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植物的水分代谢与矿质营养

【本章知识框架】

【疑难精讲】

1．理解吸胀吸水和渗透吸水

吸胀吸水是指细胞在形成液泡之前的主要吸水方式，其原理是吸胀作用。当大分子的淀粉粒和蛋白质等处于凝胶状态时，这些大分子之间有大大小小的缝隙。水分子会迅速地以扩散作用或毛细管作用等形式进入凝胶内部，具有极性的水分子与亲水凝胶结合起来，使其膨胀，这种现象叫吸胀作用。原生质凝胶吸胀作用的大小与该物质的亲水性大小有关，蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减。因此大豆种子（含蛋白质多）比玉米种子（含蛋白质相对少）的吸胀作用要大。干燥的种子吸胀作用的力量相当大，人们用大豆等种子填入岩石裂缝中，灌水以后，大豆的吸胀力可使岩石崩裂；将大豆从枕骨大孔装入颅腔内，加水后利用大豆的吸胀作用可将头骨分开。

植物细胞形成液泡以后主要靠渗透作用吸水，这是因为成熟的植物细胞是一个渗透系统：①细胞膜和液泡膜（原生质层）是选择透过性膜；②细胞液和外界的土壤溶液有浓度差，细胞液就通过细胞膜和液泡膜与土壤溶液构成渗透系统，因而成熟的植物细胞主要靠渗透吸水。这二种吸水方式及其变化是考点之一，如小麦根尖四部分结构：根冠（具液泡）、分生区（液泡尚未形成），伸长区（液泡由小变大，由多变少），成熟区（具液泡，具根毛吸收面积大），其主要吸水方式依次为：渗透吸水、吸胀吸水、以吸胀为主—以渗透为主、渗透吸水。

2．正确理解扩散与渗透的区别

物质从高浓度到低浓度的运动叫扩散。如气体从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，溶质分子在溶剂中的运动（如蔗糖放入清水后的运动）等。例如：下图甲、乙两个容器内都盛有清水，若把蔗糖（溶质分子）从甲图的A侧放入，过一段时间后，整个溶液成为一定浓度的蔗糖水溶液，这就是蔗糖在水中的扩散作用。乙装置中，在C处加一半透膜，再从A处放入蔗糖，则由于半透膜不允许蔗糖分子通过，使A、C侧溶液的浓度高，C、B侧溶液的浓度低，产生渗透压，由于水分子可以自由通过半透膜，水分子从C、B侧向A、C侧扩散得多，故一段时间后，A、C侧的液面上升（丙图），C、B侧的液面下降。水及其他溶剂分子通过半透膜的扩散叫渗透。由此我们可以看出，渗透与扩散的不同在于渗透必须有半透膜。据此，动物细胞的细胞膜亦是选择透过性膜，也可以发生渗透作用。

3．矿质元素与代谢过程

矿质元素也称为灰分元素，把植物体烘干充分燃烧，植物体中的碳、氢、氧、氮等元素以CO2、H2O、分子态氮和氮的氧化物等形式跑掉了，剩下的就是矿质元素。矿质元素以氧化物形式存于灰分中，因氮元素也是植物从土壤中以无机盐形式吸收来的，所以矿质元素是指除C、H、O以外的，由根吸收来的元素。矿质元素是否是植物的必需元素，需要做缺某种元素的栽培实验来证明。

矿质元素的吸收和利用也是重要考点，矿质元素吸收原理是主动运输，因此该过程与根细胞的呼吸作用密切相关：根呼吸作用为矿质元素的吸收提供了ATP，因此，土壤板结等缺氧环境造成植物吸收矿质元素的能力下降，影响植物生长发育。

进入植物体内的矿质元素离子，因在细胞内的存在形式不同（离子状态、不稳定化合物状态、稳定化合物状态），记住N、P、K、Mg四种可重复利用的元素，重复利用的矿质元素离子在植物生长过程中可以由衰老组织向幼嫩组织转移，不重复利用的矿质元素不能转移。因此要分清植物缺乏什么元素时，衰老和幼嫩两种组织谁先受到伤害的问题。

4．根吸收矿质元素离子与吸收水分的关系

这是两个显著不同又密切联系的生理过程。首先，二者存在明显的差别，一是吸收方式不同：根细胞以渗透和扩散方式吸收水分，而吸收矿质元素离子则通过主动运输的方式；二是吸收动力不同：吸收水分的动力是蒸腾拉力和根细胞与环境之间的溶液浓度差构成的渗透压，吸收矿质元素离子的动力主要是根细胞呼吸作用产生的ATP、载体消耗能量做功。三是吸收数量与外界浓度的关系不同：能否从外界吸水是由细胞液与外界溶液的相对浓度决定的，当细胞液浓度高于外界溶液的浓度时细胞就吸水，反之则失水；而吸收矿质元素离子的多少，是由细胞膜上载体的种类和数量决定的，某种载体多，吸收它所运载的矿质元素离子就多，否则就少。其次，两个吸收过程紧密联系，不可分割。一是吸收器官是相同的，即吸收的主要器官都是根，而且最活跃的部位均是成熟区的细胞（表皮细胞）。二是矿质元素离子一般先溶于水呈离子状态，以离子状态被吸收；而且矿质元素离子进入植物体后也是随着水分被运输到植物体的各个器官、组织。三是矿质元素离子被细胞吸收后，又会影响到细胞内外溶液的浓度，从而影响根细胞的吸水量。因此，根吸收矿质元素离子与吸收水分是两个相对独立的生理过程。

5．关于有机物和无机物的运输

植物体从土壤中吸收的水分和矿质元素是通过导管向上运输到植物的各个部分，其中运输的主要动力是植物的蒸腾作用。植物体光合作用制造的有机物主要通过筛管向下运输到植物的相对部位。

【学法指导】

本部分可安排2～3课时完成。

本部分知识主要分析植物吸水与失水的原理和矿质元素的吸收过程，教师可以通过提纲，联系化学知识和学生一起讨论、分析并弄清楚渗透与扩散的区别，分析成熟植物细胞的结构特点，明确植物细胞是一个渗透系统，根细胞吸收矿质元素离子的过程、矿质元素离子的吸收与呼吸作用的关系等有关问题，大约需要一课时的时间。

第2课时可安排学生实验，以教材中的实验为基础，进行实验设计，如设计一个实验验证某种植物细胞液的浓度（为了缩短实验时间，可将标本分别放入不同浓度的溶液中，一段时间后进行镜检），或实验分析。实验分析和实验设计题目可由教师自己编写或事先向学生征集，提高学生参与教学过程的积极性，从学生中选取具有一定代表性的实验设计，同学生一起进行实验分析。

第3课时可处理有关习题，进行反馈矫正。

单纯的考查水分代谢和矿质代谢的试题较少，往往是和植物的其他生理活动结合来考查，如：和光合作用联系，和呼吸作用联系，和生产中的现实问题联系（如无土栽培中对水分、矿质元素的需要及与呼吸和光合作用的联系分析）。因此，在复习该知识时要注意和相关知识的联系。

【典型例题精讲】

［例1］（2003年上海春季高考题）家庭养花，一次施肥过浓，引起花卉萎蔫，可采取的措施是

①加强光照 ②改善空气流通 ③适当浇灌清水 ④更换盆中泥土

A．①③ B．②④ C．①② D．③④

【解析】一次施肥过多，使根细胞周围的土壤溶液浓度高于植物细胞液的浓度，使细胞失水造成萎蔫，此时应设法降低土壤溶液的浓度，使细胞液浓度小于外界溶液的浓度，植物才能吸水，在题目给出的措施中，只有D组合可以达到此目的。【答案】D

