第二章 植物对营养物质的吸收
第二章植物对营养物质的吸收
植物的营养物质，或称养分或养料，是指植物必需营养元素及其所形成的不同化合物。大部分营养物质是以离子或无机分子的形式进入植物体内，也有少部分以有机形态被植物吸收，但在某些情况下，植物也可直接吸收利用单质态的营养物质。
植物的吸收部位随不同的营养物质而异。对于矿质养分，根是主要的吸收器官；对于气态养分（如CO2、O2、H2O、SO2等），主要通过地上部叶片进行吸收。不过这种部位上的分工并不是绝对的，矿质养分有时也可以从叶片进入植物体，而根部也常常可以吸收气态养分。这一章将分别讨论植物对营养物质的根部吸收及叶面吸收过程，但是，由于根部吸收是植物吸收矿质养分的主要途径，因此将给予较大的篇幅进行叙述。
第一节植物根系生物学特性与养分吸收
传统上，人们将植物根系分为直根系（tap root system）［图2-1（a）］和须根系（fibrous root system）［图2-1（b）］两大类。直根系则包括主根（tap root）、基根（basal root）和不定根（adventitious root）等3类，须根系是由种子根(seminal root）和不定根（adventitious root）组成。各类型根的分枝称为侧根（lateral root）。
直根系中，主根是由胚根(radicale )最早发育而成的。正常情况下，主根具有严格的向地性，垂直向下生长。当胚根生长到一定程度，从茎基部长出一部分根，这些根称为基根。不定根则是从下胚轴（hypocotyl)上长出来的根。须根系中，种子根是由胚根最早发育而成的根。而不定根是除种子根以外，其他直接由茎基部长出的根。侧根是指直根系和须根系中，在主根、基根和不定根或种子根和不定根上生长出来的根。侧根又分为一级侧根、二级侧根和多级侧根。
一、根的解剖学特点与养分吸收
根的外部形态虽然随不同的植物类型有较大的差异，但其基本解剖学结构还是相似的。从纵向上看，根自下而上可分为根冠、分生区、伸长区、根毛区和成熟区［图2-2 (a)］。从
横断面上看（以小麦根毛区为例），从外到内分别是表皮、皮层（包括皮层薄壁细胞、内皮层及附于其上的凯氏带）和维管束，（包括中柱鞘、木质部和韧皮部）等几个部分［图2-2（b）］。
根部对养分的吸收很大程度上受结构特点的制约。对于一条根来说，养分吸收的主要部位是分生区和伸长区。这一区段在根冠以上1 cm左右的地方，总长一般只有几毫米，木质部、韧皮部都已开始分化，初步具备输送养分的能力，但凯氏带尚未完全分化而不致于造成屏障，因而有利于养分的吸收。此外，该区段细胞生长迅速，代谢活动旺盛，因此，不仅增大了吸收面积，也提供了养分吸收所需的生物能量。
根毛区在伸长区之上，长度一般有数厘米，表面布满根毛。根毛其实是表皮细胞向外的突起。根毛分布很密集，每平方毫米上就有数百条之多。根毛是根系吸水最旺盛的部位，同时也吸收养分。由于根毛的数量多，总表面积大，所以根毛区实际上吸收养分的数量比其他区段更多。对于一些依赖水分吸收的养分，根毛区的作用更为显著。因此，在应用根系数量（总长度）这个参数时，应该把根毛考虑进去，这样才能正确估计根系对养分的吸收。不过，少数植物没有根毛或根毛很少。
从横断面上来看，根的结构特点对养分的吸收也有很大影响。例如，由于凯氏带的存在，养分不能直接进入维管束的输导组织，而需要通过原生质膜进入细胞内部，然后转移到维管束内。原生质膜对养分吸收是有严格的选择性的，这种选择性的存在是植物进行正常生理活动的保证。
二、根的形态、构型特性与养分吸收
（一）根的形态、构型的基本概念
根形态是指根系的形态学特征，一般用根的数量、根长、根表面积、根分枝数、根毛的数量和长度等参数来描述。
根构型则是指同一根系中不同类型的根（直根系）或不定根（须根系）在生长介质
中的空间造型和分布（Lynch 1995）。具体来说，根构型包括立体几何构型和平面几何构型。立体几何构型是指不同类型的根（直根系）或不定根（须根系）在介质中的三维空间分布。平面几何构型则为同一根系的各种根沿根轴二维平面上的分布。
长期以来，人们试图通过直接或间接的方法来定量描述根构型。Fitter (1991)试图通过拓扑学模型(topological model)来定量描述根构型。他将三维构型分解成二维构型，然后根据根系的二维分支情况将根系分成鲱骨（herring-bone）和二分支（dichotomous）等拓扑学类型，进而通过测定有关的拓扑学参数对根构型给予定量描述。但实际上据严小龙等(2000)的观察，一些植物（如豆科作物中的菜豆）根系的平面几何构型不仅有鲱骨型和二分支型，而且还存在一种介于二者之间的分支鲱骨型（图2-3)。Lynch等（1997)通过分形几何（fractal geometry）方法研究不同生长时期菜豆根系的线性、平面和三维空间分布与分形几何参数的相关性，认为分形几何学参数可用于估计植物根系的三维立体构型。严小龙等(2000)在研究中发现菜豆根系一些二维平面几何参数（如基根生长角度和基根在二维介质表层的相对分布等）与三维立体构型的某些参数（基根在三维介质表层的相对分布）具有良好的相关性。可见，根系的二维平面几何构型特性能够在一定程度上反映植物根系的三维立体几何构型特性，这就为根系构型的定量化提供了方便。一般平面几何构型的特征可以通过直接测定的指标（如主根与基根或各不定根之间的夹角等参数）来描述，各类根的根长、根重和吸收面积等指标在一定程度上也能间接反映此特征。
然而，目前尚无用于定量描述植物根系三维立体几何构型的综合指标。植物根构型是一个比根系形态特征、拓扑学结构、根系的分层分布等更为高级的、更能全面描述根系形态、结构特征及空间分布的综合性概念。了解植物根构型特性，对了解根系的形态、结构和功能将会有很大帮助。因此，如何确立一个能客观全面地描述植物根系三维立体构型的综合指标是研究根构型的关键。
（二）根的形态、构型特性与养分吸收
1．根形态与养分吸收
根形态与养分吸收的关系十分密切。表2-1以根数量为例来讨论根形态与根系吸收养分能力的关系。根的数量可以用单位体积土壤中根的总长度来表示（Lv，单位为cm/cm 3) ，也可以用在一定耕层深度中单位面积土壤中根的总长度来表示(L A，单位为cm/cm2)。从表2-1可
以看出，不同植物所具有的根数量相差很远。须根系植物一般比直根系植物具有较多数量的根，根数越多，与养分接触的概率越高。所以，根的数量在某种程度上能反映根系的营养特性。
2．根构型与养分吸收
根的构型特性与养分吸收的关系与养分的种类有关。以磷为例，磷在土壤中的移动主要依靠扩散作用来进行，因而，其移动性远比氮、钾等元素差。而植物对土壤中有效磷的吸收主要依靠根系吸收其周围所接触到的土壤有效磷，如果植物根系在土壤中有效磷含量较多的区域分布越多、根系接触到的土壤体积越大，则越有利于根系对土壤中磷的吸收。如前所述，根构型决定了植物根系在土壤中的空间分布和所接触到的土壤体积的大小。不同植物具有不同的根构型，浅根系由于其在表层分布的根相对较多而更有利于对表层磷的吸收（图2-4）。可见植物根构型对磷吸收起着重要作用（严小龙等2000）。实际上以菜豆进行的试验证明，根形态和根构型比一些生理生化特性更能解释磷效率的基因型差异。
3．不同根类型组合与养分吸收
植物的根系类型与植物吸收养分有密切的关系。直根系以垂直方向生长为主，根扎得深，因而能较好地利用深层土壤中的营养物质。须根系向水平方向的生长占优势，根系较为集中于表土层，但扩展较广，较充分利用表土层的营养物质。两类型根系各有所长，因此，人们在农业生产中常常将两类型作物种在一起，以提高作物根系对土壤养分的吸收利用率。玉米、小麦等与豆科作物间（混）种、水稻与豆科绿肥作物间（套）种都是一些常见的例子。唐劲驰等（未发表）还发现不同根构型的直根系作物大豆与须根系玉米间种的效果也不同，浅根型大豆品种与玉米间种的效果较好。说明在生产实际中，还需根据间种作物根构型特点进行合理安排。
此外，Rubio等(2001)利用计算机模型模拟不同根构型植物根系之间对养分吸收的竞争性，发现在土壤磷分布不均匀的情况下（上层有效磷含量高而下层低），浅根型植物更有利于对土壤磷的吸收（图2-5）。说明即使同一根系类型的作物种植在一起，根构型对其养分利用效率的影响也较大。
根的分布状况也与植物的养分吸收有关。如果根系在土壤中分布合理，则有
利于养分吸收效率的提高。图2-6表明，当根分布较为稀疏时，根与根之间的吸收范围未重叠，根未能充分利用土壤中的养分。相反，当根系密度较大时，根的吸收范围相互重叠，对土壤养分的利用效率相对较高。但密度过大时，根与根之间会出现养分的竞争间题，也会使吸收效率降低。
三、根的生理特性与养分吸收
除了根的形态、结构特点与养分吸收有关之外，根的重要生理特性也直接影响着养分吸收。这些生理特性包括根的阳离子交换量、根的氧化还原能力及其他的某些代谢活动能力。（一）根的阳离子交换量
植物根的细胞表面具有一些带电的离子交换点，这些交换点有的带负电，也有的带正电，因此能分别产生阳离子交换或阴离子交换，其中以阳离子交换为主。单位数量根吸附的阳离子的物质的量称为阳离子交换量（CEC）。根系的阳离子交换量大部分来源于细胞壁上纤维素、半纤维素及果胶等有机物的自由羧基，其余的来源于细胞壁上的蛋白质或者可能是细胞膜内的原生质体中的带电基团。因此，根的阳离子交换量与根的细胞组成有关，反映了某一
植物根系的特性。一般双子叶植物根系的CEC较高，而单子叶植物根系相对较低。
由于离子交换点和介质溶液中的离子浓度保持平衡，因而这些交换点可以影响养分离子进入根系细胞的数量。现在较多人认为，根系的CEC与植物的养分吸收有一定的关系。对于二价离子（如Ca2+、Mg2+），根的CEC愈高，它们被植物吸收也就愈多。对于一价离子（如K+），根的CEC似乎和它们的吸收没有关系，这可能是因为二价离子对离子交换点具有较强的吸附能力，因此，交换点的多少与离子进入细胞表面的数量密切相关。而一价离子对交换点的吸附力弱，尤其是当其在介质溶液中浓度较低时，竞争不过高价离子，因而与交换点的多少无关，不过，一价离子的吸收有时也与CEC有关，但这可能是由于CEC间接的作用所致。
根的CEC有时还反映根系利用难溶养分的能力。例如植物对难溶性磷酸盐（如磷矿石）的利用。根的CEC较大的植物，对磷矿石中的钙具有较强的吸附能力，因此能促进磷矿石的吸收。这种促进作用的可能原因是通过根的离子交换点对钙的吸附，从而增大了对磷矿石的生物溶解和吸收。但其具体的作用机制还有待于进一步研究。
