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2019-2020年高三生物二輪復習 植物的礦質營養(yǎng)教案2 人教版 【自學導引】 一、植物必需的礦質元素 1．礦質元素的概念 礦質元素是指除了C、H、O以外，主要由根系從土壤中吸收的元素。 2．植物必需的礦質元素 （1）概念：對植物正常的生命活動不可缺少的礦質元素。某一種礦質元素是 否是植物生活所必需的，可通過溶液培養(yǎng)法進行驗證。 （2）種類：(13種) 大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg。 微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。 二、礦質元素的吸收 1．礦質元素被吸收的形式 礦質元素是以離子的形式被根尖吸收的。 2．礦質元素被吸收的方式 根吸收礦質離子的過程，不僅需要細胞膜上載體蛋白質的協(xié)助，而且還需要消耗 細胞呼吸作用釋放的能量，因此，這是一個主動運輸?shù)倪^程。 3．根吸收礦質離子與吸水的關系 成熟區(qū)表皮細胞吸收礦質元素和滲透吸水是兩個相對獨立的過程。 三、礦質元素的運輸和利用 1．礦質元素的運輸 運輸?shù)V質元素的結構是導管。 四、合理施肥 1．依據(jù)不同植物對各種必需的礦質元素的需求量不同，同一種植物在不同的生長發(fā)育時期，對各種必需的礦質元素的需求量也不同。 2．概念：合理施肥就是根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時地、適量地施肥。 3．意義：保證植物體茁壯生長，獲得少肥高效的結果。 五、無土栽培 1．概念：無土栽培是指利用溶液培養(yǎng)法的原理，把植物體生長發(fā)育過程中所需的各種礦質元素，按照一定的比例配制成營養(yǎng)液，并用這種營養(yǎng)液來栽培植物的技術。 2．優(yōu)點： 第一，全年都可以栽培，并且產(chǎn)量高。 第二，節(jié)約水肥，產(chǎn)品清潔衛(wèi)生，有利于實現(xiàn)農作物栽培的工業(yè)化和自動化。 第三，擴大了農作物栽培的范圍和面積。 【思考導學】 1．小王從花店買來一盆萬年青，幾星期后，他發(fā)現(xiàn)老葉油綠綠的，而新生的葉子有發(fā)黃的現(xiàn)象，最可能的原因是什么? 答案：缺少不能被再度利用的礦質元素，如Fe、Ca等。 2．農民常說：“鋤地出肥”，這一俗語的道理是什么? 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，為根吸收礦質元素離子提供更多的能量。 3．根對礦質元素的吸收量是否與土壤溶液中礦質離子的濃度成正比？為什么？ 答案：否。根對礦質離子的吸收具有選擇透過性。這主要是由根細胞膜上載體蛋白質的種類和數(shù)量決定的，某種載體蛋白質多，則吸收這種載體蛋白質運載的離子就多，反之，則少。 【學法指導】 1．為什么說根吸收水分和吸收礦質元素是兩個相對獨立的過程 根對礦質元素的吸收和對水分的吸收，既有區(qū)別又有聯(lián)系。 區(qū)別是：(1)礦質元素與水分進入根細胞的方式不同。水分通過自由擴散進入細胞；礦質元素離子通過主動運輸進入細胞。 (2)吸收的動力不同。吸收水分的動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；吸收礦質離子的動力主要是消耗根細胞呼吸作用產(chǎn)生的ATP。 聯(lián)系是：(1)礦質元素必須溶于水才能被根細胞吸收。 (2)礦質元素在植物體內的運輸是隨著水分到達植物體的各部分的。 (3)礦質元素被根細胞吸收后，又會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，根吸收礦質元素離子和吸收水分是兩個相對獨立的過程。 2．礦質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(wěn)定的化合物，如N、P、Mg；有的形成難溶的穩(wěn)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元素只能利用一次，即不能再度利用。 能夠再利用的礦質元素缺乏以后，最先表現(xiàn)病癥的部位是老的葉片，這是因為植物體內營養(yǎng)物質的輸送中心是生長旺盛的部位，老葉片中的這些礦質元素有的能自由移動(如K)，有些不穩(wěn)定的化合物分解將某些元素釋放出來轉移到生長旺盛的部位(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釋放出來轉移到生長旺盛的幼葉部位，這樣老葉片表現(xiàn)出缺鎂的癥狀，葉片變黃，因葉綠素減少后類胡蘿卜素的顏色表現(xiàn)出來。 不能再利用的礦質元素缺乏以后，最先表現(xiàn)病癥的部位是幼葉，這是因為這些礦質元素形成了穩(wěn)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(xiàn)缺乏癥。 根據(jù)上述原理，我們分析落葉中某種礦質元素與生長旺盛葉片相比，落葉中的該元素明顯減少，由此可見該元素是能夠再度利用的，因為在落葉之前這些礦質元素已經(jīng)轉移到了生長旺盛的部位。