植物必需的7種微量營養(yǎng)元素是鐵、錳、鋅、銅、鉬、硼、氯,共計占不到植物干重總量的1%,雖然在植物體內(nèi)含量甚微,但在植物生長中的重要作用,是與9種大量營養(yǎng)元素是一樣的,各有其特點。
(1)鐵是形成葉綠素的必要條件,但不是葉綠素的組成成分,是在葉綠素的生物合成過程中,需要含鐵的酶進(jìn)行催化,因此缺鐵,葉色呈淡黃色,出現(xiàn)失綠病癥。鐵是一些酶的組分,如細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等等,因而可以催化生物呼吸作用。鐵常易由還原態(tài)(2價)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘧B(tài)(3價),因而鐵參與了作物體內(nèi)所有氧化還原過程,并在呼吸過程中占有重要位置。鐵離子在作物體內(nèi)是最為固定的元素之一,流動性很小,也是不能被再度利用的營養(yǎng)元素。
(2)錳是植物體內(nèi)許多酶的組分和活化劑,能促進(jìn)碳水化合物和氮的代謝,與作物生長發(fā)育和產(chǎn)量都有密切關(guān)系,能促進(jìn)種子發(fā)芽和幼苗早期生長,加速花粉管伸展,提高結(jié)實率。錳對光合作用、呼吸作用都有密知關(guān)系。錳促進(jìn)植物體內(nèi)硝酸還原過程,有利于合成蛋白質(zhì),因而可提高氮肥的利用率。錳在植物體內(nèi)存在著2價、4價的不同化合形式,這種價數(shù)的變化,對于體內(nèi)的氧化還原過程有重要作用,當(dāng)錳呈2價時,它可使體內(nèi)2價鐵氧化為3價鐵,或抑制3價鐵還原為2價鐵,減少有效鐵的含量。錳對維生素C的生成及加強(qiáng)莖的機(jī)械組織都有作用。錳同鐵元素一樣在植物體內(nèi)移動性差,缺錳葉失綠,變褐壞死。
(3)鋅是植物體中許多酶的組成成分和活化劑,如鋅是碳酸酐酶、谷氨酸脫氫酶、磷脂酶、羧基肽酶和黃素酶的組分,對作物體內(nèi)的水解、氧化還原,以及蛋白質(zhì)合成等過程均有重要作用。如碳酸酐酶大量地存在于葉綠體內(nèi),促進(jìn)光合作用中二氧化碳的固定,故鋅對碳水化合物的形成很重要。鋅還與碳水化合物的轉(zhuǎn)化有關(guān),可提高作物子粒重量,調(diào)節(jié)并改變了子粒與莖稈的比例。鋅不足可使植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成數(shù)量下降,酰胺化合物的數(shù)量增加,表明氮的代謝受到嚴(yán)重影響。鋅在植物體內(nèi)還參與生長素的合成,缺鋅影響細(xì)胞的正常伸展,會使葉子的大小和莖節(jié)長度減小,形成小葉和簇生狀,常稱為“小葉病”。
(4)銅是植物體內(nèi)多種氧化酶的組成成分,如抗壞血酸氧化酶、多酚氧化酶等,參與植物體內(nèi)的氧化還原過程,直接參與呼吸作用。銅對葉綠素有穩(wěn)定作用,可避免葉綠素過早地遭受破壞,有利葉片更好地進(jìn)行光合作用。銅供應(yīng)不足,葉綠體中的銅含量顯著下降,植物降低對二氧化碳的吸收,光合作用減弱,因此,銅不僅和呼吸作用有關(guān),而且對光合作用也是重要的。銅還參加蛋白質(zhì)和糖類的代謝作用。銅對植物正常開花及豆科作物根瘤的形成與生物固氮效果均有重要作用。
(5)鉬是植物必需元素中需要量最少的營養(yǎng)元素,在植物生活中的作用卻是同等重要的。鉬是硝酸還原酶的組成成分,參與硝酸態(tài)氮的還原到亞硝酸的過程。鉬還能促進(jìn)過氧化氫酶、過氧化物酶和多酚氧化酶的活性。鉬也是固氮酶的組分,對豆科作物及自生固氮菌有重要作用。鉬也和植物的磷代謝有關(guān),有利無機(jī)磷向有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化。鉬在光合作用中也參與碳水化合物的代謝過程。鉬供應(yīng)不足,植株矮小,生長緩慢,葉片失綠,在十字花科植物中,特別是花椰菜因缺鉬可產(chǎn)生典型的“鞭尾病”。
(6)硼在植物所需的微量元素中是非金屬元素。硼并不是植物體的組成物質(zhì),硼在植物體內(nèi)多呈不溶狀態(tài)存在。硼對植物的某些重要生理過程有特殊作用。硼有利于糖的運輸,影響酶促過程和生長調(diào)節(jié)劑、細(xì)胞分裂、細(xì)胞成熟、核酸代謝、酚酸的生物合成以及細(xì)胞壁形成等。硼有增強(qiáng)作物輸導(dǎo)組織的作用,能促進(jìn)碳水化合物的正常運轉(zhuǎn)。硼還有利于蛋白質(zhì)的合成和豆科作物的固氮。硼能促進(jìn)生殖器官的發(fā)育,可以刺激作物花粉的盡快萌發(fā)、可使花粉管的伸長迅速進(jìn)入子房,有利于受精和種子的形成。硼供應(yīng)不足花藥和花絲萎縮,花粉管形成困難,妨礙受精作用,易出現(xiàn)花而不實或穗而不孕,形成不結(jié)實或子粒不飽滿、縮果畸形等現(xiàn)象。此外,硼還能增強(qiáng)作物抗寒和抗旱的抗逆能力。
(7)氯是植物必需微量元素中的非金屬元素。因明確氯是植物必需營養(yǎng)元素的歷史較其他必需元素為晚,所以對氯在植物中的生理功能等研究的還不夠。氯是以陰離子態(tài)被植物吸收利用,氯與植物的光合作用有關(guān)。氯離子也是細(xì)胞液滲透壓的調(diào)節(jié)劑。某些植物缺氯時出現(xiàn)葉子萎蔫的癥狀,也是因氯離子缺乏引起膨壓喪失有關(guān)。植物如嚴(yán)重缺氯,就會出現(xiàn)病癥,如番茄首先在葉尖端發(fā)生凋萎,接著葉片失綠,進(jìn)一步變?yōu)榍嚆~色并發(fā)展到壞死,由局部遍及全葉,最后植株不能結(jié)實。氯在植物體內(nèi)有多種生理作用,可能主要是少部分氯參與生化反應(yīng),大部分氯以離子狀態(tài)維持各種生理平衡。雖然在7種必需微量元素中,植物對氯的需要量最多,但大多數(shù)作物可以從雨水或灌溉水中獲得所需要的氯,所以植物缺氯的癥狀并不常出現(xiàn)。