（二）根的氧化还原能力
根的氧化还原能力反映了根系代谢活性的大小，与植物吸收养分的能力也有关。一般来说，根的氧化力强，吸收能力也强；根的氧化力弱，吸收能力也弱，这种特性在水稻等淹水植物中尤为重要。在淹水土壤中存在着大量的亚铁离子、硫化氢等有毒物质，这些物质对根的正常代谢及养分吸收都有很大的抑制作用。然而，水稻可以通过发达的输导组织从叶、茎中获得氧气，从而保证根系有充足的氧化能力。此外，水稻根系可以通过一条特殊的代谢途径—乙醇酸氧化途径产生过氧化氢，进而产生氧，从而形成氧化力。所以，水稻根的周围有一个氧化圈。新根氧化力强，氧化圈可扩大到根之外，形成的氢氧化铁之类沉淀物在根外沉积，所以，新根呈白色。随着根的生长，根的氧化力逐渐减弱，氢氧化铁沉积到根表面，呈棕褐色。衰老或病态的根氧化力更弱，沉积在根表的氢氧化铁还原成硫化铁，因而呈灰褐色甚至黑色。因此，往往可以从根的颜色来判别根的代谢活性，进而判别根吸收养分的能力。不过，不同的植物对氧化力的要求也不尽相同，旱地植物一般比淹水植物需要较高的氧化还原电位。
植物对养分的吸收不仅与根氧化力有关，也与根还原力有关。根的还原力对一些需要还原后才能被植物细胞吸收的养分尤为重要。很多植物根部具有硝酸还原活性，能将N03—还原成NO2—，加速了N03—的同化作用，从而促进氮素的吸收。近年来一些研究结果表明，铁必须要在根的表面还原成Fe2+后才能被根吸收，因而，不同的植物对铁的利用效率高低往往与根部的还原能力有关(R?mheld and Marschner 1986）。如果这种还原能力是基因型的差异，就可以通过遗传学的方法来改善这种特性，从而提高养分的吸收效率（详见第八章论述）。（三）根的代谢和酶活性
除氧化还原外，根的其他一些代谢过程也与养分吸收有关。例如根的呼吸作用过程与养分吸收就有密切的联系。这一方面是因为呼吸作用为养分的主动吸收提供了生物能量（见第二节），另一方面是因为大量代谢中间过程的进行需要氮、磷、钾等矿质养分的参与，因而间接地促进了养分的吸收。
酶的活性其实也是代谢活力的反映，不过不同酶的活性高低所反映出的代谢活力情况有所不同。例如根中脱氢酶的活性与根的代谢活力成正相关。新生成和健壮的根，其脱氢酶活性高、代谢活力强；而衰老或病态的根，脱氢酶活性低，代谢活力就弱。但是，过氧化物酶的活性却与根的代谢活力呈负相关，即根中过氧化物酶活性愈高，根的代谢能力就愈弱，所以，过氧化物酶的活性过高时，对养分的吸收不利。
四、根际效应与养分吸收
介质中受根系活力影响而在理化、生物性质方面有明显不同的那一部分区域称之为根际。根际的大小没一定的界限，但通常是指根系至离根表1-2 mm之内的区域。在根际中，
植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度，也影响土壤生物（主要是微生物）的活性，因而构成了根际效应。根际效应反过来又强烈地影响着植物对养分的吸收。
（一）根系分泌物
根的分泌物种类很多，总括起来可分无机物和有机物两大类。
根分泌的无机物主要有CH2等气体及一些矿质盐类，其中Co2的分泌对根际养分影响较大。据研究，小麦根系因呼吸作用以CO2形式放到土壤中的碳占植物总固定碳量的20% (Sauerback and Johnsen 1976）。根系分泌出来的CO2，一方面作为土壤微生物的能量来源而促进养分的有效性，另一方面可通过影响土壤介质中的pH而改变一些养分的溶解度。CO2溶于水后形成弱酸，使根际pH下降，一些难溶化合物如磷酸钙、氢氧化铁等的溶解度升高而有利于被根吸收。
矿质盐类的分泌是根系吸收的逆过程。根活细胞的离子平衡或老细胞的破损都会导致矿质盐类的向外分泌。正常情况下根分泌的矿质盐类较少，只是在细胞膜受到损伤时矿质元素才大量外渗。
根分泌的有机物种类很多，包括相对分子质量小和相对分子质量大的有机物两类。相对分子质量小的有机分泌物包括糖类、蛋白质及酶、氨基酸、有机酸及一些次生代谢产物。相对分子质量大的有机分泌物主要为黏液（mucilage）和胞外酶类（ectoenzyme）。这些物质大部分是有益于土壤微生物生长的营养物质，但有少部分是抑制微生物生长的毒素。
有机分泌物对改善根际的理化状况也有一定的作用。在许多植物的根冠和根表面，有一层由黏液所构成的粒状或纤丝状物质。黏液是根分泌的多糖类化合物，其主要成分为半乳糖、岩藻糖和糖醛酸等。黏液的作用是保护根尖和保持湿润，另外也用于土壤颗粒之间的粘连，有助于形成较好的土壤结构[图2-7
（a)］。
此外，生长介质中的养分状况对根分泌物的影响也较大。在养分缺乏的条件下，植物根系能分泌较多的相对分子质量低的有机物（如有机酸等），刺激根系对养分的吸收[图2-7（b）]。例如木豆在缺磷条件下分泌番石榴酸、菜豆分泌柠檬酸等。
（二）根际微生物
根际微生物通常是指细菌、放线菌和真菌几大类。根际微生物的数量往往很大，构成一个旺盛的生物活动区域，对植物的土壤养分状况产生较大的影响。
(1)对有机质进行矿化分解根际微生物能够对有机质进行矿化分解，从而释放出易于被植物吸收的无机养分，如CO2及无机态的氮、磷、硫等。
(2)产生和分泌有机酸等物质根际微生物能产生和分泌有机酸，提高土壤养分的有效性。有机酸的作用之一是对金属养分离子起螯合作用。例如，有机酸能络合Fe2 +、Cu2 +、Zn2 +等，促进它们的移动和吸收。有机酸还能络合一些难溶化合物中的金属离子，从而将其中的有效成分释放出来，例如，磷酸铁、磷酸铝中的磷本来很难被植物利用，但有机酸络合了Fe 3 +、Al3+干等重金属离子后，磷就能释放出来被植物吸收。有机酸的另一个作用是降低土壤的pH，因而也能促进一些难溶化合物的溶解和养分释放。
(3)固定和转化大气中的养分供植物利用根际微生物还能固定和转化大气中的养分供植物利用，这方面突出的例子是微生物的生物固定作用。根际中的自生型、附生型和共生型固氮微生物均能将空气中的分子态氮转化成可供植物利用的形式。
(4)产生释放生理活性物质，促进根系的生长和养分吸收根际微生物产生的生长素类和维生素类物质对植物根系生长有明显的刺激作用。另外，根际微生物分泌的抗菌素类物质有利于植物抵抗一些有毒病原微生物的侵染。
（三）菌根
菌根是土壤真菌与植物根系建立共生关系所形成的共生体，形成这种共生体的真菌称菌根真菌。菌根包括担子菌、子囊菌和藻状菌等，它们能侵染约2000种植物的根部形成菌根。根据形态结构，菌根可分成外生菌根（ectomycorrhiza）、内生菌根（endomycorrhiza）、石南菌根（ericoid-mycorrhiza）、乔木菌根(arbutoid-mycorrhiza）和兰属菌根（orchi-dacious-mycorrhiza）等，不过较为常见且与植物营养关系较大的是外生菌根和内生菌根。内生菌根中的泡囊一分枝状菌根(vesicular-arbuscular mycorrhiza, VAM）在农作物中较为常见。外生菌根和内生菌根的基本结构如图2-8所示。
尽管各类型的菌根在形态结构上有差别，但其共生体系的生理基础是一致的。真菌依靠植物根系的碳水化合物生长，而又反过来向植物提供其所吸收的营养物质，菌根真菌具有较强的养分吸收能力，而且其吸收的养分又是植物所需要的，所以，菌根的形成对植物生长是有利的。
目前较为清楚的是菌根对磷吸收的有益作用，此外，锌、铜等的吸收也得到了促进（表2-2）。关于菌根促进养分吸收的可能原因有如下几点：
(1)菌根真菌的外分泌物促进难溶化合物溶解菌根真菌能通过分泌一些物质，促进难溶化合物溶解。一些菌根真菌能分泌草酸，有利于难溶磷酸盐中磷的释放。一些菌根还能分泌磷酸酯酶，促进有机磷化合物的分解和磷的释放。
(2)菌根真菌改变了寄主根的吸收特性菌根真菌能够通过与寄主的共生关系，改变寄主根的吸收特性。这一方面是由于菌根分泌的激素或生长调节剂类物质的影响，另一方面是由于真菌直接给植物根系提供了其所吸收的营养物质。整个共生体系作用的结果就提高了植物对营养物质的吸收速率。
(3)菌根扩大了根的吸收面积菌根还能扩大寄主根系的吸收面积，这可能是菌根促进养分吸收的主要原因。菌根真菌的存在等于扩大了根的截获面积，因此，在菌根形成的情况下，一些在土壤中移动性较低的养分（如磷酸盐、铵离子和硫酸盐等）与根系的距离缩短，从而有利于被植物吸收。实际上，菌根通常在植物根系不发达的情况下对一些难移动的离子才有明显效应，这说明菌根的主要作用在于扩大吸收面积。
五、植物养分吸收的遗传特性
植物对土壤中养分的吸收受植物本身的遗传特性所限制。植物对土壤或介质中矿质养分的吸收具有3大特点：选择性；累积性；基因型差异。
1．选择性
如果植物偏向于吸收某种矿质养分，同时就会降低对其他元素的吸收。如表2-3所示，海水中K+的含量远低于Cat+和Na+，而生长在海水中的法囊藻( Valonia）由于对K+选择性吸收的结果，其细胞液中K+的含量却远远高于海水，同时Ca 2 +和Na+的含量则相应地低于
海水中Ca2+和Na +的含量。
2．累积性
植物对养分吸收的累积性表现在植物细胞汁液内某些养分的浓度远远高于介质中该养分的浓度。表2-3中丽藻（Nitella）胞液中K+、Na+、Ca 2 +和Cl—的浓度均远远高于其生长介质（塘水）中K+、Na+、Ca 2 +和Cl—的浓度，这说明丽藻对这些离子均具有累积性吸收的特性。此外，法囊藻对海水中K+的吸收也说明了该植物对K+的累积性吸收。
3．基因型差异
不同种类或同一种类不同基因型的植物对同种矿质养分的吸收也有所不同。如表2-4中玉米和菜豆对介质中矿质养分，特别是对K+和Ca 2 +的吸收大为不同。玉米偏向于吸收K+和S042-，菜豆则偏向于吸收Ca 2 +、Na+和PO43-。
第二节植物根系对养分的吸收机制
植物对养分的吸收是指养分进入植物体内的过程。泛义的吸收是指养分从外部介质进入植物体中的任何部分，而更确切一点，吸收是指养分通过细胞原生质膜进入细胞内部的过程。
根系是植物吸收养分的主要部位。根系对养分的吸收一般包括如下3个过程：养分向根表面的迁移；养分进入质外体；养分进入共质体。
一、养分向根表面的迁移
介质（土壤）中的养分要先迁移到根系的表面才能被植物吸收。养分的迁移主要有截获、质流和扩散等几种形式。