如果我們分析落葉中的某種礦質元素與生長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(wěn)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．無土栽培應注意的問題 在溫室中無土栽培植物，通常要在培養(yǎng)液中通入空氣，目的是為了增加氧氣，促進根細胞的呼吸作用，有利于礦質元素的吸收；另外要定時測定培養(yǎng)液中礦質元素離子的濃度，以便及時補充消耗的礦質元素；此外，在溫室中無土栽培植物，可以根據(jù)光合作用的原理，在光照強時，適當增加二氧化碳濃度，在夜晚沒有光照時適當降低溫度，以減少有機物的消耗。 4．施肥中應注意的問題 在學習水分代謝和礦質代謝知識后，施肥時要注意以下幾點：第一，一次施肥不能過多，施肥過多會使土壤溶液濃度過高，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(xiàn)象。第二，要根據(jù)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，施肥時要結合松土同時進行，這樣有利于植物對礦質元素的吸收，因為植物吸收礦質元素離子與呼吸作用有密切關系，根細胞的呼吸作用為交換吸附提供H＋和HCO，為主動運輸提供能量。 【例題解析】 ［例1］植物根的表皮細胞吸收K＋的數(shù)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(shù)量 D．細胞膜上載體的數(shù)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和數(shù)量，只與根細胞膜上載體的種類和數(shù)量有關。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，與某溶液離子的濃度無關，如果認為有關就會誤選A或B。 ［例2］某片綠化樹種春季葉色正常，夏季幼葉出現(xiàn)缺綠現(xiàn)象，檢測發(fā)現(xiàn)是土壤中缺乏一種礦質元素所致，經(jīng)葉面噴施，樹木生長很快恢復正常。這種礦質元素是 A．N B．Mg C．Fe D．C 解析：C、H、O顯然不屬于礦質元素，應該排除。Mg是構成葉綠素分子的關鍵元素，N對植物生長也起著十分重要的作用，但缺綠的是幼葉，說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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(xiàn)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礦質元素時，植物體的什么部位先受損傷；然后再根據(jù)題意去解答。這點認識不到位是解錯此題的關鍵所在。 ［例3］寫出三種與光合作用有關的礦質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的礦質元素，首先要分析試題中所包含的知識點：礦質元素的概念、光合作用中起重要作用的物質以及這些物質中所包含的礦質元素。由于是礦質元素，所以C、H、O要除外，然后要聯(lián)系光合作用過程，分析在這個過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元素Mg；ATP中含有P元素；酶幾乎都是蛋白質，含有N、S等礦質元素。此外，與光合作用有關的礦質元素還有S、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｋ、Ｃｌ等，只要回答出來，寫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：此題的常見錯誤是有人將C、H、O歸屬于礦質元素而導致錯誤，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關，易被學生誤認為與光合作用有關。從此題可以看出，在學習過程中要將前后知識聯(lián)系起來，并且要將所學的知識與實際結合起來。由于答案不是惟一的，這樣給了學生較大的思維空間，經(jīng)常進行這種發(fā)散性思維訓練，可以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，如果只是死記書本知識，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元素、礦質元素、必需的礦質元素的種類依次有 ①60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(shù)量不同 D．Ca－在土壤溶液中的含量不同 解析：番茄對Ca2＋的吸收是一個主動運輸?shù)倪^程，需呼吸作用提供能量；夜晚和白天溫度有差異，與呼吸作用有關的酶的活性不同，故呼吸作用強度不同。答案：B 4．