到目前為止,國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的符合標(biāo)準(zhǔn)的植物必需營(yíng)養(yǎng)元素有17種,它們是碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、硼(B)、鉬(Mo)、氯(Cl)和鎳(Ni)。
各種營(yíng)養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的含量相差很大,一般根據(jù)植物體內(nèi)必需營(yíng)養(yǎng)元素含量的多少劃分為大量營(yíng)養(yǎng)元素、中量營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素。大量元素包括碳、氫和氧3種非礦質(zhì)元素以及氮、磷和鉀3種礦質(zhì)元素,共計(jì)6種,平均含量一般占植物干物質(zhì)量的0.5%以上。植物對(duì)微量元素需要量極微,在植物體內(nèi)含量通常在0.1%以下,包含鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯和鎳共8種元素。中量元素在植物體內(nèi)含量介于大量元素和微量元素之間,包括鈣、鎂和硫3種元素,通常占植物干物質(zhì)量的0.1%~0.5%。

實(shí)際上,必需營(yíng)養(yǎng)元素的含量常受植物種類(lèi)和部位、株齡、生長(zhǎng)發(fā)育階段、環(huán)境條件等多方面因素的顯著影響,尤其是環(huán)境條件的影響,可使植物體內(nèi)各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量發(fā)生很大的變化。例如,植物組織中鐵和錳的含量有時(shí)接近于硫和鎂的含量。此外,植物體內(nèi)微量元素的含量(如錳)常常大大超過(guò)生理上的需要量;植物對(duì)氯的需要量很少,但在許多植物種中氯的濃度缺相當(dāng)高。由此可見(jiàn),植物器官(根、莖、葉、花、果等)中的營(yíng)養(yǎng)元素含量并不能確切反映植物生理和生化過(guò)程的實(shí)際需要量。植物甚至可以含有高濃度的而不是植物需要的一些元素,這些元素對(duì)植物可能是有益的,也可能是無(wú)益的。因此從生理學(xué)角度分析,根據(jù)必需營(yíng)養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的含量多少進(jìn)行大量元素、中量元素和微量營(yíng)養(yǎng)元素的劃分是欠妥當(dāng)?shù)摹?br />
盡管植物必需的各種營(yíng)養(yǎng)元素都有著各自獨(dú)特的功能,但營(yíng)養(yǎng)元素之間在生物化學(xué)作用和生理功能方面具有一定的相似性。因此根據(jù)營(yíng)養(yǎng)元素的生物化學(xué)作用和生理功能將植物必需營(yíng)養(yǎng)元素分為以下4組。
第一組,包括碳、氫、氧、氮和硫,它們是構(gòu)成植物有機(jī)體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的生活物質(zhì)的基本元素。結(jié)構(gòu)物質(zhì)是構(gòu)成植物活體的基本物質(zhì)。如纖維素、木質(zhì)素、果膠質(zhì)等。生活物質(zhì)是植物代謝過(guò)程中最為活性的物質(zhì),如氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶等,氮和硫又是組成輔酶和輔機(jī)的基本元素。這些元素同化為有機(jī)物的反應(yīng)是植物新陳代謝的基本過(guò)程。

第二組,包括具有相似特性的磷、硼(硅),它們都是以無(wú)機(jī)陰離子或酸分子的形態(tài)被植物吸收,并可與植物體中的羥基化合物進(jìn)行酯化反應(yīng)生產(chǎn)磷酸酯、硼酸酯等,作為高能磷酸鍵參與能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
第三組,包括鉀、鈣、鎂、錳和氯5種元素。這類(lèi)元素一般以離子形態(tài)被植物吸收,并以離子形態(tài)純?cè)谟诩?xì)胞汁液中或者被吸附在非擴(kuò)散的有機(jī)酸根上。其主要作用為生產(chǎn)滲透勢(shì)、平衡陰離子、活化酶類(lèi),或作為酶和底物之間的橋梁等。
第四組,包括鐵、銅、鋅和鉬,它們主要以螯合態(tài)存在于植物體內(nèi),除鉬以外也常常以配合物或螯合物的形態(tài)被植物吸收。這些元素中的大多數(shù)可通過(guò)化合價(jià)的變化傳遞電子。
實(shí)際上,每種營(yíng)養(yǎng)元素的功能有時(shí)也是多方面的,而且往往存在于一些元素在執(zhí)行某一功能的同時(shí)又在執(zhí)行另外一些功能。因此根據(jù)營(yíng)養(yǎng)元素的生理生化功能進(jìn)行的分組也不能絕對(duì)化。如磷在形成高能磷酸鍵時(shí)起存儲(chǔ)能量的作用,同時(shí)它又是許多大分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)的必要組成分;鐵是很多酶或輔酶的基本組成分,但同時(shí)在這些結(jié)構(gòu)中又發(fā)揮傳遞電子的作用。