（一）截获
截获（interception）是指植物根系在生长过程中直接接触到养分而使养分迁移至根表的过程。在土壤中，当根和土壤胶粒相互接触时，根表吸附的离子（通常是H+）和土粒吸附的养分离子（通常是阳离子）非常靠近，二者由于振荡而使双方的水化分子膜相互重叠，自由能发生微弱的变化，从而引起二者间的离子交换，导致土粒上的离子迁移到根表上来（图2-9），所以，截获其实是一种接触交换。
养分依靠截获迁移到根表面的数量取决于根系接触的土壤体积。但根系接触到的土壤只占总体积的一小部分，一般只有1%左右，也就是说土壤中仅1%左右的有效养分能够以截获的形式迁移到根表，所以，依靠截获迁移到根表的数量是较少的，往往不能满足植物的需要。Barber（1995）用玉米作材料的计算表明，对于氮、磷、钾、硫等几种元素，根系截获的数量仅占吸收总量的10%以下，而对于钙、镁等几种元素，根系截获的数量也不能完全满足植物的需要。
当植物根系不与土壤黏粒直接接触时，土壤中的养分离子就要借助土壤溶液与植物根系进行离子交换而迁移到根表（图2-10），根与溶液之间的交换与上述的接触交换不太相同，它在很大程度上取决于溶液中的离子浓度。
由于根系截获所得的养分往往不能满足植物所需，所以，植物根系还必须吸收除了它本身直接接触的土壤以外土体的养分，这就导致了养分离子从远距离向根系的迁移。养分这种远距离迁移有两种方式：质流和扩散。
（二）质流
质流（mass flow）是指由于水分吸收形成的水流而导致养分离子向根表的迁移过程。很显然，离子以质流形式迁移的数量与水流通量和离子的浓度有关，用公式表示为
由于水流通量是由蒸腾作用的大小所决定的，所以，质流的量与蒸腾作用呈正相关。另一方面，离子在液相中的溶解度也是影响质流数量的关键。一般地说，对于在土壤中溶解度和移动性较大的离子，如N03-、Cl-、SO42-、Na+等，质流是它们向根表迁移的主要方式。当水流通量很大时，一些相对较难移动的离子，如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等，以质流形式迁移至根表的数量多于根系吸收的数量，以致在根表沉积而形成所谓的“土管”(pedotubule）（Barber
1974）。
（三）扩散
扩散（diffusion)是物质（分子或离子）借助化学势从高浓度区域向低浓度区域的迁移过程。植物根系对养分离子的吸收往往会导致根表的离子浓度下降，这样就形成了土体一根表之间的浓度梯度，养分离子也就可以通过扩散的形式迁移至根表。
物质在均匀体系中的扩散可以用斐克（Fick）第一定律来表示
从公式2．2可见，离子的扩散速率取决于扩散系数和浓度梯度。扩散系数是离子的属性，不同离子在均匀体系（如水）中的扩散系数有明显差异，而在不均匀体系（如土壤）中的扩散系数差异更大（表2-5）。一般来说，一价阴离子如NO3-和C1-移动性较大，扩散系数较大；阳离子在土壤中易被土壤胶体吸附，扩散系数较小；一些能被固定成难溶化合物的离子如H2P04-（或H P042-）扩散系数更小。
在土壤中，离子扩散系数下降的原因主要是受土壤固相各因素的影响。因此，应用扩散系数应引入“有效扩散系数”的概念，即
f—土壤曲率因素（与扩散途径的曲折程度成反比）；
b—离子在土一液相间的缓冲能力，即b=dc s/dc1（c s和c1分别是离子
在固相和液相中的浓度）。
一种离子在扩散t时间后的平均直线距离为(2D t )1/2，据此可以算出表2-5中各离子在一定时间后的扩散距离。例如，N03-每24 h在水中扩散的距离为1.82 cm，而在土壤中为0.93 cm；H2P04-每24 h在水中的扩散距离为1.24 cm，但在土壤中（取扩散系数为1x10-10cm2/s)仅为4x10-3cm。可见，一些养分离子依靠扩散进行迁移的区域是有限的，不能迅速满足作物的需要。因此，在这种情况下，根系的形态、构型对养分的吸收效率尤为重要。
截获、质流、扩散3种迁移方式对植物根系吸收养分离子的贡献大小是不同的。表2-6说明玉米在整个生育期间，这3种迁移方式所提供的植物吸收所需养分的相对数量，可以看出，这3种形式的相对重要性主要与养分离子的性质有关。
除了离子性质外，3种迁移方式的相对重要性还与当时的气候情况、土壤条件及植物生长状况有关。
二、养分进入质外体
对于物质的吸收和运输而言，植物体内可以分质外体和共质体两个部分。质外体（apoplast）是指细胞原生质膜以外的空间，包括细胞壁微纤丝之间的空隙和细胞间的空隙及植物中的一些死组织所形成的通道（如木质部导管）。共质体(symplast）则是指原生质膜以内的物质和空间，包括原生质体、内膜系统（如内质网）及胞间连丝等。
观察“饥饿”状态的植物根系对某一养分的吸收，通常可以发现开始时养分进入植物根系的速度较快，过一段时间后逐渐减慢，最后稳定在一定速度（图2-11）。一般认为，吸收速率较快的这个阶段养分以进入质外体为主；而吸收速率较为平稳的这个阶段，养分正在进入共质体。这两个阶段并不是孤立进行的，但为了方便起见，我们将分别对这两个阶段进行讨论。
在根部，由于质外体不含生命物质，而且与外界相通，养分离子能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入其中，所以，质外体也被称作自由空间（也称表观自由空间AFS或外层空间）。养分离子进入自由空间的过程是不消耗代谢能量的被动过程。
植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋白组成的网状结构。这些网状结构含有大小不一的空隙，包括细胞壁微纤丝之间的空隙和细胞间的空隙。水分和矿质离子主要通过这些空隙自由地进入根细胞内的自由空间，而小分子有机物、大分子溶质（如金属螯合物、富里酸和毒素）或病毒和其他病原体则受空隙大小所限制，不能自由进入根细胞内自由空间。自由空间习惯上又可分为水分自由空间(WFS)和杜南(Donnan）自由空间（DFS）。
（一）水分自由空间
水分自由空间是指被水分占据并能和外部介质溶液达到物理化学平衡的这部分质外体区域。该区域不受或较少受电荷的影响，所以，外部的养分离子能自由地随水分移动而发生质流或借助浓度梯度进行扩散而进入根内，但也可以重新扩散出去。
（二）杜南自由空间
在质外体中，水分自由空间只有一小部分，而在大部分的区域，养分离子由于受细胞壁或原生质膜所带电荷的影响而不能自由移动和扩散，这部分区域称为杜南自由空间。杜南自由空间的电荷主要有两个来源。
1．细胞壁
细胞壁上的纤维素、半纤维素及果胶质等结构物质带有相当数量的自由梭基或经基，这些基团电离后能产生负电点，吸附进入到质外体的阳离子而起阳离子交换子的作用。这种吸附可导致阳离子在自由空间的累积，并且这种吸附是可逆的，离子的吸附或者解吸主要取决于其在质外体中的电化学势（化学势+电势）。此外，这些负电荷在吸附阳离子的同时，又排斥阴离子进入质外体。通常，双子叶植物对阳离子的吸附能力远高于单子叶植物。
2．原生质膜及原生质体
原生质膜上的蛋白质也有一些带电基团能吸附养分离子。在原生质体里面的一些非扩散带电基团，也能越过原生质膜而和质外体中的养分离子达到物理化学平衡，这种现象称为杜南平衡。
杜南平衡是发生在半透膜系统的一种物理化学现象，这种半透膜允许膜外离子自由通过，但不允许膜内不扩散带电基团通过。假设有两种分别带正、负电的自由离子M+和A-，在达到平衡时，它们在膜内外的分布服从这样一个规律：膜内的阴、阳离子浓度乘积等于膜外的阴阳离子浓度乘积，即［M+］i·［A-］i＝［M+］o·［A-］o（i：膜内，o：膜外）。
杜南平衡可以用电化学平衡原理来解释。在一个系统中的带电离子，不仅有化学势，也
有电势，二者共同作用的结果就使该离子具有电化学势，即
在一个半透膜系统中，当达到平衡时，膜内外的离子电化学势相等，即
对于一个半透膜系统同时存在并且都已达到平衡的阴阳离子，它们均服从能斯特方程。如果用离子浓度代替离子活度，则有
植物根细胞的原生质膜具有半透膜性质，也可以达成杜南平衡。细胞原生质体有带负电的非扩散基团，因而有利于阳离子而不利于阴离子进入。所以，实际上达到杜南平衡时，膜内外的阴、阳离子浓度是不相等的，在膜内［M+］i＞［A-］i，而在膜外［A-］o＞［M+］o。
杜南自由空间的大小基本上可以反映出根系阳离子交换量（CEC）的大小，所以，根的杜南自由空间在某种程度上也能反映植物保存和吸收土壤养分的能力。
三、养分进入共质体
（一）生物膜的结构
已经进入质外体的养分离子必须通过原生质膜才能进入共质体内。原生质膜、液泡膜、线粒体膜和叶绿体膜等均为具有选择透性的生物半透膜，简称生物膜。生物膜主要由蛋白质和脂类组成，碳水化合物只占膜组分的极小部分。蛋白质和脂类在生物膜中所占的相对比例又随生物膜种类的不同而变化。然而，所有生物膜都具有一些相似的基本结构（图2-12）。
关于生物膜结构的假说和模型较多，比较经典的模型是由Danielli和Davson首先提出，又经后人不断改进的“流动镶嵌模型”（Singer 1972）。根据“流动镶嵌模型”，生物膜由两层磷脂分子组成，磷脂分子具有亲水性、带电的头部（磷脂、氨基酸和羧基基团）朝外，非极性、疏水的尾部朝内。蛋白质分子则以多种方式镶嵌在磷脂分子之中，镶嵌在膜表面的称外嵌蛋白(extrinsic protein),镶嵌在膜内的称内嵌蛋白(intrinsic protein),因为磷脂分子的不饱和脂肪链部分有流动性，所以，一部分内嵌蛋白能在膜内移动。
生物膜上的脂类主要由3种极性脂类组成：磷脂、糖脂和少量的硫脂（但叶绿体类囊体膜上硫脂的含量较高）。甾醇也是构成生物膜的重要脂类。甾醇可通过其对生物膜结构的影响来间接地影响膜的运输过程。一般而言，甾醇在内质网膜中的含量较低，而在原生质膜和液泡膜中的含量则高达总脂类的30%以上。此外，脂类碳链的长度和饱和程度均影响生物膜的流动性，碳链越短、饱和程度越低，膜的流动性越高。
生物膜上脂类组分受环境影响较大，脂类组分的变化反映了植物通过改变其生物膜的特性来提高对环境的适应性。在缺锌条件下，根细胞中磷脂含量和不饱和脂肪酸的比例均下降；在低温下，膜脂中不饱和酸浓度增加，导致生物膜冰点降低而免受伤害。
（二）溶质的跨膜运输