在培養(yǎng)玉米的溶液中加某種負離子，結果發(fā)現(xiàn)玉米根細胞在吸收該種負離子的同時，對Cl－的主動吸收減少，而對K＋的主動吸收并沒有影響，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(yǎng)玉米的溶液中加某種負離子，對K＋的主動吸收沒有影響，說明該種負離子沒有抑制呼吸作用、妨礙ATP的形成和抑制主動運輸，對Cl－的主動吸收減少，說明吸收該種負離子的載體蛋白質與Cl－的相同。 答案：D 5.土壤中缺硼時，植物體會表現(xiàn)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，這說明硼是植物體的 A．大量元素，必需元素 B．礦質元素，必需元素 C．礦質元素，微量元素 D．礦質元素，大量元素 解析：土壤中缺硼時，植物體會表現(xiàn)出一定的病癥，噴施后，該病癥消失，說明硼是植物體的必需礦質元素。 答案：B． 6．樹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 A．主動運輸和蒸騰作用 B．自由擴散和呼吸作用 C．被動運輸和蒸騰作用 D．自由擴散和蒸騰作用 解析：樹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?shù)闹饕獎恿κ钦趄v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(shù)量不同 B．細胞中NH和NO的數(shù)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(shù)量不同 解析：根細胞對礦質離子的吸收具有選擇透過性，這主要是由細胞膜上載體蛋白質的種類及數(shù)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，人食用該種蔬菜后，通過代謝15N最先出現(xiàn)在人體中的 A．氨基酸 B．尿素 C．氨 D．蛋白質 解析：該種蔬菜中的蛋白質在人的消化道內被蛋白酶分解成氨基酸后，被吸收進入血液而運輸?shù)礁鹘M織細胞，在組織細胞內參與各種代謝活動。 答案：A 9．有人通過觀察發(fā)現(xiàn)，陰生植物經(jīng)蒸騰作用散失的水量要比陽生植物經(jīng)蒸騰作用散失的水量少得多，但陰生植物也沒有表現(xiàn)出礦質營養(yǎng)缺乏癥，這一現(xiàn)象說明 A．陰生植物需要的水量少 B．陰生植物需要的礦質營養(yǎng)少 C．蒸騰作用對根吸收水分和礦質元素的影響相同 D．根對水分和礦質元素的吸收是兩個相對獨立的過程 答案：D． 10．植物對礦質元素的吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Ψ謩e來自 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世紀比利時科學家Helmont在一個大花盆中放入90 kg干燥的土壤，灌入雨水并在其中栽上一株2.5 kg的柳樹苗，并用一個穿孔的鐵板蓋在花盆上，只允許氣體和水進入，而盡量減少別的物質進入。5年后將樹移出稱重，發(fā)現(xiàn)增加了750 kg，將土壤干燥發(fā)現(xiàn)僅僅損失了60 g，下面是對這一現(xiàn)象的解釋，其中正確的是 A.土壤干重的減少是由于柳樹苗從土壤中吸收了大量水分和礦質元素 B．樹增加的重量大于土壤減少的重量是由于柳樹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元素 D．柳樹苗重量的大幅度增加完全決定于植物體進行呼吸作用的速率 答案：C 12．植物根部被水淹沒，根吸收礦質元素離子就會減少，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：根吸收礦質元素離子的過程，需要消耗呼吸作用所釋放的能量，水淹時，根細胞進行無氧呼吸，釋放的能量少，故根吸收的礦質離子會減少。答案：D． 13．鎂是合成葉綠素的原料，當植物缺鎂時，其基部葉片常發(fā)黃，而幼葉卻生長正常，這說明 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(wěn)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，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，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養(yǎng)液中，新生組織易發(fā)生變形、出現(xiàn)色斑。由此可見，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(wěn)定化合物 D．穩(wěn)定化合物 答案：D 16．下圖為小麥不同生長發(fā)育期對K、P的需要量曲線。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(jié)前 C．開花期 D．乳熟期 解析：從圖上可知，小麥在開花期對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，會影響小麥的開花造成減產(chǎn)，故需將有限的磷鉀復合肥在開花期施用。 