［例2］（2000年广东高考题）将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是

A．液泡膜内外溶液的浓度差 B．细胞内原生质层可看作一层选择透过性膜

C．细胞壁是全透性的 D．水分可以自由出入细胞

【解析】要构成一个渗透系统。必需具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜的两侧要有溶液的浓度差。一个成熟的植物细胞的原生质层可以看作是一层半透膜，细胞液和外界溶液可以看作是原生质层（半透膜）两侧的溶液浓度，二者存在浓度差时，就会发生渗透作用。题中的C、D两项显然是不符合题意。根据结构决定功能的特点，构成一个渗透系统的主要原因应是B项。A项的说法本身也不合理，准确的说法应是“原生质层内外溶液有浓度差”。 【答案】B

［例3］（2001年上海高考题）人红细胞的渗透压与x浓度的食盐水相当。而浸在y浓度食盐水中的红细胞破裂；浸在z浓度食盐水中的红细胞收缩。则这三种食盐水的浓度大小依次为

A．x＞y＞z B．y＞x＞z C．z＞y＞x D．z＞x＞y

【解析】此题主要考查细胞吸水和失水的条件。溶液的渗透压越大，其溶液的浓度越大。红细胞在y浓度的食盐水中破裂，证明红细胞吸水，说明红细胞内液的浓度大于y食盐水的浓度，因此x食盐水的浓度大于y食盐水的浓度；相反，红细胞在z食盐水中皱缩，证明红细胞失水，说明红细胞内液的浓度小于z食盐水的浓度，因此x食盐水的浓度小于z食盐水的浓度。【答案】D

［例4］夏季，高大的乔木从土壤中吸收水分并运输到整个植物体的主要动力来自

A．细胞内大分子亲水物质 B．呼吸作用生成的ATP

C．细胞液的渗透压 D．植物的蒸腾作用

【解析】此题考查植物蒸腾作用的重要意义。植物体内的水分，主要以水蒸气的形式通过叶片的气孔散失到大气中，这就是蒸腾作用。根吸收的水分有95%~99%左右都由于蒸腾作用而散失掉了，只有1%~5%左右保留在植物体内，参与光合作用和其他的代谢过程。植物通过蒸腾作用散失大量的水分并不是一种浪费，而对于植物体正常生命活动的维持有着多方面的重要意义，其中最突出的一个方面是：植物通过蒸腾作用散失水分，是植物吸收水分和促使水分在体内运输的主要动力。高大的树木，如果没有蒸腾作用通过散失水分所产生的拉力，水分就不能达到树冠。 【答案】D

［例5］为确定某种元素是否为植物所必需，用缺少该元素的“完全营养液”进行培养，应该

A．以土壤为基质盆栽，加上述营养液 B．大田种植，浇上述营养液

C．以沙土为基质，加上述营养液 D．只用上述营养液，不用基质

【解析】本题考查学生在掌握矿质营养基本知识的基础上的分析问题的能力。教材中没有直接提到确定某种元素是否为植物所必需的方法，但教材中指出，植物体内一旦缺乏某一种必需的矿质元素，植物体就会表现出相应的病症。所以，要确定某种元素是否为植物所必需，就应当在培养液中去掉该种元素，观察植物是否有病症的出现。为了实验的精确性，必须保证实验中使用的培养液、容器和基质中都不会有该元素存在。A选项以土壤为基质，而土壤中含有各种元素，因此不能采用；B选项实际上与A选项是一样的，大田种植就是以土壤为基质；C选项以沙土为基质，沙土是一种含沙较多的土壤，也是不能采用的。正确的应当是D选项，只用上述营养液培养，不用任何基质，以确保实验的精确性。【答案】D

［例6］有些地区用燃烧的方法处理农田中的大量秸秆。请填空回答：

（1）秸秆在燃烧时放出的热能最终来源于_________。秸秆中的能量是作物通过_________过程贮存起来的。

（2）秸秆燃烧后只留下少量的灰分。这些灰分是作物在生长过程中从_________中吸收的_________。

（3）除了灰分以外，构成秸秆的其他物质，在燃烧过程中以_________________等气体形式散失到_________中。

【解析】考查学生对绿色植物光合作用和矿质代谢等基础知识的理解和应用。绿色植物体内含有的有机物主要是植物体通过光合作用合成的糖类，还有由糖类进一步转化而来的脂类和蛋白质。作物秸秆燃烧时放出的热能就是糖类等有机物贮存的能量，这些能量是植物通过光合作用过程，将光能转变成化学能后贮存其中的，所以说，秸秆燃烧时放出的热能最终来源于太阳光能，是作物通过光合作用过程贮存起来的。

作物秸秆燃烧时，秸秆内主要由C、H、O、N等元素构成的各种有机物经过燃烧，产生出大量的二氧化碳、水蒸气、分子态氮和氮的氧化物等气体，这些气体散失到大气中。余下的一些不能挥发的残渣，叫做灰分。灰分的主要成分是各种矿质元素的氧化物，所以矿质元素也叫做灰分元素。这些灰分元素是作物在生长过程中主要由根系从土壤中吸收而来的。此题还涉及到一定的化学知识。

【答案】（1）太阳能 光合作用（2）土壤 矿质元素（3）二氧化碳、水蒸气、氮氧化物、分子态氮大气

［例7］（2002年全国春季高考题）取新鲜的马铃薯块茎，去皮后切取两个相同大小的立方块，一块放在浓盐水中，另一块放在清水中（如下图所示）。请判断一段时间后它们的变化，并解释其原因。

（1）图（a）中马铃薯块_________（收缩，不变，膨胀）。

解释原因：____________________________。

（2）图（b）中马铃薯块_________（收缩，不变，膨胀）。

解释原因：____________________________。

【解析】此题考查植物细胞吸水和失水的原因。新鲜的马铃薯块茎细胞内具有液泡，将它放到清水或浓盐水中时，就会发生渗透作用。a中的马铃薯块处在浓盐水中，由于细胞液的浓度小于浓盐水的浓度，细胞失水而皱缩；相反，b中的马铃薯块处在清水中，由于细胞液具有一定的浓度，细胞吸水而膨胀。

【答案】（1）收缩 盐水的浓度大于马铃薯细胞液的浓度，由于渗透作用使细胞内水分外渗

（2）膨胀 马铃薯细胞液有一定浓度，由于渗透作用水分进入细胞

【达标训练】

一、选择题

1．（2002年粤豫桂高考题）植物吸收矿质元素受内外因素的影响，下列叙述错误的是

A．呼吸抑制剂可降低植物对矿质元素的吸收

B．在一定范围内，植物对矿质元素的吸收随温度的增加而增加

C．根吸收水分和吸收矿质元素是没有关联的

D．光合作用受阻一定时期后，有机物缺乏，影响根吸收矿质元素

【解析】此题考查影响植物吸收矿质元素的因素以及与水分吸收的关系。矿质元素的吸收是一个主动运输的过程，需要细胞呼吸作用提供能量。凡是影响到植物的呼吸作用的因素，都会影响到植物对矿质元素的吸收。呼吸抑制剂抑制了植物的呼吸作用，必然会降低植物对矿质元素的吸收；一定范围内的温度提高，加强了植物的呼吸作用，有利于植物对矿质元素的吸收；光合作用受阻一定时期后，有机物缺乏，降低了植物的呼吸作用过程；根主要吸收溶于土壤溶液中的矿质元素，尽管二者吸收的原理不同，矿质元素的运输是靠水分的运输而运输的，二者的吸收有一定的联系。【答案】C