生物膜是一个具有精密结构的屏障，对不同的物质具有不同的透性（图2-13）。一些亲脂性非极性分子或不带电的极性小分子能溶于双重磷脂层中，因而能以简单的扩散形式透过质膜。而极性大分子或带电离子则要借助膜上的某些物质（如通道蛋白、载体或泵）才能透过，这种借助膜上物质进行穿透的过程叫运输（transport)-如果运输是顺浓度梯度（不带电分子）或电化学势梯度（离子）的，运输过程可以不消耗生物能量而自发进行，称为被动运输（passive transport）；相反，如果运输是逆浓度或电化学势梯度的，运输过程需要直接消耗生物能量，称为主动运输（active transport）。
养分离子通过根部原生质膜的运输过程习惯上也称为离子吸收(ion absorption），相应地也有被动吸收和主动吸收两种形式。
1．被动吸收
养分离子被动吸收的主要形式是被动扩散（passive diffusion）和易化扩散(facilitated diffusion）（图2-13）。被动扩散是指溶质沿电化学势梯度，不需要借助任何转运蛋白而穿过
生物膜的运转过程。此过程遵循斐克定律，吸收速率与溶
质浓度呈线性关系，有
ν＝PA c (2 ．9）
式中：ν—吸收速率；
P—某一特殊离子的渗透系数；
A—面积；
c—细胞膜两侧溶质的浓度差。
一般而言，中性的可溶性小分子溶质如O2、CO2、NH3、C03CO2H、CH2OH·CHOH·CH2OH 等主要靠被动扩散进入膜内。
易化扩散是指溶质借助离子通道或转运蛋白沿电化学梯度穿过生物膜的运转过程。易化扩散有两种可能的机制。
（l）离子通道(ion channel)在生物膜上的一些贯穿双重磷脂层的蛋白质，其分子中的多肤链以某种形式折叠成为β螺旋，从而形成了一条能透过一定类型离子的通道，这种通道在平时不开启，只有在一定条件下才开启并透过离子。
目前发现的离子通道主要有配位体开启通道，如Ca2+激活通道（Ca2+-de-pendent channel）和电压门控通道(voltage-gated channel )，这两种通道的作用模式有所不同。如图2-14 (a)所示，配位体通道蛋白具有配位体特异结合位点，当配位体（如Ca2+）与结合位点结合后，离子通道被打开。电压控制通道则是在外界电压到达一定程度时，通道蛋白去极化而被打开［图2-14（b）］。离子只在通道蛋白开启后才能沿电化学势梯度扩散穿过生物膜，并且离子通道一旦开启，离子将以极快的速度进入细胞。
近年来，分子生物学技术不断发展，特别是随着膜片钳技术的发展，人们对离子通道的
研究也愈来愈深人。目前已证实，在原生质膜上存在阳离子通道
(K+、Ca2+、H+和Na+通道）、阴离子通道（苹果酸离子通道、NO3-和C1-通道）和水通道（aquaporin)，其中N03-通道只发现存在于液泡膜上。
膜片钳技术（patch clamp）是目前在细胞吸收机制研究中应用较多的新技术。该技术通过玻璃微移样枪钳起细胞膜的微小部分，使这部分膜与整个细胞膜分开形成一个独立的封闭体，再与一系列电子仪器相连，测定这部分细胞膜电流的流动状况。利用膜片钳技术既可以测定一个离子通道的电流状况，也可以测定整个细胞膜的电流变化。膜片钳技术包括几种不同的记录测定方法，可以分别测定不同方向的电流强度。如图2-15所示，外一外膜片用于测定离子由外向内流动时的电流，内一外膜片用于测定离子由内向外流动时的电流。与传统的研究方法相比，膜片钳技术具有两个技术上的优点：发展了一种稳定的电子技术，可以测定精确度到10-12 A的电流；由于封闭体内电阻较高（大于1 Ω），造成电流主要通过移液器内的部分膜进出微移样器（图2-15），从而使测定这部分膜的电流强度成为可能。
离子通道的存在与细胞内渗透压的调节（如K+、C1-通道）及外界环境信号的传递（如Ca2+通道）有关，而其在根对离子吸收过程中的作用还不十分清楚。按照养分转运的方向，
可以将阳离子通道分为内流型和外流型两大类。细胞
原生膜上的内流型离子通道是多基因控制家族—“摇动家族”（shaker family ）的成员，属于依靠电压门控的离子通道。内流型离子通道大多具有组织表达特异性。以K +内部通道——AKTl 通道为例，AKTl 诱导的GUS 基因只在拟南芥叶片上的保卫细胞、根细胞和排水细胞(hydathode)表达。AKTl 通道是由6个跨膜域组成的（图2-16），在跨膜域S5和S6之间有一个插入膜内的环（membrane-intrusive loop ），这个环构成了此通道的洞跨膜域（P-domain)。AKTl 通道有四个亚基，每个亚基的洞跨膜域交互构成一个狭小的压缩道(constriction)，在此压缩道内包含有识别K +和束缚K +位点。
外流型K +通道KCOl 是一种双洞型依赖于原生质Ca 2+浓度的离子通道(Ca 2+-dependent channel). KCOl 包含4个跨膜域（图2-17),其中2个为洞跨膜域(P-domain) 。KCO1的C 末端有两个Ca 高亲和力的、形似英文字母E 和F 的束缚位点，又称EF 手。
原生膜上还存在接收和传递外界信号刺激的通道。这种通道的运作也是受Ca 2+调节的，其运作模式如图2-18所示。植物细胞膜接收和传递外界信号包括8个步骤：
1)外界信号由细胞膜上接收器（receptor ）接收；
2)信号接收后可能改变膜上Ca 2+-ATP 酶的活性；
3)打开Ca2+通道；
4)导致原生质Ca2+的浓度变化；
5)信号导致Ca2+从内部贮存的Ca2+库中释放出来；
6)产生次级信号，如IP3；
7)提高自由Ca2+的浓度，改变束缚Ca2+蛋白(Ca2+-BP)的活性；
8）活化一系列酶，导致细胞最终的反应。
(2)运输蛋白(transport protein)离子易化扩散的另一种可能形式是运输蛋白的运转。据认为，运输蛋白在离子电化学势的作用下与离子结合并产生构型变化从而将离子翻转而“倒入”膜内（图2-19）。通过运输蛋白运转的易化扩散过程具有较高的温度系数和底物专一性。一般带电离子或半径大于甘油的不带电极性分子可由此进入膜内。
总之，离子易化扩散是一个顺电化学梯度的过程，离子的运输动力来自于膜间的电化学势梯度。当膜两边的电化学势梯度相等时，离子达到动态平衡，净吸收停止。因此，尽管易化扩散有了运载工具（蛋白质）的参与，但不需要直接消耗代谢能量，所以仍是一种被动过程。
2．主动吸收
大量的实验证实植物细胞对离子的主动吸收是逆电化学势梯度进行并需要消耗生物代
第一单元植物身体地奥秘
第一单元植物身体的奥秘 第一课根里的“抽水机” 教学目的： 1. 了解根的形态。 2. 知道直根系和须根系。 3. 了解根的作用。 重点难点:了解根的形态和作用 教学时间：3课时 教学安排： 第一课时 教学过程 一、导入 出示课本图片。 同学们，你们见过叔叔阿姨种小树苗吗？为什么那些小树苗的根部都包着一些泥巴呢？根有这么重要吗？ 今天，我们来学习第一课《根里的“抽水机”》（板书课题）。 二、新课 （一）观察植物的根 根是植物体的一个重要器官。一般来说，大多数植物都具有这一器官。不同植物的根，其长短、粗细、形态各不相同，请仔细观察根和用适当的词语描述根的特征。 植物的根可分为直根系和须根系。 板书：根系分为： 1）直根系 2）须根系 直根系的特点是有明显的主根和侧根；而须根系没有明显的主根和侧根，都是不定根，根的粗细、长短相近，看上去就像一把胡子。 还有哪些常见植物的根属于直根系或须根系？ 下列植物的根分别属于哪种根系？把答案填写在课本上。 课文四种植物的根系分别是：稻——须根系；蒲公英——直根系；洋水仙——须根系；芝麻——直根系。 第二课时 一、导入 出示课本图片。 同学们，你们见过叔叔阿姨种小树苗吗？为什么那些小树苗的根部都包着一些泥巴呢？根有这么重要吗？ 今天，我们来学习第一课《根里的“抽水机”》（板书课题）。 二．新课： （二）观察根系的分布 植物生长所需要的水，主要是依靠根系从土壤里吸收的。根系分布得越深、越广，其吸收水分的能力就越强。 大多数植物的根系分布得很深、很广。 （三）扎根土壤的秘密 出示大风吹，树枝摇的图片。
植物能牢牢地“站稳”在地面上，确实是根的功劳吗？ (板书)根的作用：1)根有固定植物的作用。 第三课时 一、导入 出示课本图片。 同学们，你们见过叔叔阿姨种小树苗吗？为什么那些小树苗的根部都包着一些泥巴呢？根有这么重要吗？ 今天，我们来学习第一课《根里的“抽水机”》（板书课题）。 二.新课： （四）毛茸茸的根尖 出示根尖的放大图，介绍哪个部分是根尖，根毛长在什么地方。 这些毛绒绒的根尖有什么作用呢？ 根毛可以增加植物与土壤接触的面积，吸收更多的水分和矿物质，向茎和叶子输送，供给植物生长所需。 （板书根的作用）：2）根有吸收水分和矿物质的作用。 （五）不同环境里植物的根 出示课本图中草原、沙漠里的植物根系示意图。 这是一幅典型的草原植物的根系分布图。图中植物通过根状茎连成一片，根系的分布浅而密，构成了密密的网状。 这是沙漠植物的两种典型的分布图。图中左侧的是骆驼刺，根系深深扎入地下；右侧的是仙人柱，根系虽然很浅，但扩展得很宽。 草原、沙漠里的植物根系有什么特点？ 归纳总结： 植物的根系生长特点与其生长环境有关。 草原上的植物的根密密麻麻联成一个网状，既可以固定泥土，也可以使自己牢牢地固定在地面上；而在沙漠中，由于沙子松散又缺少水分，所以植物的根系都十分发达，有的尽可能往地下伸长，有的尽可能向周围扩大，既可以较好地固定自己，又利于自己充分吸收水分。 三、教学后记： 根长得越深，分布得越广，植物就越不容易被大风刮倒。同时，植物生长需要的水分和各种矿物质，因此根系的分布范围越广越深，才能保证从土壤中获得植物生长所需要的物质。由此说来，植物的根系越发达，对于植物的生长越有利。我们常说“根深叶茂”，正是这个道理。 教学反思： 第二课茎里的“运输网” 教学内容：茎里的“运输网” 教学目的：1.了解茎的形态。 2.了解茎的一般结构。 3.探究茎的作用。 重点难点:茎的作用
最新植物的根与物质的吸收(第一课时)-教案
