植物的矿质营养
植物的矿质营养是指植物对矿质元素的吸收、运输和利用。那么，植物需要哪些矿质元素？植物是怎样吸收、运输和利用这些矿质元素的呢？
植物必需的矿质元素 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。土壤中的矿质元素有许多种，这些矿质元素是否都是植物生活所必需的呢？对于这个问题，科学家们通过溶液培养法进行了研究。溶液培养法是指用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。具体地说，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，植物的生长发育仍然正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发育不正常了，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。目前，科学家们确定植物必需的矿质元素有13种，其中 N、P、K、S、Ca、Mg属于大量元素；Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl属于微量元素。
根对矿质元素离子的吸收 矿质元素一般都存在于土壤中的无机盐里。无机盐只有溶解在水中形成离子，才能被植物的根尖吸收。例如，硝酸钾溶解在水中，形成K+和NO3-，K和N分别以K+和NO3-的形式被根尖吸收。因此矿质元素是以离子的形式被根尖吸收的。 
回忆初中学过的知识，N、P、K、B在植物生活中各起什么作用？植物体缺乏N、P、K、B时，各表现出什么症状？参考答案 因为植物只能吸收溶解在水中的无机盐，所以人们曾经以为根对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收是同一个过程，吸水量和吸收矿质元素离子的量是成正比的。后来，大量的科学实验证明这种观点与事实不符。例如，有的科学家曾用菜豆做过实验，发现菜豆的吸水量增加约一倍时，吸收K+、Ca2+、NO3-和PO43-等矿质元素离子的量只增加0.1倍～0.7倍。又如，有不少实验甚至得出这样的结果：植物的吸水量少时，某些矿质元素离子的吸收量反而增多。可见，植物对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收不是同一个过程。那么，二者有什么本质上的区别呢？科学家们通过研究发现，土壤溶液中的矿质元素离子透过细胞膜进入根尖成熟区表皮细胞内部的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且需要消耗细胞通过有氧呼吸释放出的能量，因此，这是一个主动运输的过程。由此可见，成熟区表皮细胞吸收矿质元素离子和渗透吸水是两个相对独立的过程。 植物除了根以外，地上部分也能吸收矿质元素离子，其中，叶片是植物地上部分吸收矿质元素离子的主要部位。叶片表皮细胞外侧细胞壁的角质层上有裂隙，形成细微的孔道。滴落到叶片上的溶液，可以通过这些孔道进入到表皮细胞里，进而进入到叶肉细胞、叶脉以至植物全身。农业生产上根据这一科学原理，通过向叶片喷施适宜浓度的化肥溶液，可以满足植物对必需的矿质元素的需要，这叫做根外施肥。根外施肥具有用量少、见效快、化肥不会被土壤颗粒吸附固定等优点。化肥溶液在叶面上存留的时间越长，根外施肥的效果越好。高温、大风、喷施后遇雨，以及化肥溶液浓度过低、过高等，都会影响根外施肥的效果。
矿质元素的运输和利用 矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随着水分最终进入根尖内的导管，并且进一步运输到植物体的各个器官中。有些矿质元素(如K)进入植物体以后，仍然呈离子状态，因此容易转移，能够被再度利用。有些矿质元素(如N、P、Mg)进入植物体以后，形成不够稳定的化合物，这些化合物分解以后，释放出来的矿质元素离子又可以转移到其他部位，被再度利用。例如，Mg是合成叶绿素所必需的一种矿质元素，当叶绿素被破坏分解掉以后，Mg就可以转移到叶内新的部位，被再度利用来合成叶绿素。有些矿质元素(如Ca、Fe)进入植物体以后，形成难溶解的稳定的化合物(如草酸钙)，不能被再度利用。这就是说，有些矿质元素在植物体内可以被再度利用，有些矿质元素则只能利用一次。
合理施肥 不论是花、草、树木还是农作物，它们在一生中都需要不断地从外界吸收必需的矿质元素。不同植物对各种必需的矿质元素的需要量不同。同一种植物在不同的生长发育时期，对K、P等各种必需的矿质元素的需要量也不同(如图)。合理施肥就是指根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮生长，并且获得少肥高效的结果。
无土栽培 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要的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，用这种营养液来栽培植物的技术。
无土栽培是近几十年才迅速发展起来的(如图)。它的最大特点是用人工创造的根系的生活环境，来取代土壤环境，这样可以做到用人工的方法直接调节和控制根系的生活环境，从而使植物体能够良好地生长发育。无土栽培有很多优点。第一，无土栽培的农作物产量高。例如，我国在温室内通过无土栽培种植的番茄，年产量可以高达175 000kg／hm2(千克每公顷)。第二，无土栽培节约水肥，产品清洁卫生，有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化。第三，沙滩地、盐碱地、海岛以及楼顶、阳台等不适宜栽种农作物的地方，都可以进行无土栽培，这就扩大了农作物栽培的范围和面积。大面积开展无土栽培，要求具备一定的设备条件和较高的技术。目前，我国的无土栽培主要用于温室大棚中蔬菜和花卉的栽种。
一、填充题1．植物必需的矿质元素是指_______________。2．将盆栽的番茄从阳光下移到暗处后发现，番茄对水的吸收量减少了，而对K+的吸收量却有所增加。这说明________________。二、选择题1．下面的四组元素中，全部属于植物必需的矿质元素的是[ ]A．Mn、S、Cu、C、K；B．B、Mo、Ca、N、Fe；C．Zn、O、Mo、S、Ca；D．Cu、Fe、P、Ca、H。2．为了促进根系吸收必需的矿质元素，农田和花园中一般应采取的措施是[ ]A．疏松土壤，B．大量灌溉；C．大量施肥；D．增加光照。3．落叶中K的含量比植株上正常叶中K的含量低。这是因为[ ]A．K在叶片内形成不够稳定的化合物；B．K在叶片内呈离子状态，可以转移；C．K在叶片内形成稳定的化合物，D．K在叶片内只能利用一次。参考答案
利用无土栽培技术培养植物 材料用具吊兰、月季等花卉的幼苗或黄瓜、番茄等蔬菜的幼苗，不透光、不透水并且无底孔的容器(如广口的花瓶)，无土栽培营养液①，基质②。方法步骤1．将洗净的基质垫在容器的底部，厚度约为容器高度的三分之一。2．将幼苗的根系放在清水中浸泡，并且轻轻地洗去根上的泥土。3．将幼苗放入容器中，另用一些基质将根系固定好，基质的总厚度约为容器高度的三分之二。4．向容器内倒入稀释好的无土栽培营养液，营养液的深度约为容器高度的三分之一。5．将上述装置放在阴凉处。几天以后，根据植物各自的习性，将它们放置在光照和温度都适宜的地方。6．定期地、适量地补充稀释好的无土栽培营养液。注意事项1．洗去泥土时要尽量少损伤根系。2．应当在温暖的环境中进行上述操作。3．幼小的植株容易成活，孕蕾、开花和结果期间的植株对环境条件的变化十分敏感，这时期不宜进行上述操作。4．无土栽培的初期，植株往往出现轻度的萎蔫，这时可以向叶面喷洒少量清水。但是，不能因为喷水而使营养液变稀。