2．为了提高移栽幼苗的成活率常常采用根部带土和去掉部分叶片的措施，目的是

A．保护根毛，减少蒸腾作用 B．防止根部营养损失，增强呼吸

C．促进根的发育，降低光合作用 D．保护幼根，提高植物体温度

【解析】植物体的蒸腾作用散失掉95%~99%的水分。在农业生产上，移栽幼苗时，常采取的措施就是带土（保护根毛，有利于水分的吸收）、剪去几片叶子或移栽后遮荫处理（降低蒸腾作用）。 【答案】A

3．（2003年新课程理综高考题）植物叶片从幼到老的整个生命活动过程中

A．有机物输出也输入，矿质元素只输入 B．有机物只输出，矿质元素只输入

C．有机物只输出，矿质元素输入也输出 D．有机物与矿质元素都既输入，又输出

【解析】通过阅读题干分析本题问的是植物体“叶片”从幼到老的整个生命活动过程中有机物与矿质元素的变化情况，而不是问整个“植物体”。植物的叶是由叶芽发育而来，首先叶芽需要经过细胞分裂、分化逐渐发育成熟。在这个过程中叶芽细胞首先要得到有机物才能保证细胞分裂、分化所需要的能源；等到叶芽逐渐发育成熟，叶肉细胞形成后，叶肉细胞通过光合作用制造有机物，不仅满足叶片细胞的需要，而且还可以将制造的有机物储存到根、茎或花、果中。矿质元素在叶片的发育过程中首先要输入，在衰老的过程中，K、P等元素要移动到幼嫩的器官；而Ca、Fe等元素往往不移动。 【答案】D

4．下列细胞中依靠渗透吸水的是

A．根生长点细胞 B．茎形成层细胞 C．失水的叶肉细胞 D．干燥种子的细胞

【解析】成熟的植物细胞靠渗透吸水，干种子、形成层、分生区细胞没有液泡，只靠吸胀吸水。

【答案】C

5．将洋葱鳞片叶放在0.45mol蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在0.35mol的蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在0.4mol蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化，这表明

A．洋葱表皮细胞已经死亡 B．细胞膜不允许水分子自由通过

C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡 D．细胞液浓度为0.4 mol左右

【解析】成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，整个细胞有胀大的趋势；反之，细胞失水，出现质壁分离现象；当细胞液浓度等于外界溶液浓度时，细胞既不吸水也不失水（事实上，此时细胞吸水和失水达到了平衡）从外表看不出什么变化。

【答案】D

6．在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”实验中，之所以用已经成熟的洋葱表皮细胞做实验材料，是因为这样的细胞具有

A．伸缩性很小的细胞壁 B．功能完善的细胞膜

C．能够流动的细胞质 D．大而醒目的液泡

【解析】植物细胞质壁分离和复原的条件有：①植物细胞必须是活细胞；②细胞液浓度与外界溶液的浓度必须有浓度差；③植物细胞必须有大的液泡（成熟的植物细胞一般都有一个比较大的液泡，有的液泡可占整个细胞体积的90%以上），最好细胞液中带有色素，这样便于观察，紫色的洋葱表皮细胞就能很好地满足这些条件。 【答案】D

7．把蚕豆叶表皮浸在7%的尿素溶液中，其细胞便发生质壁分离，不久这些细胞又发生了质壁分离复原，其原因是

A．细胞液溶质透出细胞 B．尿素分子进入细胞

C．细胞壁被破坏 D．尿素溶液浓度低于细胞液的浓度

【解析】7%的尿素溶液引起质壁分离现象，显然其浓度大于细胞液的浓度。但不久又逐渐发生质壁分离复原，说明尿素溶液与细胞液的浓度发生了变化，其原因是尿素进入了液泡，使细胞液的浓度升高，是细胞失水的结果。如果是原生质层受到损伤，细胞就不会出现复原现象。细胞壁是全透性的，不影响尿素分子通过，与细胞内外溶液的变化无关。 【答案】B

8．最能证明植物细胞通过渗透作用原理的实验是

A．将萎蔫的青菜放入清水中会变得硬挺 B．将根尖细胞放入清水中会吸水

C．将土豆放入盐水中会变软 D．观察洋葱表皮细胞的质壁分离复原

【解析】A、B两项只反映了植物细胞的吸水，C项反映了失水，而D项则反映了植物细胞吸水和失水的两个过程，所以最能证明渗透作用的原理。 【答案】D

9．下列属于渗透作用的是

A．水分子通过细胞壁 B．葡萄糖分子通过细胞膜

C．K+通过原生质层 D．水分子通过原生质层

【解析】渗透作用是指溶剂分子通过半透膜的扩散作用，细胞壁是全透性的，K+和葡萄糖通过细胞膜和原生质层的原理是主动运输。 【答案】D

10．根毛细胞从土壤溶液中吸收水分的原因是

A．细胞壁由亲水性的物质组成 B．细胞液浓度低于土壤溶液浓度

C．细胞液浓度高于土壤溶液浓度 D．细胞液浓度等于土壤溶液浓度

【解析】成熟的植物细胞与外界溶液构成一个渗透系统，水分进出细胞主要取决于细胞液和外界溶液的浓度差。正常情况下，细胞液浓度总是大于外界溶液浓度，细胞表现出吸水；干种子、分生区的细胞由于没有液泡，它们的吸水是靠吸胀作用，这是因为纤维素、淀粉等都是亲水性的物质，题目给出的细胞是成熟区的细胞，成熟区的细胞具有大的液泡，靠渗透作用吸水。 【答案】C

11．从马铃薯中用打孔器打出两圆柱体块P和Q，P在蒸馏水中放1小时，Q在与马铃薯细胞液等渗的盐溶液中放1小时，测定处理的圆柱体是否与原来的孔刚好合适

A．P不合适，但Q刚好合适 B．P不合适，Q也不合适

C．P精确的合适，Q也精确的合适 D．P精确的合适，但Q精确的不合适

【解析】马铃薯细胞液浓度高于蒸馏水，细胞渗透吸水，圆柱体P坚挺膨胀，比原来的孔大；而圆柱体Q放在与细胞液等渗的盐溶液中，细胞既不吸水也不失水，因此其与原来的孔刚好合适。 【答案】A

12．与干种子吸水方式相同的细胞是

A．根尖分生区细胞 B．根毛细胞 C．根尖伸长区细胞 D．叶肉细胞

【解析】干种子的吸水方式是吸胀吸水。在题目给出的选项中，根尖分生区的细胞因无液泡，所以靠吸胀吸水。【答案】A

13．（2003年上海高考题）北方冬季常绿植物体内矿质养料的运输减弱或近于停止，主要原因是

A．吸收作用减弱 B．蒸腾作用减弱 C．光合作用减弱 D．呼吸作用减弱

【解析】蒸腾作用能加速水分及矿质元素的运输。冬季气温下降，蒸腾作用减弱，致使植物体内的水分流动减弱，从而使矿质元素的运输也减弱或近于停止。 【答案】B

14．橡胶树的根吸收水分的主要方式和主要用途是

A．渗透作用、形成胶乳 B．渗透作用、蒸腾作用

C．吸胀作用、光合作用 D．吸胀作用、呼吸作用

【解析】根吸收水分的方式有吸胀吸水和渗透吸水，其中植物根吸收水的主要方式是渗透作用，植物吸收的水分，主要用于蒸腾作用。 【答案】B

15．对绿色植物来说，制约其吸收矿质元素离子的因素有

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

A．①② B．②③ C．①③ D．①④

【解析】根细胞的呼吸作用与矿质元素离子的吸收有关，这是因为呼吸作用能为矿质元素离子的吸收提供能量，矿质元素离子是通过细胞膜上载体的主动运输吸收，载体是一种蛋白质，细胞膜上载体的种类和数量又与物种的遗传性有关。 【答案】D