第3节植物的根与物质的吸收（第一课时） 一、活动准备： 实物材料：：青菜、葱、韭菜、南瓜、茄子、毛豆 萌发的大豆和豇豆种子 放大镜、显微镜、玉米根尖纵切永久装片 二、教学目标： 1、知识与技能： 通过观察不同植物的根系，区别直根系和须根系。 掌握根尖的基本结构和各部分的主要功能,了解保护根尖的道理。 2、过程与方法： 通过组织学生用放大镜和显微镜观察根尖的结构,培养学生的观察能力和较熟练使用显微镜的能力。 3、情感态度和价值观： 通过讲解根毛细胞结构特点和根毛的功能,使学生建立结构与功能相适应的辩证观点。三、教学重难点： 教学重点：根据根的形状特征分类。 教学难点：植物根的结构和功能。 四、设计理念 1．实验设计环节，要充分发挥学生的主动性和创造性，引导学生独立寻找解决实验中遇到的问题的办法，鼓励学生对课本提供的探究方案进行大胆的改进，以培养学生的创新精神和实践能力，并使学生在探究中受到科学态度和科学精神的熏陶，体验成功的愉悦。 2．为帮助学生理解根的结构特点，努力使本节的教学活动源于生活，服务于生活，帮助学生构建“身边的科学”，从而顺利突破教学难点，我在课前做了大量的准备工作。一、从大棚蔬菜入手，准备根系完整的植株，为学生呈现两类根系的主要区别。二、“根毛观察”活动中“豌豆根毛”和“大豆根毛”提前五天培养，将种子浸在温水中，等露出“芽点”后移植到装有脱脂棉的小烧杯中，每隔几小时用喷雾器撒清水，三四天后即可以通过烧杯壁观察
种子长出的根及其上密布的根毛。 五、教学过程 教学 环节 学生小组活动教师引导二次备课 新课 导入 讨论得出：应该移植幼苗 学生个别发言：需要保护根，因为具有吸收和固 定的作用。春天是一个播种 的季节，让我们 去田野看看农民 伯伯都在忙些什 么？PPT展示大 棚里面各种植物 幼苗，提问：随 着密集的幼苗不 断成长，农民伯 伯下一步应该干 什么呢？ 进一步提问：移 植的时候应该注 意保护哪个器 官？为什么？ 导入部分， 联系生活 实际，学生 较感兴趣， 但由于生 源来自城 区，对植物 幼苗的辨 别度不是 很高。需要 教师边展 示边讲解 该植株的 显著特征。 过渡植物的根是如何 来适应它的功能 的，让我们来看 看它的形态特点 任务一： 认识根系小组活动： 观察青菜、葱、韭菜、南瓜、茄子、毛豆，找出 它们根系形态 ．．和数量 ．．上的区别，对根系进行分类 ．． 并写出分类的依据 ．．。分类的结果记录在导学案的 表格中。 小组展示：请组长展示分类的结果和依据，其他 组可以对此进行改正和补充 教师随时关注组 内的讨论，对分 类困难或错误的 小组进行适时引 导。 强调直根系和须 根系的主要区别 是有无明显发达 的主根。 由于选取 的植株是 导入部分 所出现的 植物幼苗， 根系较为 幼嫩，学生 在确定根 系种类时 出现了一 定的分歧， 需要更将 根系舒展 开再进行 仔细的观 察。
作物养分吸收基础知识
作物养分吸收基础知识 （一）根系吸收养分的原理作物根系一般能吸收气态、离子态和分子态养分。气态养分有二氧化碳、氧气及水汽等。离子态养分又可分阳离子和阴离子两类，阳离子养分有： NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+等；阴离子养分有： NO3-、H2PO4-、HPO42-、SO42-、H2BO4-、B4O72-、Cl-等。作物根系也能吸收少量分子态的有机养分，如尿素、氨基酸、糖类、磷脂类、生长素、维生素和抗生素等。土壤中的养分可分为有机态和无机态等两种成分。根系对无机态养分的吸收有主动吸收和被动吸收。 主动吸收又称代谢吸收，是一个需要消耗能量的代谢过程，具有选择性；被动吸收又称非代谢吸收，不需要消耗能量，属物理或物理化学作用。根系吸收初期以被动吸收为主，后期以主动吸收为主，通常是两者相结合进行。1.根系对无机态养分的被动吸收根系对养分的被动吸收主要以截流、扩散、质流和离子交换等形式进行。气体二氧化碳、氧气和水可以从高浓度向低浓度扩散，通过质流进入植物体内。离子态养分质流进入根内，主要受土壤溶液中离子态养分含量和植物蒸腾作用的影响。当离子态养分较多（施肥后），气温较高，植物蒸腾作用较大时，通过质流进入根内的矿质元素也多。根系进行呼吸所产生的H+离子和HCO3-离子（或OH-离子）与土壤中阴、阳离子进行交换，使部分离子态养分吸附在根细胞表面而被植物吸收。作物根系从土壤中吸收养分有三种方式，即扩散、截获和质流。 （1）扩散： 在土壤溶液中某种养分的浓度出现差异时所引起的养分运动，使养分由浓度高处向低处扩散，最后趋于平均分布。作物不断从根际土壤吸收养分，使根际土壤溶液中的养分浓度相对降低，造成根际土壤和远离根际土壤中养分含量的差异。远离根际处的养分浓度高，养分则慢慢向根际扩散，并被根系吸收。通常在施肥或土壤中有机质矿质化后，会因养分浓度提高而向周围扩散，从而被作物根系吸收利用。 （2）截获：
植物的根教案
【课题】《植物的根》教案 【课型】观察课 【教材分析】本课是在学生对植物的身体各部分有了感性认识的基础上，对植物根的生理作用进行较深入、细致的观察探究活动，目的是进一步培养学生的观察和实验能力。 【教学目标】 1、能认真观察植物的根，并能利用简单的表格进行记录；在研究植物根的作用时，能自行设计并做控制变量的探究性实验。 2、愿意与同学交流探究植物根的作用的方法，体验到合作交流可以更好地完善实验设计；尊重实验中观察到的事实证据。 3、通过实物识别和多媒体展示，知道植物的根根据形状主要分成两大类：直根和须根。 4、知道根有固定植物和吸收水分、养分的作用。 【教学重点和难点】 教学重点：识别两种植物的根和探究“根吸收水分”的实验设计。 教学难点：探究“根吸收水分”的实验设计。 【教具、学具】 教师准备： 1、多媒体课件。 2、实验材料：烧杯、量筒、植物油、放大镜、尺子、镊子等。 学生准备： 1、课下实践活动：拔草、晃一晃树（体验根的作用），要求不要晃动刚栽的小树，以免影响其生长。 2、材料准备：葱、菠菜、香菜、油菜、狗尾巴草、萝卜、甘薯等常见植物并初步观察它们的根。 【教学过程】 第一课时 一、创设情境，提出问题 视频：植物的根深入泥土，（观看并提出疑问）引入新课，板书课题。
二、探究植物的根的分类 1、认识直根和须根。 （1）师出示菠菜和葱两种植物，让学生说出它们的名称并提出问题：菠菜的根和葱的根有什么不同？ （2）学生以小组为单位，边观察边讨论，并填写观察记录表。 我的观察记录 第小组年月日 （3）学生小组汇报。 学生在实物投影仪上展示“我的观察记录”，按照记录内容汇报观察结果。 （4）教师小结： ①直根：菠菜的根中间比较粗壮，周围比较细，这样的根叫做直根。同时板书：1、根的分类：直根。 ②课件出示直根的特点：直根的主要特点是主根明显比侧根粗而长，从主根上生出侧根，主次分明。 指名读一读。 ③须根：像葱这样各条根的粗细都差不多，像一把胡须，我们称它为须根（板书：须根） ④课件出示须根的特点：须根的特点是根像人的胡须一样，没有主根和侧根之分。 指名读一读。 2、依据根的特点给植物分类。 （1）提出活动要求：以小组为单位，观察同学们收集到的各种植物的根。按直根、须根给植物分类。 （2）小组观察、讨论、分类。 （3）组织小组汇报。其他小组可以随时发表不同看法，教师适时引导。 预设1：由于季节的原因，同学们搜集到的根可能不是很多。
四年级科学上册 第4课《植物的根》教案
第一单元植物的身体 第4课植物的根 教学目标 1、了解根的形态。 2、知道直根系和须根系 3、通过对植物根部的观察，学习观察的要点。 重点：了解根的形态，知道直根系和须根系，了解根的作用 难点：通过根的形态探究根的生长环境 设计：提问——观察——交流——分析小结 方法：观察法、交流法 教学过程 一、情景导入 导入出示课本图片。 同学们，你们见过叔叔阿姨种小树苗吗？为什么那些小树苗的根部都包着一些泥巴呢？ 问题为什么要用泥巴保护根呢？根有这么重要吗？ 引入课题：根 新课探究 活动一：找出根的异同点 出示带根的大豆、玉米的图片。 观察各小组观察根的形态并记录其特征。 交流各小组进行汇报与交流。
（根）相同点（根）不同点 大豆 玉米 归纳植物的根可分为直根系和须根系。 延伸出示一些植物的根，让学生判断这些根分别属于哪种根系，理由是什么。 媒体先阅读课本资料，然后看一段“植物的根系及其分布特点” 视频。 活动二：观察根系的分布 观察出示一些树根1 树根2 图片，了解树根分布的情况。 学生观察图片，分析根系分布特点 活动三：扎根土壤的秘密 思考植物能牢牢地“站稳”在地面上，确实是根的功劳吗？ 能设计研究植物是如何扎根土壤的方案吗？ 交流各小组交流并完善实验方案。 实验分组实验，填写实验表格。 交流各组汇报实验现象。 归纳根有固定植物的作用。 五、活动四：毛茸茸的根尖 导入出示根尖的放大图，介绍哪个部分是根尖，根毛长在什么地方。 观察各组选择一种植物的根尖图片，观察并画出简图。
问题你能用语言描述根尖的特点吗？ 猜一猜，这些毛绒绒的根尖有什么作用呢？ 六、拓展：不同环境里植物根 导入出示课本图中草原、沙漠里的植物根系示意图。 问题草原、沙漠里的植物根系有什么特点？ 讨论根据图片进行分析，为什么草原、沙漠里的植物根系会有这些生长特点呢？ 归纳植物的根系生长特点与其生长环境有关。 草原上的植物的根密密麻麻联成一个网状，既可以固定泥土，也可以使自己牢牢地固定在地面上；而在沙漠中，由于沙子松散又缺少水分，所以植物的根系都十分发达，有的尽可能往地下伸长，有的尽可能向周围扩大，既可以较好地固定自己，又利于自己充分吸收水分。布置作业观察一种植物的根 板书设计 植物的根 根里的抽水机 直根系须根系
植物的根植物的身体
