慮外界溶液的酸堿度。這樣能調節作物對礦質(zhì)元素的吸收和正常生長(cháng)。