16．绿色植物吸收水分最活跃的区域是

A．植物的根系 B．根尖的伸长区 C．成熟区的表皮细胞 D．根冠细胞

【解析】成熟区的表皮细胞有根毛，具有大的液泡，在正常情况下，其细胞液的浓度大于土壤溶液的浓度，是植物吸收水分最活跃的区域。 【答案】C

17．（2003年新课程理综高考题）取适量干重相等的4份种子进行不同处理：（甲）风干，（乙）消毒后浸水萌发，（丙）浸水后萌发，（丁）浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入4个保温瓶中。一段时间后，种子堆内温度最高的是

A．甲 B．乙 C．丙 D．丁

【解析】根据题意种子在萌发的过程中要进行呼吸作用，呼吸作用越旺盛，产生的热能越多，种子堆内温度就越高，所以分析种子堆内温度的高低关键分析各份种子呼吸作用的强度。（甲）风干，自由水不丰富，呼吸作用弱；（丙）浸水后萌发与（乙）消毒后浸水萌发相比，不仅种子在进行呼吸作用，而且种子中的微生物也在进行呼吸作用；（丁）浸水萌发后煮熟冷却、消毒，酶在高温下失去了活性，也不能进行呼吸作用，所以通过以上各组对比分析，（丙）浸水后萌发这份种子在保温瓶中温度最高。本题也是一道实验分析题，要注意各个对照实验组的变量，分析这些变量对呼吸作用的影响。 【答案】C

18．用人工配制的营养液培养黄瓜，过一段时间后，营养液中缺少镁，则黄瓜幼苗颜色首先由绿转黄的是

A．茎尖 B．新生叶 C．植株中部叶片 D．植株下部叶片

【解析】当植物缺乏生活所需要的元素时，由于植物自身的调节作用，老叶中的某些物质分解，重复利用的元素从老叶中出来，优先供给嫩叶，不重复利用的元素不能从老叶中出来。镁是可以重复利用的元素，当营养液中缺乏时，可以从老叶中出来移动到嫩叶中，因此，首先是老叶受到伤害，表现为由绿转黄。

【答案】D

19．对植物细胞质壁分离与复原实验进行分析，得不到证实的是

A．原生质层具有选择透过性 B．细胞处于生活状态或已死亡

C．细胞液和周围溶液的关系 D．溶质分子进出细胞的方式

【解析】质壁分离的发生与原生质层的选择透过性及细胞液和周围溶液浓度有关，只有活细胞的原生质层具有选择透过性，当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，活细胞失水而导致植物细胞质壁分离。溶质分子进出细胞是通过主动运输等方式完成的，不能通过质壁分离复原实验得以证实。 【答案】D

20．在细胞出现质壁分离的过程中，水分子通过细胞结构的顺序是

①细胞壁 ②细胞膜 ③细胞质 ④液泡膜 ⑤液泡

A．①②③④⑤ B．①②④⑤③ C．⑤④②③① D．⑤④③②①

【解析】质壁分离的过程是水分由液泡内向外渗透的过程，水分子从液泡开始，依次通过液泡膜、细胞质、细胞膜和细胞壁。【答案】D

二、非选择题

21．（2002年天津高考题）“水往低处流”但是植物体内的水却往高处流，动力从何而来？某同学为此做了两个实验。如下图所示。

实验一：将一枝条插入充满水的玻璃管中，玻璃管的另一端插入盛有水银的容器中。不久水银柱上升，如图一所示。

实验二：将同一植物在靠近茎的基部切断，套上一个弯曲的玻璃管，管内装有水和水银。不久，玻璃管内水分增加，水银柱上升，如图二所示，请回答：

实验一说明____________________________。

实验二说明____________________________。

根据这两个实验，你对水分在植物体内运输动力有何新的认识？

__________________________________________________________________________。

【解析】此题考查植物的蒸腾作用以及根的吸水问题。图一中植物枝条的蒸腾作用使水分散失的过程中，产生了蒸腾拉力，促使水分向上运输。这也是高大的植物能把根吸收的水分运输到植物体全身各处的原因；对于第二个实验，分析起来有一定的难度，也是一个开放式问题。事实上水银柱上升了，说明玻璃管内的水分增加了，只能是根从土壤中吸收的水分进入到玻璃管中，是什么力量导致的呢？由于没有叶，不是蒸腾作用的原因，联系物理上的毛细现象，可以推测：根部的生理活动或根部的渗透吸水也会产生促使水分向上运输的压力，但这不是植物吸水的主要动力。分析实验二的关键是根据事实大胆的分析推测，只有根的活动导致的。

【答案】枝条叶片通过蒸腾作用散失水分所产生的拉力，是促使水分在植物体内向上运输的动力

根部生理活动（答“根部渗透吸水”或只答根部也给分）能产生推动水分向上运动的压力

根据这两个实验说明：水分在植物体内上升的动力不但有蒸腾拉力，还有根部产生的向上压力。

22．用2mol/L的乙二醇溶液和2mol/L的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积的变化情况如下图所示。请据图回答：

（1）原生质体体积在A→B段的变化说明：在该段时间内水分从原生质体_________。细胞液浓度_________。

（2）在1分钟后，处于2mol/L蔗糖溶液中的细胞，其细胞液浓度将_________，此时，在细胞壁与原生质层之间充满了_________。要使该细胞复原，应将其置于_________。

（3）在１分钟后，处于2mol/L乙二醇溶液中的细胞，其原生质体体积的变化是由于_________逐渐进入细胞，引起细胞液浓度_________。

（4）并不是该植物的所有生物细胞均可发生质壁分离，能发生质壁分离的细胞还必须具有_________。

【解析】考查植物细胞的质壁分离和复原的过程以及在此过程中细胞液浓度的变化。解题的关键是植物细胞发生质壁分离及其复原所必备的环境条件。一定浓度的蔗糖溶液和一定浓度的乙二醇溶液都可以使植物细胞发生质壁分离。当细胞液的水分向外渗出后，细胞液的浓度将增大。由于植物细胞在乙二醇溶液中不断地吸收乙二醇，使植物细胞液的浓度不断增大，细胞逐渐由失水状态转换成吸水状态，使植物细胞出现质壁分离复原。只有处于生活状态的成熟的植物细胞才可能发生质壁分离，而成熟的植物细胞的标志就是要有大型液泡。

【答案】（1）渗出 增大（2）不变 蔗糖溶液 清水（3）乙二醇 升高（4）大型液泡

23．一同学做植物的水培实验，如右图所示。培养液完全按标准配制，在培养过程中，又及时添加补充该培养液。第一周长势正常，第二周起出现缺素症状且越来越严重，第三周全株萎蔫，继而死亡。实验失败，请分析回答：

（1）既然配制的是全素标准培养液，为什么还会出现缺素症状？因为矿质元素的吸收需要消耗_________，而此装置中根系一直浸在水里，导致_________，对此可采取_________措施补救。

（2）培养液中并不缺水，为什么植物到第三周竟然萎蔫？因为_________是两个相对独立的过程。由于蒸腾量很大，导致培养液的浓度_________，使根系吸水_________，为了解决这个问题，可以采取的措施是_________。