答案：C． 17．下列哪項不是制備無土栽培營養(yǎng)液應注意的問題 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元素，對某些植物還可以增加有關元素 D．應是均衡的營養(yǎng)液，即礦質元素之間要有適宜的濃度比例 解析：培養(yǎng)液中溶有大量的氧應是在栽培植物的時期，這樣可增強根細胞有氧呼吸，有利于吸收礦質離子。 答案：A 18．下圖中的曲線為表示呼吸強度與根對礦質離子吸收的數(shù)量關系(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，為根細胞吸收礦質離子提供的能量越多，但根細胞膜上運載礦質離子的載體蛋白質的數(shù)量不會隨呼吸強度的增大而增多，故呼吸強度增大到一定程度時，根吸收礦質離子的速率不再變化。答案：B． 19．對綠色植物自身來說，制約其吸收礦質元素的因素有 ①根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：礦質元素的吸收是主動運輸過程，主動運輸需要的ATP由根細胞的呼吸作用提供；主動運輸過程需要的載體，其性質是蛋白質，蛋白質的合成受遺傳物質控制，不同生物具有不同的D．NA，因此載體的種類具有物種的遺傳性。 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，葉片逐漸由小長大，植株葉片表面積越來越大，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＋由葉脈最終進入植株主干，因而此時葉片中Mg2＋含量降低。Ca在植物體內形成微溶的穩(wěn)定化合物，在植物體內不移動，因而Ca的含量不會隨年齡變大而降低。答案：D． 二、非選擇題 21．為探索植物吸收水和吸收無機鹽的特點和關系，用相同的培養(yǎng)液，分別培養(yǎng)水稻和番茄的幼苗。培養(yǎng)一段時間后，分別測定培養(yǎng)液中的各種養(yǎng)分的百分含量，并與原培養(yǎng)液（各種養(yǎng)分的相對百分含量為100%）中各種養(yǎng)分百分含量比較，結果如下表所示。據(jù)表回答下列問題： （1）培養(yǎng)水稻的培養(yǎng)液，鎂離子的相對濃度比原來升高了，這是由于________________。 （2）培養(yǎng)番茄的培養(yǎng)液，鎂離子和硅離子的濃度變化不同，說明____________________。 （3）培養(yǎng)水稻和番茄的培養(yǎng)液中，硅離子的濃度變化不同，說明___________________，原因是____________________________________。 （4）注意調節(jié)培養(yǎng)液的酸堿度并經(jīng)常（每天2~3次）向培養(yǎng)液中___________，保證根細胞________________________。 解析：根吸收礦質離子的過程是一個主動運輸?shù)倪^程，而吸收水分是通過滲透作用來實現(xiàn)的，故二者吸收原理不同，是兩個相對獨立的過程；植物對礦質離子的吸收具有選擇性，這是由細胞膜的載體種類和數(shù)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和數(shù)量不相同，故對同種礦質離子的吸收不同；在用營養(yǎng)液培養(yǎng)植物的過程中，營養(yǎng)液中的O2不斷被根細胞的呼吸作用消耗，故應不斷向培養(yǎng)液中充入新鮮空氣以增強根細胞的呼吸作用，促進對礦質離子的吸收。 答案：（1）水稻吸收礦質離子（如Mg2＋）和吸收水分是兩個相對獨立的過程，鎂離子的濃度比原來升高，說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離子的吸收具有選擇性 （3）不同植物對同種礦質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(shù)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，請回答下列問題： （1）要使植物正常生長，需向瓶中添加哪些物質？_____________。 （2）圖中A管的裝置對于維持植物正常生命活動有何意義？__________。 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(xù)加入大量NaNO3，則出現(xiàn)__________________。 （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．長光照，短黑暗 B．長黑暗，短光照 C．恒溫25℃ D．白晝25℃，夜晚15℃ E．白晝、夜晚均15℃ （5）若在此實驗基礎上觀察Mg對植物的作用，需要另設計一對照實驗，請描述對照實驗的實驗條件，并預測對照實驗實驗現(xiàn)象。 （6）與傳統(tǒng)農業(yè)相比，水培法栽培植物有何優(yōu)點（列出兩方面即可）。 