8、植物的身体 课型:新授课时:1 教学目标： 1．使学生知道植物体（限于种子植物中的被子植物）是由根、茎、叶、花、果实、种子六个部分组成的。 2．培养学生的分析、综合能力。 教学重难点： 1、通过观察、交流活动，让学生知道植物是由根、茎、叶、花、果实、种子六个部分组成的。 2、学生正确的分析、总结植物的组成部分。 教学准备： 课件、凤仙花的挂图、凤仙花的分解图片（自制）、可供学生阅读有关植物的图书（如：《十万个为什么》） 前置作业： 课前搜集课本中相关植物的文字资料和自己常见植物的资料。 教学过程： 一、教学导入 1.谈话：今天我想请各位同学当个画家，请给你在课前观察的植物画个像。（学生画画） 2.展示学生作品： 问：你画的是什么植物？你都画出了这棵植物的哪些部分？ 你认为一棵完整的植物要由几部分组成呢？今天我们就带着这个问题进行下面的研究活动。师板书：8、植物的身体 二、学习新课 1.研究植物的组成 ⑴讲述：今天，老师也给大家带来了一棵植物图片。（出示挂图）这是一棵完整的植物，它由几部分组成呢？你有什么办法可以知道？ （学生讨论研究的方法：看图、查阅资料、上网、问别人等等） 指出：你们可以自由结成研究小组，在讲台上我给大家准备了一些有关植物的书籍，你们可以查看，找出答案。 ⑵学生分组，用不同的方法进行研究，寻找答案。 （注：引导学生用不同的研究方法找到答案。一定要给与学生充分讨论、观察、交流、思考的时间，让同组的每一个学生达到共识。同时让各组同学思考：用什么方式向其他同学介绍植物的组成部分。比如用表演的形式、用画画的形式等等。） ⑶学生用不同的方式汇报研究结果： （在汇报之前，要提醒学生注意倾听别人的发言。如果有什么不懂的或没有听明白的问题，可以向发言同学进行提问，让他帮你解答。） 问：我这有一些凤仙花各部分的图片，你能拼成完整的植物吗？ （学生拼图，进一步认识植物的组成） ⑷谈话：刚才我们观察了凤仙花，现在我请大家再来看几幅图。（用实物投影机出示课本插图） 问：你知道这是什么植物？请你们小组继续研究这些植物的身体是由几部分组成的，有什么共同的地方？ 师引导学生继续研究，通过分析其他植物的组成，进而得出植物都有根、茎、叶、花、果实、
最新青岛版小学科学四年级上册《植物的根》教学设计精编版
2020年青岛版小学科学四年级上册《植物的根》教学设计精编 版
《植物的根》教学设计 教学目标 1、过程和方法： ①给学生观察采集来的植物的根，观察、感知植物根的力量，观察根的形状和根的特点。 ②引导学生设计“根有吸收水分的作用”的实验。 ③拓展活动：继续研究根吸收水分的能力与什么有关。 2、知识与技能： ①知道根有固定植物和吸收水分、养料的作用。 ②利用简单器具做根有吸水作用的试验。 3、情感态度与价值观： 体验到合作与交流的快乐，意识到科学研究必须要有严谨、认真的科学态度。 课程活动设计： ①、在试验田采集植物的根，认识各种各样的根。 ②、提出问题：植物为什么要长根。 ③、针对问题进行预测，进行科学探究。 4、教学过程：
一、导入新课： 师：课前老师让同学们从家里带来了各种各样的根，现在正值收获的季节，今天，我们一起到学校的试验田里采集各种植物的根，观察采集来的根的形状，和不同植物的根的特点。 二、探究活动 生：有的学生采集来的草、有的拔了野生的木本植物，有的拔出玉米的根，有的挖出地瓜，有的拔出花生……. （评:学生看似无目的活动，正是学生们喜欢大自然的表现，把课堂变成观察交流的课堂，更利于学生对知识的思考和理解。） 师;同学们,你们采集到的植物的根是什么形状的? 生:我采集的是草的根,它的根像人的胡须。（学生拿出自己采集的植物的根） 师：这样的根叫做须根。 生;我采集的是大豆的根，它的根与茎相连，有一根主根，在主根的旁边有一些根，上面长了一些细小的绒毛，和一些瘤子。 师：这样的根叫做直根，主根旁边的根叫做侧根，侧根上细小的绒毛叫做根毛。根毛很细，壁很薄，能利于植物吸收到更多的水分和养分，同学们大豆的根上为什么有一些小瘤子？同学们猜一猜？生：没有回答的。
植物的根教案完整版
植物的根教案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
【课题】《植物的根》教案 【课型】观察课 【教材分析】本课是在学生对植物的身体各部分有了感性认识的基础上，对植物根的生理作用进行较深入、细致的观察探究活动，目的是进一步培养学生的观察和实验能力。【教学目标】 1、能认真观察植物的根，并能利用简单的表格进行记录；在研究植物根的作用时，能自行设计并做控制变量的探究性实验。 2、愿意与同学交流探究植物根的作用的方法，体验到合作交流可以更好地完善实验设计；尊重实验中观察到的事实证据。 3、通过实物识别和多媒体展示，知道植物的根根据形状主要分成两大类：直根和须根。 4、知道根有固定植物和吸收水分、养分的作用。 【教学重点和难点】 教学重点：识别两种植物的根和探究“根吸收水分”的实验设计。 教学难点：探究“根吸收水分”的实验设计。 【教具、学具】 教师准备： 1、多媒体课件。 2、实验材料：烧杯、量筒、植物油、放大镜、尺子、镊子等。 学生准备： 1、课下实践活动：拔草、晃一晃树（体验根的作用），要求不要晃动刚栽的小树，以免影响其生长。 2、材料准备：葱、菠菜、香菜、油菜、狗尾巴草、萝卜、甘薯等常见植物并初步观察它们的根。 【教学过程】 第一课时 一、创设情境，提出问题 视频：植物的根深入泥土，（观看并提出疑问）引入新课，板书课题。 二、探究植物的根的分类 1、认识直根和须根。
（1）师出示菠菜和葱两种植物，让学生说出它们的名称并提出问题：菠菜的根和葱的根有什么不同？ （2）学生以小组为单位，边观察边讨论，并填写观察记录表。 我的观察记录 第小组年月日 （3）学生小组汇报。 学生在实物投影仪上展示“我的观察记录”，按照记录内容汇报观察结果。 （4）教师小结： ①直根：菠菜的根中间比较粗壮，周围比较细，这样的根叫做直根。同时板书：1、根的分类：直根。 ②课件出示直根的特点：直根的主要特点是主根明显比侧根粗而长，从主根上生出侧根，主次分明。 指名读一读。 ③须根：像葱这样各条根的粗细都差不多，像一把胡须，我们称它为须根（板书：须根） ④课件出示须根的特点：须根的特点是根像人的胡须一样，没有主根和侧根之分。 指名读一读。 2、依据根的特点给植物分类。 （1）提出活动要求：以小组为单位，观察同学们收集到的各种植物的根。按直根、须根给植物分类。 （2）小组观察、讨论、分类。 （3）组织小组汇报。其他小组可以随时发表不同看法，教师适时引导。 预设1：由于季节的原因，同学们搜集到的根可能不是很多。 （4）教师补充：老师给大家搜集了部分植物的根的图片，请大家给它们分分类。 ①课件出示图片：玉米、小麦、胡萝卜、凤仙花、萝卜、油菜、蒜。指名说出根的分类。
小学科学《植物的根》教案
《植物的根》教案 【教学内容】 青岛版小学科学四年级上册第三单元第九课。 【教学目标】 1、能认真观察植物的根，并能利用简单的表格进行记录；在研究植物根的作用时，能自行设计并做控制变量的探究性实验。 2、愿意与同学交流探究植物根的作用的方法，体验到合作交流可以更好地完善实验设计；尊重实验中观察到的事实证据。 3、通过实物识别和多媒体展示，知道植物的根根据形状主要分成两大类：直根和须根。 4、知道根有固定植物和吸收水分、养分的作用。 【教学重点和难点】 教学重点：识别两种植物的根和探究“根吸收水分”的实验设计。 教学难点：探究“根吸收水分”的实验设计。 【教具、学具】 教师准备： 1、多媒体课件。 2、实验材料：烧杯、量筒、植物油、放大镜、尺子、镊子等。 学生准备： 1、课下实践活动：拔草、晃一晃树（体验根的作用），要求不要晃动刚栽的小树，以免影响其生长。 2、材料准备：葱、麦苗、菠菜、香菜、油菜、狗尾巴草、萝卜、甘薯等常见植物并初步观察它们的根。 【教学时间】 2课时 【教学过程】 第一课时 一、创设情境，提出问题
师出示两种植物：我手里拿得是什么植物？提出问题：植物有哪几部分组成？引入新课。板书课题。 二、探究植物的根的分类 1、认识直根和须根。 （1）师出示菠菜和葱两种植物，让学生说出它们的名称并提出问题：菠菜的根和葱的根有什么不同？ （2）学生以小组为单位，边观察边讨论，并填写观察记录表。 我的观察记录 第小组年月日 （3）学生小组汇报。 学生在实物投影仪上展示“我的观察记录”，按照记录内容汇报观察结果。 （4）教师小结： ①直根：菠菜的根中间比较粗壮，周围比较细，这样的根叫做直根。同时板书：1、根的分类：直根。 ②课件出示直根的特点：直根的主要特点是主根明显比侧根粗而长，从主根上生出侧根，主次分明。 指名读一读。 ③须根：像葱这样各条根的粗细都差不多，像一把胡须，我们称它为须根。（板书：须根） ④课件出示须根的特点：须根的特点是根有些像人的胡须一样，没有主根和侧根之分。 指名读一读。 2、依据根的特点给植物分类。 （1）提出活动要求：以小组为单位，观察同学们收集到的各种植物的根。按直根、须根给植物分类。
《1 植物的身体》习题2
《1 植物的身体》习题 一、填空题 1、到野外观察植物，我用到的工具有。 2、地球上的植物种类繁多，形态各异，生活环境多样，现在已经知道的就有种。请你写出几种、、等。 3、像向日葵、凤仙花、辣椒、苹果树这样的绿色开花植物一般都由六部分组成，他们都有、、、、、六部分。像肾蕨等裸子植物没有花和果实，只有根、茎、叶，也有的植物没有根、茎，或者不开花，不结果，如等。 4、我认为根的种类有和。 5、植物的根有和的作用。 6、根主要靠伸进土壤中吸收的水分。根在吸收水分的同时，把溶解在水中 的也吸收了。 7、狂风吹来，大树却没有被吹倒；说明植物的根有的作用。 8、用力拔植物，植物的根牢牢扎在泥土中，不易拔出。说明植物的根有的作用。 9、“根深蒂固”说明了植物的根具有的作用。 10、“根深叶茂”说明了植物的根有的作用，根扎的越深，吸收的越多，就因“根深”而“叶茂”了。 二、选择题 1、绿色开花植物有（）等器官。（多选） A、根 B、茎 C、叶 D、花 E、果实 F、种子 2、植物的（）能够吸收水分和矿物质，还能将植物固定在土壤中。 A、绿叶 B、花 C、根 D、果实 E、茎 3、1771年，英国科学家普利斯特利发现（）可以更新空气。后来，实验证明这是植物光合作用释放氧气的结果。 A、草本植物 B、木本植物 C、绿色植物 D、开花植物 4、香菜属于（），大葱属于（），萝卜属于（）。 A、储藏根 B、直根系 C、须根系 D、变态根 三、判断题
1、我们观察植物时，可以随意采摘植物。（） 2、每一种植物都有根、茎、叶、花、果实和种子。（） 3、植物都生长在土壤里。（） 四、简答题 1、植物与人类的关系？ 答：。 2、什么是直根系？ 答：。 3、什么是须根系？ 答：。 4、什么是储藏根？ 答：。
植物的根与物质吸收