【解析】此题考查水分和矿质元素的吸收过程。矿质元素的吸收需要呼吸作用提供的能量ATP，由于无土栽培过程中，植物的根一直浸泡在水中，导致根细胞的呼吸作用受到抑制，影响了根细胞吸收矿质元素，可以向培养液中通入空气，加强根细胞的呼吸作用。因为根吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程，随着蒸腾作用的进行，导致培养液中水分大量减少而使培养液的浓度增大，使根系吸水困难，可以不断地向培养液中补充水分。

【答案】（1）ATP 无氧呼吸供能不足 向培养液中充气

（2）植物吸收水分和吸收矿质元素 变大 困难 向培养液中补充适量的清水

24．玉米对磷的吸收，白天比晚上只稍多一点，但它白天吸水却比晚上多8倍，把用溶液培养的黄瓜放到遮荫处，水分的消耗明显下降，而同一时间内钾离子的吸收却有少量增加。请回答：

（1）实验结果说明_________。

（2）黄瓜吸收的水分主要用于_________，部分作为_________的原料。

（3）钾离子进入黄瓜幼苗体内呈_________状态，进入幼苗体内形成不稳定化合物的元素有_________、_________、_________等；_________、_________等元素则形成难溶解的稳定化合物，不再移动。

【解析】题干中玉米白天吸水多时，吸收磷也稍多，但二者不成比例，而黄瓜吸收水少时，吸收钾却增多，这说明植物吸收水分和吸收矿质没有必然的联系，是两个相对独立的过程。植物吸收的水分有95%~99%的用于蒸腾作用，只有1%~5%的参与了光合作用和其他代谢过程。植物吸收矿质元素时是以离子状态吸收的。矿质元素在植物体内的存在形成有三种：①以离子状态存在如K+等。②形成不稳定化合物，如N、P、Mg等。③形成难溶解的稳定化合物，如Ca、Fe等。

【答案】（1）植物对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程

（2）蒸腾作用 光合作用等代谢

（3）离子 N P Mg Ca Fe

25．下图中图A和图B以曲线图解的方式，说明温度及氧浓度对大麦吸收钾、铵离子的影响，请据图回答下列问题：

（1）图A表明：超过35℃后，随着温度的增高，根吸收钾、铵离子的量_________。

（2）图B表明：随着氧分压的增加，根吸收钾、铵离子的量_________，与此同时，细胞中糖的浓度_________。

（3）吸收钾、铵离子与温度、氧气浓度有关，这说明矿质元素离子的吸收与_________之间的关系很密切。

（4）在两图中均可看到，当温度和氧分压条件相同时，根细胞对钾、铵离子吸收的量有所不同，这种吸收差异与_________有密切关系。

【解析】根对矿质元素离子的吸收原理是主动运输。这与根的呼吸作用有密切关系，有氧呼吸为主动运输提供能量。A图表明35℃以后，温度越高吸收钾、铵离子越少，因为温度过高，影响了酶的活性，降低了呼吸作用，ATP减少，造成了吸收钾、铵离子的数量减少；B图表明随氧分压的增加，根吸收钾、铵离子的量增加，糖的浓度降低，是因为有氧呼吸加强，为根吸收钾、铵离子提供了较多的能量。糖的浓度降低是因为呼吸作用消耗。根对钾、铵离子的吸收量不同是因为根细胞膜上运载钾、铵离子的载体的数量不同所致。

【答案】（1）减少（2）增加 降低（3）有氧呼吸（4）细胞膜上的载体

扩展阅读

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：

MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0

Ca(NO3)2

MgSO4

KH2PO4

KCl

FeCl3

H2O

1.0克

0.25克

0.25克

0.12克

0.005克

1000mL

（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。

高三生物教案：《植物对水分的吸收和利用》教学设计

【学习目标】

1．识记植物细胞吸水和失水的原理。

2．识记水分在植物体内的运输、利用和散失。

3．知道合理灌溉在生产和生活实践中的应用。

【学习障碍】

1．理解障碍

(1)如何理解原生质与原生质层、扩散与渗透、半透膜与选择透过性膜等概念？

(2)如何理解渗透作用的原理以及植物细胞吸水和失水的条件？

2．解题障碍

(1)用渗透作用等概念分析解释某些现象。

(2)用植物吸水和失水的原理解决生产实际问题。

【学习策略】

1．理解障碍的突破

(1)用“并列比较法”理解半透膜与选择透过性膜、原生质与原生质层、扩散与渗透的区别。

①半透膜与选择透过性膜的区别

异中求同：二者都是限制性的透过膜。同中求异：半透膜是指某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜(如动物的膀胱膜、肠衣、鸡蛋的卵壳膜、花生种皮等)。而选择透过性膜主要是由于膜上具有一些运载物质的载体，因为不同细胞膜上含有载体的种类和数量不同，即使同一细胞膜上含有的运载不同物质载体的数量也不同，因而表现出细胞膜对物质透过的高度选择性。当细胞死亡时，膜便失去选择透过性成为全透性。因此，半透性与选择透过性是两个明显不同的概念。

②原生质与原生质层的区别

异中求同：二者都是构成细胞的有生命的物质或结构。同中求异：原生质是细胞内的生命物质，可分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分，细胞壁不属于原生质。一个动物细胞可以看成是一团原生质。成熟的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层，可以看作是一层选择透过性膜，它不包括细胞液这部分。

③自由扩散与渗透的区别

异中求同：二者都是物质经过膜扩散的方式。物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散，如O2由细胞外通过细胞膜进入细胞内的过程，在细胞内O2仍可进一步扩散，与过膜与否无关。同中求异：自由扩散是小分子物质过膜的一种方式。渗透是水等溶剂分子从低浓度溶液一方通过半透膜(或选择透过性膜)进入高浓度溶液一方的过程，是扩散的一种特殊方式，进行扩散的物质仅限于“溶剂分子”，还必须通过半透膜(或选择透过性膜或原生质层)。

(2)用“实验分析法”理解渗透作用的原理以及植物细胞吸水和失水的条件。

通过人工渗透作用的实验装置可以看出：渗透作用发生的两个条件，一是具有半透膜；二是半透膜两侧溶液具有浓度差。通过实验我们不难发现一个成熟的植物细胞具备发生渗透作用的条件，由此可以说一个成熟的植物细胞就是一个活的渗透系统。植物细胞的吸水和失水遵循渗透作用的原理。

①半透膜只允许水或其他溶剂分子通过，而溶质分子难以通过；渗透是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，因此半透膜两边的浓度差是渗透作用的前提，它决定了水分子的渗透方向和数量。

②渗透作用为什么能使水分子从低浓度向高浓度转移呢?一般讲的浓度是溶质的浓度，而渗透的物质是溶剂分子。溶质的浓度越高(实验装置的漏斗内的溶质)，相对地说单位体积内溶剂分子数越少；反之溶液浓度越低(实验装置的烧杯内的溶液)，相对地说单位体积内溶剂分子数越多。溶剂分子在渗透过程中由单位体积分子数多的地方向分子数少的地方扩散。因此，就一般所讲的浓度而言，渗透作用中的溶剂分子(例如水分子)从低浓度向高浓度渗透。

③成熟的植物细胞从结构上看，细胞壁是全透性的，细胞膜、液泡膜是选择透过性膜，加上两膜之间的细胞质所构成的原生质层，可以看成是一层选择透过性膜，而液泡中含有有机酸、生物碱、糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，因此细胞液具有一定的浓度。由此可以看出植物细胞具备发生渗透作用的条件，所以植物细胞是一个渗透系统。当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，即表现为渗透吸水，这是植物细胞吸水的主要方式。根据渗透吸水原理，我们可以用不同浓度的溶液处理植物细胞，判断其吸水或是失水，可以通过质壁分离和复原实验进行验证和探索，并以此来进一步测定细胞的渗透压或细胞液的浓度，判断细胞的生活状况是死是活等。