解析：必需礦質元素是植物正常生長發(fā)育所不可缺少的礦質元素，要使植物正常生長必須向營養(yǎng)液中加入所有的必需礦質元素；植物吸收礦質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離子，必須滿足根細胞呼吸作用所需的O2，增加營養(yǎng)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；植物要正常生長必須不斷地從溶液中吸收水分，若持續(xù)大量加入Na2CO3，會使溶液濃度過高，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，一方面延長光照時間，白天適當提高溫度（提高與光合作用有關酶的活性），另一方面夜晚適當降低溫度（降低與呼吸作用有關酶的活性），減弱呼吸作用強度，降低對有機物的消耗；對照實驗要遵循惟一變量的原則，故要觀察Mg對植物的作用，所設置的對照實驗除不含Mg外，其他條件應完全相同。 答案：（1）所有的必需礦質元素 （2）在于不斷向培養(yǎng)液中充入氧氣，促使根細胞有氧呼吸，利于根對培養(yǎng)液中各種離子的吸收 O2 （3）因培養(yǎng)液濃度大大提高，水培植物失水而死亡 （4）AD．（5）除培養(yǎng)液中無鎂元素之外，其他條件同圖中實驗條件完全相同。與圖中水培植物相比，對照實驗中水培植物的老葉變黃。 （6）①栽培植物不受季節(jié)限制；②有利于擴大栽培面積；③有利于農作物栽培的自動化、規(guī)?；? 23．實驗裝置如下圖，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，請分析實驗現(xiàn)象： （1）恒溫下進行實驗，經(jīng)測定，隨著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。此實驗現(xiàn)象說明______________________。 （2）實驗還可以測知A組、B組根細胞在同一時間內，吸收NH總是多于SO，這種現(xiàn)象可以說明________________________________________。 （3）單獨對B組根進行觀察測定，發(fā)現(xiàn)隨著O2的繼續(xù)通入，根細胞對NH和SO的吸收速度增加到一定程度時不再增加，造成這一結果的原因是_____________________。 答案：（1）根對礦質元素的吸收與呼吸作用密切相關 （2）根對礦質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(shù)目有一定限度 24．下表是無土栽培液配方，請回答下列問題： Ca(NO3)2 MgSO4 KH2PO4 KCl FeCl3 H2O 1.0克 0.25克 0.25克 0.12克 0.005克 1000 mL （1）用此培養(yǎng)液培養(yǎng)某高等植物時，往往要給培養(yǎng)液中通入空氣，這一措施的目的是用以促進____________，以利于根對礦質元素的吸收，要使該植物生長良好，根據(jù)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(yǎng)液中的礦質離子時，主要是通過____________方式，經(jīng)過一段時間后檢測到培養(yǎng)液中留存的Ca2＋較多而NO較少，這說明根細胞膜上運載Ca2＋的____________，這也進一步說明細胞膜具有____________。 （3）若除去該培養(yǎng)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元素是____________，微量元素是____________，不是礦質元素的是____________，不能被植物體再度利用的大量元素是____________。 （5）利用無機鹽進行無土栽培時，必須將無機鹽溶于水配成溶液，這是因為____________。 （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）主動運輸 載體比運載NO的載體少 選擇透過性（3）葉綠素 （4）N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Cl C、H、O Ca （5）將無機鹽配成水溶液，無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(yǎng)液中正常滲透吸水 25．將三株長勢基本相同的豌豆幼苗分別培養(yǎng)在相同的培養(yǎng)液中，開始測知對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株幼苗進行皮層注射ND．A（一種阻斷呼吸作用的制劑）；③在C組幼苗培養(yǎng)液中，添加高濃度的KHCO3溶液后，再做測定。觀察發(fā)現(xiàn)三株幼苗對K＋及H2O分子的吸收出現(xiàn)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）。 請回答下列問題（注：圖中1、2分別表示處理前后吸收量）： （1）A株的實驗事實證明，根系吸水的主要動力是____________________。 （2）B株的實驗事實證明了____________________。 （3）C株實驗事實說明根對礦質元素離子的吸收具有____________________；其表現(xiàn)在吸收量不與溶液中該物質的量成比例，同時根細胞能否吸收K＋主要決定于____________________。 （4）該三次實驗事實還可以說明植物對礦質元素的吸收過程與水分吸收過程是____________________。 解析：將A株幼苗剪去大部分葉片，蒸騰作用會大大降低，從圖中可知A株幼苗吸水量減少，故根系吸水的主要動力是蒸騰作用產(chǎn)生的蒸騰拉力；對B株幼苗的處理會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，說明，礦質元素的吸收與呼吸作用密切相關；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，由此說明，根對礦質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(shù)量決定的，同時還說明植物對水的吸收和對礦質離子的吸收是兩個相對獨立的過程。 答案：（1）蒸騰作用產(chǎn)生的蒸騰拉力 （2）礦質元素的吸收與呼吸作用密切相關 （3）選擇性 根細胞膜上K＋載體數(shù)量 （4）兩個相對獨立的過程 【應用創(chuàng)新】 1．利用一些必備的實驗材料，設計實驗探索某種礦質元素M是否是植物的必需礦質元素。 解析：驗證某種礦質元素是否是植物的必需礦質元素，要通過溶液培養(yǎng)法進行研究。具體地說，就是在人工配制的營養(yǎng)液中，除去或加入某種礦質元素，然后觀察植物在營養(yǎng)液中生長發(fā)育的狀況：如果除去某一種礦質元素后，植物的生長發(fā)育仍正常，就說明這種礦質元素不是植物必需的礦質元素；如果除去某種礦質元素后，植物生長發(fā)育不正常了，而補充這種礦質元素后，植物的生長發(fā)育又恢復正常的狀態(tài)，就說明這種礦質元素是植物必需的礦質元素。 答案：設計思路大體如下：（1）取兩個大燒杯A、B。（2）向A內放入大量的全營養(yǎng)素配制的營養(yǎng)液，向B內放入等量的除M之外的營養(yǎng)素配制的營養(yǎng)液。（3）在A、B中分別水培相同的植物。（4）現(xiàn)象與結論：①A中植株正常生長；②B中植株若正常生長，則說明M為非必需礦質元素；B中植株若生長不正常，且當向B中補充適量M后，B中植株又恢復生長，則說明M為必需礦質元素。 2．植物根吸收礦質元素的過程與根細胞的呼吸作用密切相關。請根據(jù)實驗材料和儀器設計實驗步驟，驗證它們之間的關系。 實驗材料和儀器有：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、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促進了根的呼吸作用，從而促進根對NH吸收，溶液中NH較少，加奈氏試劑后顏色較淺。實驗說明根對礦質元素的吸收過程與根呼吸作用密切相關。 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、B瓶中加入等量奈氏試劑。 實驗結果與分析：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促進了根的呼吸作用，從而促進根對NH的吸收，溶液中NH濃度較低。 【備課資料】 影響根對礦質元素吸收的因素 根從土壤里吸收礦質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，從而影響對礦質元素的吸收，無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(yǎng)分的吸收和利用。礦質元素離子必須溶解在水里才被吸收，土壤干旱時施肥的效果差，因此可以增加或降低土壤的含水量，控制或促進植物吸收養(yǎng)分，來控制或促進植物的生長。此外，施肥不當，如礦質元素離子濃度過高，植物根部細胞大量失水，發(fā)生質壁分離，會造成“燒苗”現(xiàn)象。（2）土壤溫度：土壤溫度對礦質元素的吸收也有顯著的影響。如果土溫低，根系生長緩慢，就會降低根的有效吸收面積；土溫低，呼吸強度弱，供能少主動吸收慢；土溫低，微生物活動弱，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元素。（3）土壤的酸堿度：酸堿度直接影響根細胞原生質膜對礦質元素的吸收。一般在酸性條件下吸收陰離子多，在堿性條件下吸收陽離子多。 土壤酸堿度還能改變土壤里礦質元素的溶解度。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。土壤過酸時，鐵和鋁溶解過多，植物因吸收過量而中毒。土壤過酸或過堿，都不利于作物吸收礦質元素。一般作物如水稻、麥、玉米、大豆等，生長發(fā)育的最適pH 6~7。有些作物，適于在酸性的環(huán)境中生長，如馬鈴薯以pH 4.8~5.4的土壤為宜，茶樹在pH 5.4的土壤中生長良好。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(yǎng)時，應考慮外界溶液的酸堿度。這樣能調節(jié)作物對礦質元素的吸收和正常生長。