科学八年级下5月份自学指导2 4.3 植物的根与物质吸收 【知识点1】植物的根系；植物细胞的吸水和失水： （一）植物的根系： 1、植物通过根来吸收土壤中的各种营养物质——水分和无机盐。 【实验】根的观察——了解根是如何吸收土壤中的营养物质的。 植物 大豆小麦比较项目 根的数目较少（有主、侧根之分）较多（无主、侧根之分） 是否有明显发达的根有无 还有哪些植物具有这样的根青菜、花生、萝卜等玉米、葱、大蒜、水稻等 2、根系：一株植物所有的根合在一起，叫做根系。 像大豆、青菜、花生、萝卜等植物一样，有明显发达的主根和侧根之分的根系，叫做直根系。 像小麦、玉米、葱、大蒜、水稻等植物一样，没有明显的主侧根之分的根系，叫做须根系。 根的功能：固定植物和吸收水分和无机盐。 3、植物的根在土壤中的分布，与土壤的结构、肥力、通气状况和水分状况等因素有关。 【探究】植物根系（同种植物的根系）的分布与地下水位的高低的关系 提出问题：根系的分布和地下水位高低的关系如何？ 建立假设：（1）地下水位高，植物根系分布浅。（2）地下水位低，植物根系分布浅。（3）地下水位的高低与植物根系的分布无关。 实验方案：1、野外调查2、野外栽培3、实验室栽培 实验方案优劣评价： ⑴组织野外观察较难，还要强调安全问题。虽然观察条件不是任何学校所在地都能满足的，但是一旦 观察到，则实验的成功率就较大； ⑵野外栽培，可控性增强，但实验条件并不是任何学校都能满足的； ⑶实验室栽培，虽然可控性较强，但模拟地下水位的高低不大容易做到。 数据处理：一株植物根系的长度是根系所有根的平均长度——所有植物根的长度之和除以根的总数（多次测量取平均值）。数据处理时，应该去掉无效数据。 实验结论：地下水位越高，根系的平均长度越短，根系分布越浅。 （二）植物细胞的吸水和失水 【实验】研究根的吸水部位 实验现象：被剪去根的前端的小麦先出现萎蔫现象。 结论：说明根吸水的部位在根尖。 【讨论】在农业生产中，移栽作物幼苗时为什么要带土移栽？ ——避免损伤幼嫩的根尖，使根尖在适应“新环境”以前，仍旧在一段时间内可以从被夹带的土壤中获取水分和营养物质。 【问题】为什么根尖能从土壤中吸收水分呢？ 【观察】了解根尖的结构：显微镜观察根尖。
第三章 营养物质在植物体内的运输
第三章营养物质在植物体内的运输 吸收仅仅是植物利用养分一系列过程的第一步，被植物吸收的养分有如下的去向： 1)在细胞内被同化，参与代谢或物质形成，或积累在液泡中成为贮存物质； 2)转移到根部相邻的细胞中； 3)通过输导组织转移到地上部的各器官中； 4)随分泌物一起排到介质中。 习惯上，养分在植物体内的转移过程称为运输(transport)，其中在细胞或 组织水平的转移过程称为短距离运输（short-distance transport)，而在器官水平 的转移过程称为长距离运输（long-distance transport）或运转（translocation）。值得指出的是，由于各种营养元素在化学性质上差别很大，因此它们在植物体内的运输过程也有不同的表现。 第一节养分的短距离运输 一、养分在细胞水平的运输 （一）离子的分隔作用 植物细胞是植物的基本结构与基本功能单位，细胞被生物膜分隔成许多的室，在每个室内进行着不同的生理生化过程，按室分工的结果使植物细胞能有条不紊地执行多种功能。在代谢过程中，室与室之间存在着能量及物质的交换或运输，其中矿质养分在室间运输更为普遍。养分根据细胞生理生化需要而运输分配至不同室内的现象称为分隔作用(compartmentation) o由于矿质养分大都以离子的形式存在于细胞内，因此人们通常用离子分隔作用（ion compartmentation）这个概念。 离子分隔可以在小范围内（如细胞器之间）或大范围内（如细胞质与液泡之间）进行，但现在的测定手段使对离子分隔的研究尚停留在大范围内。尽管如此，离子分隔的研究还是能使我们从本质上了解离子运输过程与一些生理生化过程的关系。 （二）离子分隔的基本模式 根据研究重点的不同，人们将细胞内的离子分隔过程人为地划分为如下几个模式。 1．三室模式 假设离子仅在质外体（细胞壁）—细胞质—液泡之间进行分隔，其简化模式如图3-1所示。 该模式涉及到分隔的两道屏障，即原生质膜和液泡膜，这两个膜基本上控制着离子在质外体、细胞质、液泡三部分的分布水平。 原生质膜对离子的控制机制实质上与离子吸收过程是一致的，即离子透过原生质膜有被动运输和主动运输两种形式。被动运输的途径可能是简单扩散和易化
幼儿园大班科学教案：植物的身体
活动目标 1．能识别植物“身体”的各个部分，知道一般的植物是由根、茎、叶、花、果实、种子等部分组成的。 2．通过“拣菜”的实践活动，培养幼儿的劳动意识及动手操作能力。 3．体验植物与人类的密切关系，感受植物世界的多姿多彩。 活动准备 1．集体活动前让幼儿出去观察多种植物，并对植物的“身体”有初步的感知。 2．课件：一株黄豆的生长过程。 3．部分植物、盛菜的篮子。 4．植物“身体”各部分的分解图、白纸、胶水等。 活动过程
一、激趣导入，引发思考。 师：这几天，你们去找植物了吗？一定看到了许多植物吧!谁来讲给大家听听。(幼儿描述自己看到的植物。) 师：你们讲得很精彩!自然界的植物可真是千奇百怪。 师：(出示课件：《一株黄豆苗》)植物的身体也像人的身体一样，是由几部分组成的。你们知道这株黄豆苗的身体是由哪几部分组成的吗？(点击黄豆苗的各部分，逐一呈现根、茎、叶、花、果实、种子。) [将科学活动置于大自然的背景之中，扩展了幼儿对周围世界的体验，丰富了他们的学习经历，促进了幼儿课前的观察和思考。由人的身体自然导入植物的“身体”，激发了幼儿思考的兴趣。多媒体的恰当使用，让幼儿对植物的“身体”一目了然。
二、主动探究，自主建构。 1．发现种子(幼儿自由观察、交谈，老师参与讨论。) 师：这里有几种植物的根、茎、叶、花、果实、种子。请小朋友们想一想，它们分别是什么植物身体上的哪一部分? (提供实物：大蒜头、树叶、黄瓜、苹果、萝卜、花生、茄子、青椒等。) 师：花生是植物的什么呢？(果实、种子)有些植物的果实就是种子。 师：苹果是植物的什么呢？(果实)我们把它切开后会发现什么? (与幼儿一起切苹果)苹果里的籽就是种子。还有哪些植物果实里也有种子呢?我们一起来看一看，看看哪些果实里有种子(老师将黄瓜、茄子、青椒等果实切开)。 师：种子有什么用呢?这里有一颗黄豆
植物对养分的吸收和运输
第三章植物对养分的吸收和运输 养分的吸收主要是通过根系进行 一、根系对养分的吸收 养分向根表的迁移方式： 土壤中养分到达根表有两种机理： 其一是根对土壤养分的主动截获； 其二是在植物生长与代谢活动（如蒸腾、吸收等）的影响下，土壤养分向根表的迁移（包括质流和扩散）。 （1、截获 2、质流 3、扩散） 截获是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。截获所得的养分实际是根系所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根系容积大小和土壤中有效养分的浓度。 质流：养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程 扩散：由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。 在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。 对于不同营养元素来说，不同供应方式的贡献是各不相同的，钙、镁和氮（NO3-）主要靠质流供应，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式。在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。 二、影响养分吸收的因素 ?植物的遗传特性 ?植物的生长状况：根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。 ?环境因素： 介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤pH值 养分离子的理化性质 苗龄和生育阶段 一般在植物生长初期，养分吸收的数量少，吸收强度低。随时间的推移，植物对营养物质的吸收逐渐增加，往往在生殖生长初期达到吸收高峰。到了成熟阶段，对营养元素的吸收又逐渐减少。 在植物整个生育期中，根据反应强弱和敏感性可以把植物对养分的反应分为营养临界期和最大效率期。 营养临界期是指植物生长发育的某一时期，对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切，并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失，这个时期就叫植物营养的临界期。不同作物对不同营养元素的临界期不同。大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。氮的营养临界期，小麦、
《植物的身体》优质课公开课教案
科学《植物的身体》教学设计 教学目标 1．使学生知道植物体（限于种子植物中的被子植物）是由根、茎、叶、花、果实、种子六个部分组成的。 2．培养学生的分析、综合能力。 教学重点 通过观察、交流活动，让学生知道植物是由根、茎、叶、花、果实、种子六个部分组成的。 教学难点 学生正确的分析、总结植物的组成部分。 教学方法 观察图片，小组合作探究 课前准备 课件、各种植物的图片、观察记录表等。 课时安排 1课时 教学过程 一、导入新课 1.谈话：同学们，你们了解自己的身体吗？你们知道人体是由那几部分构成的吗? 2.学生发言，教师小结。 3.我们周围生长着很多的植物，植物的身体和人的身体结构一样吗？植物的身体是由哪些部分构成的呢？导入课题：8.植物的身体 二、新课学习 1、请学生说说自己所知道的身边的植物名称。 （学生积极发言，老师总结。） 2、课件出示图片，学生认读并欣赏植物