(3)理论联系实际理解在移栽树木时应注意的问题。

在学习完水分的吸收和利用知识后，要应用所学的知识来解决常见的生产实践问题。在移栽树木时，由于要损伤一些根，影响了对水分的吸收，因此，要采取措施尽量减少水分散失，以保持体内水分平衡。这样在移栽时要去掉部分枝叶，或在傍晚、阴雨天进行，以降低蒸腾作用；此外为了增加水分的吸收，要尽可能带土移栽；以免损伤更多的幼根，促进水分的吸收。

2．解题障碍

(1)用“对号入座法”解有关渗透现象的题。

[例1]下列现象属于渗透作用的是

A．水分子通过细胞壁

B．氨基酸分子通过细胞膜

C．K＋通过原生质层

D．水分子通过原生质层

解析：用“对号入座法”解。渗透作用是指水分子(或其他溶剂分子)通过半透膜的扩散，在供选答案中，水是溶剂分子，原生质层可当半透膜看待。K＋和氨基酸通过膜为主动运输，细胞壁具有全透性，显然也不是渗透作用。

答案：D

(2)用“类比分析法”解植物吸水和失水的原理及生产实际的问题。

[例2]如下图所示，在U型管中部C处装有半透膜，在 a侧加入细胞色素C分子 (分子量为1.3万道尔顿的蛋白质)水溶液(红色)，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致，经一段时间后，实验结果将是

A．a、b液面一致，b侧无色

B．a、b液面一致，b侧红色

C．a液面低于b，b侧红色

D．a液面高于b，b侧无色

解析：用“类比分析法”解。此题是以上述简单的实验情境模拟现实，全面考查了渗透作用原理。图中已知条件有：c处为半透膜，半透膜两侧溶液具有浓度差，且a侧浓度>b侧浓度，依据渗透作用原理，水分子总的渗透方向表现为b侧至a侧，故一段时间后，结果将是a侧液面高于b侧液面。另外，根据半透膜的性质，水分子能通过，但大分子的细胞色素C分子不能通过，故b侧仍为无色。所以，本题答案选D。

答案：D

点评：(1)对上题可以作这样变形：a侧细胞色素C分子溶液浓度为10%，b侧不加入清水而是加入浓度为10％的蔗糖溶液，则一段时间后结果将是

A．a、b液面一致

B．a液面低于b液面

C．a液面高于b液面

D．无法确定

此题很容易误选A，或选择D答案。表面上看a、b两侧溶液浓度是相等的，但是由于两侧溶液溶质分子大小不同，同质量的两种物质的分子数就不同。水分子的渗透方向取决于半透膜两侧的溶液浓度，其本质是取决于两侧水分子密度。选A错误在于机械地理解了溶液的浓度。由于细胞色素C分子远大于蔗糖分子，因此，相同体积溶液中的水分子在相同时间内从a侧向b侧通过的水分子数多于b侧向a侧通过的水分子数，总之，水分子从密度高的一侧向密度低一侧扩散是总的趋势，故应选答案B。

(2)对上题又可作这样变形：a侧不加细胞色素C分子溶液而加入浓度为10%葡萄糖溶液，b侧仍然加入浓度为10%的蔗糖溶液，(半透膜c允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过)，则开始和一段时间后液面的情况是

A．先a液面高于b液面，后a液面高于b液面

B．先b液面高于a液面，后b液面高于a液面

C．先a液面高于b液面，后b液面高于a液面

D．先b液面高于a液面，后a液面高于b液面

此题包括两种分子的扩散，一是水分子的扩散，二是葡萄糖分子的扩散。由于蔗糖分子大于葡萄糖分子，因此，相同体积溶液中的水分子在相同时间内从b侧向a侧通过的水分子数多于a侧向b侧通过的水分子数，实际上，a侧的葡萄糖分子同时也向b侧扩散，但由于葡萄糖分子比水分子大，其扩散速度就稍慢一些，所以先a液面高于b液面，后b液面高于a液面，故应选答案C。

可见，对渗透作用原理的理解，应抓住其两个基本条件作必要的延伸和拓展。

?【同步达纲练习】

1．能够称之为渗透作用的是

A．钾通过原生质层

B．氧气通过细胞壁

C．水通过原生质层

D．水分子通过细胞壁

2．下图表示某植物相邻的3个细胞，其细胞液浓度依次为A>B>C，正确表示它们之间水分子渗透方向的是

3．下图中E、F、G为三个用半透膜制成的小袋，E、F体积相同，G体积较大。开始时3个小玻璃管内的液面高度相同，且三种溶液的浓度关系为溶液甲

(1)1小时后，管e和管f的液面升降变化是

参考答案

【同步达纲练习】

1．解析：用“对号入座法”来解。

答案：C

2．解析：用“直接判断法”来解。

答案：C

3．解析：用“图文转换法”和“类比分析法”来解。首先要读懂图中的信息。依据渗透作用原理，不难得出题①答案应为A。而题②条件是袋F和袋G内外溶液浓度差相等，并且都是溶液乙和丙。首先应判断两者液面上升还是下降，根据浓度关系，显然都是下降，即为A或B曲线。而此题的难点在于两者下降速率的快慢比较，由于G半透膜面积明显大于F，因此在单位时间内G失水的总量应大于F，再则玻璃管f和g相同，所以g内液面下降比f快，应选答案B。

答案：(1)A (2)B

4．解析：用“图文转换法”和“类比分析法”来解。首先要读懂图中的信息。此题通过坐标曲线描述了原生质体体积的变化，显然这种体积的变化是由于细胞渗透作用吸水或失水造成的。两条曲线的区别说明分离后能否自动复原，因此该题的主要知识障碍应是蔗糖分子或乙二醇分子能否通过半透膜(原生质层)而进入细胞，从曲线可知乙二醇能进入细胞，而蔗糖分子则不能。

答案：(1)外渗 变大 (2)不变 蔗糖溶液 清水中 (3)乙二醇分子 变大

点评：我们还可进一步思考应用渗透作用原理解释解决实际问题，如用质壁分离实验测定细胞液的浓度，应用渗透作用判断两种溶液浓度大小，应怎样设计实验等

高一生物植物的矿质营养教案

第五节植物的矿质营养

一、教学目标

1、知识目标

识记：植物矿质元素吸收和利用的特点。

知道：1）植物必须的矿质元素及其种类；

2）合理施肥的基础知识。

2、能力目标

1）初步学会溶液培养的科学方法，培养学生分析、判断植物必须矿质元素的能力；

2）培养学生对根吸收与水分吸收、呼吸作用之间的关系的分析、理解能力。

3、情感目标

通过学习，逐步渗透，培养学生的辨证观。

二、重点落实方案

重点：1、植物必须的矿质元素及其种类；

2、根对矿质元素的吸收过程。

落实方案：1、学生提前阅读，初步了解；

2、以第一章中的组成生物体的化学元素为基础进行学习；

3、结合第四节植物对水分的吸收和利用对比学习。

三、难点突破策略

难点：根对矿质元素的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程。

突破策略：1、引导学生对课文中讲述的有关用菜豆做的实验进行分析和讨论；

2、增加不同植物在同一营养液中吸收矿质元素数量的差异的讨论；

3、通常情况下，根细胞中K+或其他矿质元素的浓度高于土壤溶液中的浓度。但植物根仍然吸收这些必需的矿质元素，引导学生对这一现象进行讨论。

四、教具准备

多媒体课件，把本课用到的各种文字材料、图片、动画等素材制成课件以配合课堂教学。

五、学法指导

指导学生，与植物对水分的吸收和利用进行对比学习。从汲收的原理、过程、运输和利用等方面进行，深入理解其内在的本质。

六、课时安排

1课时

七、教学过程

[情景导入]

（教师将植物体正常发育下缺少N、P、K时的幼苗发育比较图投影到大屏幕上）引导学生分析缺少N、P、K时幼苗表现的症状，从而规纳出N、P、K在植物体内的作用。进下步说明，植物体的生长发育不仅需要水，而且也需要N、P、K等元素。也就是说，植物必需不断地从土壤中吸收、利用矿质营养进行矿质代谢。这节课我们就一起来探讨植物的矿质营养。

[师生互动，探究新知]

一、植物必需的矿质元素

学生活动：在教师的指导下阅读P62~63内容，讨论以下问题（大屏幕显示）：

1、什么是矿质元素？

2、在土壤中的矿质元素有很多种，是否都是植物生活所必需的？

3、如何来鉴别哪些矿质元素是植物所必需的矿质元素？

4、植物所必需的矿质元素有哪些？

教师活动：指导学生分析讨论。

师生归纳：

1、质元素是指除了C、H、O以外，主要是由根系从地壤中吸收的元素。

2、土壤中的矿质元素并不都是植物生活所必需的矿质元素。

3、科学家用溶液培养法来鉴别是否是植物所必需的矿质元素。

（利用课件演示科学家进行溶液培养法的研究过程，让学生了解科学家进行科学实验的方法，引导学生思考，跟随科学家思路，最终得出实验结论）

全营养液→植物发育正常

除去甲矿质元素→发育正常→（甲为非必需矿质元素）

除去乙矿质元素→发育不正常→加入乙矿质元素→发育正常→（乙为必需矿质元素）

（通过以上分析，学生不难知道何为溶液培养法：用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物有方法。）

4、植物所必需的矿质元素有：大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg；微量元素：Fe、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。

（提醒学生联系前面我们学过组成生物体的化学元素）

提出问题：植物体是怎样从地壤中吸收这些矿质元素的呢？

二、矿质元素的吸收

学生活动：在教师的指导下探究如下问题（大屏幕显示）

问题一、矿质元素通过什么部位进入植物体的？是以什么形式被吸收的？

问题二、矿质元素吸收与水分的吸收是否是同一过程？

（学生讨论、规纳、回答）

教师活动：引导学生分析

1、矿质元素以离子状态被根尖吸收的。

矿质元素一般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

才能被根尖吸收。如KNO3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。

2、矿元素的吸收与水分的吸收不是同一过程。

（引导学生分析：1若为同一过程，则根吸水量和吸收无机盐量应成正比。举出相应的例子。2还有的实验表明，植物吸水量减少时，某些矿质元素离子的吸收量反而增多。）

问题三、根如何吸收矿质元素的呢？

（课件展示根对矿质元素吸收的过程）

教师活动：引导学生比较根对矿质元素的吸收和水分的吸收。根对水分的吸收是渗透作用，而对矿质元素的吸收是一个比较复杂的过程，其至少有两个步骤：

（1）需要细胞膜上的载体蛋白质的协助；

（2）需要消耗细胞呼吸作用释放的能量。

因而是一个主动运输的过程。又有实验表明：用化学药品抑制根的呼吸作用，主动运输随着受到抑制，根对矿质元素的吸收被中断。

师生小结：可见，要对矿质元素的吸收是主动运输的过程，而根吸收水分是渗透作用。根只能吸收离子状态的矿质元素，说明无机盐只有溶解在土壤中形成土壤溶液（或被子土壤颗粒吸附）才能被根尖吸收。由此，有充分的理由说明，成熟区表皮细胞吸收矿质元素和吸收水分是两个相对独立的过程。

提出问题:矿质元素在植物体内是如何进行运输和利用的?

三、矿质元素的运输和利用

学生活动：在教师的指导下，探究矿质元素是如何运输和利用的。

教师活动：引导学生分析。

1、矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随着水分进入根部导管，进一步运输到植物体各组织器官中。说明矿质元素的运输是同水分的运输是同一过程。

2、质元素进入植物体内是如何被利用的呢？（大屏幕展示下表，引导学生分析填写）

存在形式

离子

不稳定化合物

稳定化合物

移动情况

容易转移

可以转移

不能转移

利用情况

反复

多次

一次

缺乏时受

症部位

老组织

老组织

幼嫩的组织

元素举例

K

N、P、Mg

Ca、Fe分析：（1）有些矿质元素进入植物体内仍然以离子形式存在，易于转移，能被植物体再度利用。若缺乏该类矿质元素时，就会从衰老的组织转移到幼嫩的组织。如K元素。

（2）有些矿质元素进入植物体内以后，形成不稳定的化合物，这些化合物分解以后释放出来的矿质元素又可以转移支其他部位，被植物体再度利用。如，N、P、Mg等元素。

（3）还有一些矿质元素进入植物体内以后，形成稳定的化合物，不能被再度利。如，Ca、Fe等元素。

四、合理施肥

资料介绍：在农业生产中，由于土壤中的养分不断被作物吸收，而作物的大部分产品被人们所利用，田地里的养分就逐渐不足。因此，施肥就成为提高作物产量的一个重要手段。要增产不仅要有足够的肥料，而且不要合理施肥。

学生活动：在教师的引导下，结合课本中图3-12和图3-13思考以下问题：

1、如何理解适时、适量地施肥？

2、在施肥时是否越多越好？

3、施肥过多有什么影响？

师生归纳：

1、适时、适量地施肥应根据不同作物在不同生长时期和需求给予适量地施肥。

2、施肥过多会造成土壤溶液的浓度升高，若高于根细胞液浓度时，根细胞不能吸水，甚至失水。不但不能促进作物的生长，反而使农作物发生萎蔫现象，甚至死亡。

3、矿质元素只有溶解在水里才能被根细胞吸收，所以在施肥的同时要合理灌溉。

4、施肥过多，特别是化学肥料，会造成土壤板结，破坏生态环境。

综上分析，合理施肥就是根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮成长，并且获得少肥高效的效果。

五、无土栽培

学生活动：在教师的指导下，归纳总结无土栽培所利用的原理及其优点。

原理：指利用溶液培养法。

优点：（1）全年都可以栽培，并且产量高。

（2）节约水肥，产品清洁卫生，有利于农作物栽培的工厂化和自动化。

（3）沙滩地、盐碱地、海岛地以及楼顶、阳台等不适宜栽种农作物的地方，都可以进行无土栽培，扩大了农作物栽培的范围和面积。

[知识巩固]

1、某菜农移栽大白菜，由于缺乏某些矿质元素而出现了枯心现象，大白菜最有可能缺少的矿质元素是（）

A、N、PB、Ca、FeC、N、KD、P、Mg

2、植物体内可以被重复利用的矿质元素是（）

A、C、H、OB、N、P、K

C、N、Mg、FeD、N、K、O

3、为了促进根吸收矿质元素，农田常采取的措施是（）

A、常疏松土壤B、多喷洒农药

C、高浓度施肥D、大量的灌溉

[结课]

矿质代谢和水分代谢是植物体生命活动中的两大代谢，二者的起始都是通过根从土壤吸收而来的，他们的吸收部位相似，运输途径相同，但是它们的吸收是两个相对独立的过程。矿质元素的吸收是一个主动运输的过程，需要载体和能量，而水分的吸收是渗透作用，需要半透膜两侧溶液有浓度差。