3、教师总结 4、我们刚才看到的只是植物世界的很少一部分。在我们的地球上，植物种类繁多，形态各异，生活环境多种多样，现在已经知道的就有30多万种。 5、研究植物的组成 ⑴讲述：今天，老师也给大家带来了五组植物图片。（出示课件）这是五株完整的植物，你认为这些植物的身体可以分为哪几个部分呢？ 同桌之间相互讨论一下，并请认真填写好我的观察记录，然后汇报观察结果。 ⑵学生分组，用不同的方法进行研究，寻找答案。 ⑶学生用不同的方式汇报研究结果：展台投影学生的观察记录表。 师引导学生通过分析五株植物的组成，进而得出植物都有根、茎、叶、花、果实、种子六个部分组成。 （4）小结：通过我们的研究发现：根、茎、叶、花、果实、种子六个部分构成了植物的“身体”。这就是我们今天学习的主要内容。 师板书：根、茎、叶、花、果实、种子六个部分构成了植物的“身体”。 6、植物体各部分的功能 根：固着、支持、贮藏、生殖等功能，最主要的是吸收水和无机盐。 茎：支持、贮藏、营养、生殖、输导水和无机盐还有有机物。 叶：接受阳光进行光合作用制造有机物。 花：进行传粉和受精，发育成果实。 果实：保护种子，并贮藏营养物质。 种子：是植物传宗接代的工具，发育成新植物体的幼体。 7、问：是不是所有的植物都是由这六部分组成的？你你能举出例子说明吗？ 学生汇报。 讲述：由此可见，在植物世界中，并不是所有的植物都由根、茎、叶、花、果实、种子六部分组成的。有的植物没有根、茎，或者不开花、不结果(如藻类植物海带、紫菜、海白菜、裙带菜等)，所以在实际生活中要学会注意观察周围的一切事物。 8、植物与人类的关系 （1）、植物可以给人类提供食物 （2）、植物可以提供生活材料 （3）、植物可以美化环境
八年级科学下册4_3植物的根与物质吸收2同步练习新版浙教版
4．3 植物的根与物质吸收(2) 1．夏天人们经常会吃凉拌黄瓜。凉拌黄瓜时，盘子的底部会有大量的水渗出来，这些“水”来自(D) A．空气中的水蒸气 B．黄瓜中的叶绿体 C．细胞中的细胞质 D．细胞中的细胞液 2．根之所以能够不断地伸长，是因为(D) A．根冠不断地增加新细胞，分生区又不断地增加新细胞 B．伸长区细胞不断地伸长，根毛区形成了大量的根毛 C．根冠不断地增加新细胞，伸长区的细胞不断地伸长 D．分生区不断分裂增加新细胞，伸长区细胞又不断地伸长 3．当植物细胞液浓度小于土壤溶液浓度时，植物会失水，以下与之原理不同 ．．的是(D) A. 盐渍咸肉能存放更长时间 B. 腌制蔬菜有利于保存 C. 医务人员用浓盐水清洗病人的伤口 D. 发热病人可用酒精擦拭降温 4．将有些萎蔫的青菜用清水浸泡一段时间后，会发现它硬挺了一些，这是因为(A) A. 细胞吸水胀大 B. 细胞失水，细胞之间变紧密 C. 细胞壁加厚 D. 细胞活动旺盛 5．在根尖结构中，有一群近似正方形的细胞，排列紧密，细胞壁薄、细胞质浓、细胞核大，具有分裂能力，这些细胞位于(B) A. 根冠 B. 分生区 C. 伸长区 D. 根毛区 6．浇水过勤，土壤中总是含有大量的水分，往往会使植物的根腐烂，使植物死亡，原因是(B) A. 土壤溶液浓度过高，根毛无法吸水 B. 水分过多，缺乏氧气，根无法呼吸 C. 水分过多，使细菌大量繁殖
D. 根吸水过多，使根的细胞胀破 (第7题) 7．如图是植物根尖纵切面的显微结构图，请根据图回答问题。 (1)B表示根尖的哪一部分：伸长区。 (2)②的名称是根毛，它的作用是使根尖与土壤的接触面积增大，增强根的吸收功能。 (3)用显微镜观察根尖细胞纵切面结构时，可以看到根的外围细胞常常因被破坏而脱落，那么根冠细胞的补充和更新主要是依靠分生区细胞的不断分裂。 (第8题) 8．如图为植物细胞吸水、失水的图解，请据图回答： (1)A为正常状态的细胞，如果将它放入清水中，细胞将变为B(填编号)状态，原因是细胞吸水。 (2)一次给作物施肥过多，根毛细胞将变为C(填编号)状态，原因是细胞液溶质质量分数小于外界溶液溶质量质分数时，细胞失水。 (3)图中结构[1]是液泡，其中的液体是细胞液。 9．如图表示的是根尖部分细胞的结构，请回答下列问题。 (第9题) (1)图D位于根的最尖端，具有保护作用。在根向土壤深处延伸时，不断和土壤颗粒摩擦，有一部分细胞会死亡、脱落，但是这部分结构始终是存在的，并没有因为摩擦而减少或消失，你认为原因是分生区细胞不断分裂产生新细胞，补充了死亡、脱落的根冠细胞。
幼儿园大班科学活动：植物的“身体”(优质课)
幼儿园大班科学活动：植物的“身体”（优质 课） 活动目标 1．能识别植物“身体”的各个部分，知道一般的植物是由根、茎、叶、花、果实、种子等部分组成的。 2．通过“拣菜”的实践活动，培养幼儿的劳动意识及动手操作能力。 3．体验植物与人类的密切关系，感受植物世界的多姿多彩。 活动准备 1．集体活动前让幼儿出去观察多种植物，并对植物的“身体”有初步的感知。 2．课件：一株黄豆的生长过程。 3．部分植物、盛菜的篮子。 4．植物“身体”各部分的分解图、白纸、胶水等。 活动过程 一、激趣导入，引发思考。 师：这几天，你们去找植物了吗？一定看到了许多植物吧!谁来讲给大家听听。 (幼儿描述自己看到的植物。) 师：你们讲得很精彩!自然界的植物可真是千奇百怪。
师：(出示课件：《一株黄豆苗》)植物的身体也像人的身体一样，是由几部分组成的。你们知道这株黄豆苗的身体是由哪几部分组成的吗？ (点击黄豆苗的各部分，逐一呈现根、茎、叶、花、果实、种子。) [将科学活动置于大自然的背景之中，扩展了幼儿对周围世界的体验，丰富了他们的学习经历，促进了幼儿课前的观察和思考。由人的身体自然导入植物的“身体”，激发了幼儿思考的兴趣。多媒体的恰当使用，让幼儿对植物的“身体”一目了然。] 二、主动探究，自主建构。 1．发现种子(幼儿自由观察、交谈，老师参与讨论。) 师：这里有几种植物的根、茎、叶、花、果实、种子。请小朋友们想一想，它们分别是什么植物身体上的哪一部分? (提供实物：大蒜头、树叶、黄瓜、苹果、萝卜、花生、茄子、青椒等。) 师：花生是植物的什么呢？(果实、种子)有些植物的果实就是种子。师：苹果是植物的什么呢？(果实)我们把它切开后会发现什么? (与幼儿一起切苹果)苹果里的籽就是种子。还有哪些植物果实里也有种子呢?我们一起来看一看，看看哪些果实里有种子(老师将黄瓜、茄子、青椒等果实切开)。 师：种子有什么用呢?这里有一颗黄豆种子，我们把它放在泥土里，看它有什么变化(课件演示黄豆发芽、生长的过程)。 2．了解植物身体的各部分 (1)拼植物 师：种子的本领真大。其实植物身体上的每一个部分都很重要。这里是几种植物身体组成部分的图片，它们能拼成一株什么样的植物呢?
第二章 植物对营养物质的吸收
第二章植物对营养物质的吸收 植物的营养物质，或称养分或养料，是指植物必需营养元素及其所形成的不同化合物。大部分营养物质是以离子或无机分子的形式进入植物体内，也有少部分以有机形态被植物吸收，但在某些情况下，植物也可直接吸收利用单质态的营养物质。 植物的吸收部位随不同的营养物质而异。对于矿质养分，根是主要的吸收器官；对于气态养分（如CO2、O2、H2O、SO2等），主要通过地上部叶片进行吸收。不过这种部位上的分工并不是绝对的，矿质养分有时也可以从叶片进入植物体，而根部也常常可以吸收气态养分。这一章将分别讨论植物对营养物质的根部吸收及叶面吸收过程，但是，由于根部吸收是植物吸收矿质养分的主要途径，因此将给予较大的篇幅进行叙述。 第一节植物根系生物学特性与养分吸收 传统上，人们将植物根系分为直根系（tap root system）［图2-1（a）］和须根系（fibrous root system）［图2-1（b）］两大类。直根系则包括主根（tap root）、基根（basal root）和不定根（adventitious root）等3类，须根系是由种子根(seminal root）和不定根（adventitious root）组成。各类型根的分枝称为侧根（lateral root）。 直根系中，主根是由胚根(radicale )最早发育而成的。正常情况下，主根具有严格的向地性，垂直向下生长。当胚根生长到一定程度，从茎基部长出一部分根，这些根称为基根。不定根则是从下胚轴（hypocotyl)上长出来的根。须根系中，种子根是由胚根最早发育而成的根。而不定根是除种子根以外，其他直接由茎基部长出的根。侧根是指直根系和须根系中，在主根、基根和不定根或种子根和不定根上生长出来的根。侧根又分为一级侧根、二级侧根和多级侧根。 一、根的解剖学特点与养分吸收 根的外部形态虽然随不同的植物类型有较大的差异，但其基本解剖学结构还是相似的。从纵向上看，根自下而上可分为根冠、分生区、伸长区、根毛区和成熟区［图2-2 (a)］。从
最新青岛版小学科学四年级上册《植物的根》教案--精编版
2020年青岛版小学科学四年级上册《植物的根》教案--精编版
植物的根教学设计 教学内容：植物的根 教学目标： 1.能用简朴的工具对植物的根进行细致的观察，并能利用简单器具做根吸水的对比实验。 2.体验到合作与交流的快乐；意识到搞科学研究必须要有严谨、认真的态度。 3.知道根有固定植物，吸收水分和养分的作用。 教学重点：使学生知道根有固定植物.吸收水分和养分的作用。 教学难点：培养学生的实验能力和按”问题.假设.验证.结论”的程序解决问题的能力。 教具·学具： 带根的植物（根要多些）、小量筒、盛有水的水槽、棉花、橡皮泥、植物油、胶头滴管等。 教学过程： 一、谈话导入，汇报交流。 谈话导入：课前老师让同学们去观察各种植物的根，你们观察了吗？有什么发现？ 并且它们有什么不一样？ 生答自己的发现。（让学生把他们的发现尽可能的都表达出来，教师适时引导） 二、设置疑问，大胆预测 师：同学们课前观察的真不错，发现了这么多根的秘密，可是，听了同学们的汇报，老师有一个问题搞不懂了，同学们观察了很多植物，它们都有根，
植物为什么要长根呢？根对于植物有什么作用呢？今天我们就来学习第9课：植物的根。教师板书课题。 师出示在课文《高粱情》里也看过对高粱根的描述：高粱的根像鹰爪一样，它们强有力地抓住土地，仿佛擒拿一个庞大的活物，等到暴风雨来临时，高粱就能稳稳的站在土地上。 （生可能会答：1、我认为植物的根能使植物很牢固的生长在土地上。2、如果植物没有根，我们就能很轻松的把地上的草、庄稼、小树拔出来，大风也会把它们吹倒，甚至吹跑。） 师：看来，植物的根确实能使植物更牢固的生长在土地上。板书：根有固定植物的作用 师：植物的根除了固定这个作用，还有其它作用吗？它有没有吸收水分和养分的作用？我们来做一个实验。 三、设计实验、验证猜想 活动一：引导学生设计“根有吸收水分和养分的作用”的实验 师：课前老师为同学们准备了各种实验用品，现在同学们各小组先讨论一下，这个实验该怎么做，讨论出一个最佳方案后，再进行实验。（各小组均有一棵生命旺盛的植物幼苗、小量筒、盛有水的水槽、棉花、橡皮泥、植物油、胶头滴管等。） 小组讨论并实验（教师巡回指导，适时点拨。） 师：各小组汇报一下，你们的实验方法。 小组找代表汇报。 师：为什么要用橡皮泥封起来？ （不封起来，筒内的水会蒸发，水也会减少。）