八、板书设计

第五节植物的矿质营养

概念：指植物对矿质元素的吸收、运输和利用。

一、必需矿质元素

必需：1、不可缺少

2、不可替代

3、效果直接

二、根对矿质元素的吸收

1、以离子形式被吸收

2、主动运输

3、与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

离子

再度利用

不稳定化合物

稳定化合物不可再度利用

高一生物3.5植物的矿质营养教学设计

3.5植物的矿质营养

教学目的

1．植物必需的矿质元素及其种类（B：识记）。2．植物对矿质元素吸收和利用的特点（B：识记）。3．合理施肥的基础知识（B：识记）。教学重点

1．植物必需的矿质元素及其种类。2．根对矿质元素的吸收过程。教学难点

根对矿质元素的吸收和对水分的吸收是两个相对独立的过程。教学用具小麦等植物体内主要元素含量表的投影片、小麦在不同生长发育时期对K、对P需要量的投影片、试管、玉米幼苗、营养液、实物投影仪等。教学方法教师讲述、启发与学生观察、讨论相结合。课时安排1课时。

板书教学过程　第五节植物的矿质营养一、植物必需的矿质元素（一）必需的矿质元素　1．大量元素：N、P、K、S．Ca、Mg。　2．微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、CI。（二）非必需的矿质元素　（三）溶液培养法　二、根对矿质元素的吸收　（一）吸收的形式—离子　（二）吸收的部位—根尖　（三）吸收的过程—主动运输三、矿质元素的运输和利用　（一）能再度利用　1．呈离子状态，如K。　2．形成不稳定的化合物。如N、PMg　（二）不能再度利用，形成难溶解的稳定的化合物，如Ca、Fe。四、合理施肥　适时地施肥；适量地施肥引言：同学们，现在让我们来观察一下小麦等植物体内的主要元素的含量。　（教师活动：用投影仪把小麦等植物体内主要元素含量表投到大屏幕上。）　提问：在植物体内哪些元素含量最多？　（回答：C、H、O三种元素。）　提问：这三种元素是怎么进入植物体内的呢？　（回答：绿色植物通过光合作用从大气中的二氧化碳获得C和O，从根的吸水中获得H和O。）　讲述：植物体内的其它元素是怎么进入植物体内的呢？它们主要是由植物的根系从土壤中吸收的。那么，除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素，我们就叫它为矿质元素。植物是怎样吸收、运输和利用这些矿质元素的呢？这就是我们今天要学习的第五节内容：植物的矿质营养。　讲述：我们先来学习第一个问题，植物必需的矿质元素。土壤中矿质元素有许多种，这些元素是否都是植物生活所必需的呢？我们来看课外小组的同学做的一组实验。　[同学活动：课外小组同学展示并讲解他们用溶液培养法培养玉米幼苗的过程和结果。一号试管是用含有全部矿质元素的营养液培养的玉米幼苗（该幼苗生长正常）；二号试管是用缺少氮元素的营养液培养的玉米幼苗（该幼苗矮小瘦弱，叶片发黄，叶脉呈淡棕色）；三号试管是用缺少氮元素的营养液培养的玉米幼苗，在幼苗出现不正常生长后，又补充了氮元素后培养的玉米幼苗（该幼苗又恢复了正常生长）；四号试管是用缺少铝元素的营养液培养的玉米幼苗（该幼苗正常生长）。]（教师活动：用实物投影仪把同学们实验的结果依次投到大屏幕上。）讲述：从同学们的实验中我们可以看出，氮元素是植物必需的矿质元素，因为缺少了氮，植物就不能正常生长发育，而补充了氮。植物的生长发育就能恢复正常状态。铝元素则不是植物必需的矿质元策，因为缺少了铝，植物仍能正常生长发育。我们把课外小组同学采用的实验方法叫溶液培养法，即用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。目前，科学家们已确定必需的矿质元素有13种．其中N、P、K、S、Ca、Mg属于大量大素；Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl属于微量
元素。讲述：植物是怎样吸收这些矿质元素的呢？下面我们来学习第二个问题：根对矿质元素的吸收。提问：矿质元素都存在于哪里？（回答：土壤里。）讲述：对，矿质元素是以无机盐的形式存在于土壤里，无机盐只有溶解在水中形成离子，才能被植物的根尖吸收。你知道硝酸钾中的N和K是怎么被根吸收的吗？（回答：硝酸钾溶解在水中，形成K＋和NO3-，K＋和NO3-分别以K＋和NO3-的形式被报尖吸收。）植物只能吸收溶解在水中的无机盐，那么植物的根对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收会不会就是同一个过程呢？如果是同一个过程，大家想一想，吸水量和吸收矿质元素离子的量应该是什么关系？（回答：成正比的关系。）可是科学实验证明：植物根的吸水量和吸收矿质元素离子量并不都是成正比的关系，例如：科学家用菜豆做实验，发现菜豆的吸水量增加约一倍时，K＋、Ca２＋、NO3-和PO33-等矿质元素离子的吸收量同原来各自的吸收量相比，只增加0．1～0．7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。科学家们通过研究发现，土壤溶液中的矿质元素透过根尖成熟区表皮细胞的细胞进入内部的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且需要消耗细胞呼吸作用释放出的能量，那么，这种运输方式属于哪一种呢？（回答：主动运输。）如果用化学药品抑制根的呼吸作用，根细胞内ATP的形成就会受阻，直接影响主动运输过程。根对矿质元素的吸收就会中断。由此可见，根尖成熟区表皮细胞吸收了矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。讲述：矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后是怎样运输和利用的呢？这就是我们要学习的第三个问题，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。有些元素（如K）进入植物体以后，仍然呈离子状态，因此容易转移，可以随时被运送到新生的或急需的部位去，能够被植物体再度利用，所似K在老叶中的含量会大大减少。有些矿质元素（如外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又可以转移到其它部位，被植物体再度利用，所以N、P、Mg在老叶中的含量也会大大减少。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，形成难溶解的稳定化合物如草酸钙），不能被植物体再度利用，也就是说Fe和Ca只能利用一次，所以在衰老的组织器官中Fe和Ca的含量会大大增加。讲述：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，那么，不同植物对各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗？　（回答：不同。）提问：同一种植物在不同的生长发育时期对N、P等各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗？．（回答：不同。）提问：同一种植物在不同的生长发育时期对N、P等各种必需的矿质元素的需要量是相同的吗？（回答：不同。）讲述：好，让我们来观察小麦在不同生长发育时期对K，对P的需要量。（教师活动：用投影仪把小麦在不同生长发育时期对K的需要量和对P的需要量投到大屏幕上。）讲述：大家看，小麦在不同的生长发育时期对K的需要量，对P的需要量各不相同。那么，我们如何利用植物对矿质元素吸收的这一特点来促进植物的生长呢？请同学们讨论。（同学讨论。在老师的启发下，同学得出结论：1．要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。2．疏松土壤，促进有氧呼吸的能量释放，以促进根系对必需的矿质元素的吸收。）讲述：通过前面的学习，大家想一想“土”是不是植物生长发育所必需的？没有“土”植物能生长吗？回答：土不是植物生长所必需的，没有土，可以用溶液培养法培养植物。）这就是近几十年发展起来的无土栽培技术。无土栽培有什么优点呢？请同学们阅读课文中有关的小字内容后进行讨论。（同学讨论结果：1．能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，达到高产。2．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。3．不受耕地的限制，可以在沙滩地、盐碱地、海岛以及楼顶、阳台等不适宜栽种农作物的地方栽培，极大地扩大了农作物的栽培范围和面积。）。讲述：大面积开展无土栽培是非常有前途的。它可以使我们摆脱耕地少的困境，但是无土栽培需要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，其它栽培还有待于开发。

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