钾素营养potassium nutrition

植物对钾的吸收、运转、利用以及钾在植物营养中的生理作用。钾是高等植物体内含量最丰富的阳离子，植物对钾的需要量也较大。钾是许多酶的活化剂，因此是植物进行正常代谢活动所必需。钾在光合作用、氮素同化以及有机物运输中都有重要作用。在植物渗透势调节中钾是最重要的无机离子，K+通过它对细胞紧张度的影响，在细胞生长、气孔开闭和紧张性运动中执行重要功能。在植物体内电荷平衡中，钾又是最主要的阳离子。钾在植物体内以离子状态存在。很易再利用； 至今尚未发现钾参与任何有机物质的组成。
钾的吸收及运转 高等植物根细胞积累K⁺的浓度可达土壤溶液的10～1000倍。在根系皮层细胞存活的部位都有吸收与运转K⁺的能力。K⁺的吸收是通过质膜内的腺苷三磷酸(ATP)酶，该酶促进ATP水解并泵出H+到质外体，K+即可从膜外进入。
ATP酶活性与K⁺吸收之间有平行的关系； 低温、缺O₂以及呼吸抑制剂都抑制K⁺的吸收。K⁺的吸收也可能通过根细胞质膜内的其它载体，载体蛋白能选择吸收K+。
K⁺在根内径向运输主要是通过共质体，通过皮层与中柱间的胞间联丝，K+可运到中柱薄壁细胞，中柱薄壁细胞质膜内有高度的ATP酶活性，故K+易从中柱薄壁细胞移入木质部汁液中，然后向上运输到地上部分。植物体内钾的主要运输方向是分生组织； 较老叶片虽然亦能从根部获得K⁺，但同时又将组织中的K⁺转移入幼嫩叶片，这可能与嫩叶中活跃的代谢过程相联系。
钾的生理功能 钾对光合速率有明显效应。K+为保持叶绿体正常结构所必需，缺钾时基粒松散，基粒和叶绿体的轮廓不清。K⁺可以降低CO₂扩散的气孔阻力和叶肉阻力；并能促进二磷酸核酮糖(RuBP)羧化酶的再合成。K⁺作为H⁺的反离子，有助于类囊体膜跨膜H⁺梯度的保持，使光合磷酸化作用得以进行。K⁺为叶绿体内ADP-葡萄糖-淀粉合成酶的活化剂，促进淀粉合成。K+促进蔗糖磷酸合成酶的合成及其活性的提高，该酶催化蔗糖磷酸的合成，蔗糖磷酸水解即形成蔗糖，它是碳水化合物在植物体内运输的主要形式。蔗糖是通过与H⁺的共运输进入韧皮部筛管的，K⁺作为H⁺的反离子，有助于韧皮部的装载过程；并且K⁺促进ATP合成，又提供了运输所需的能量。
K⁺促进氮代谢及蛋白质合成。根吸收的 NO-3 通过木质部运输到枝叶，在NO-3还原的同时，枝叶内形成的苹果酸负离子与K+一起通过韧皮部运到根，在根内苹果酸脱羧释放出的HCO-3与土壤溶液中的NO-3交换，NO-3被吸收到根内，又与K+一道通过木质部运往枝叶。NO-3还原形成的NH3即参与氨基酸的合成过程。K+也促进NH+4 的同化，避免氨的毒害。K+是天冬酰胺酶的活化剂，该酶催化天冬酰胺转化为天冬氨酸，反应中释放的NH3又可参与谷氨酰胺合成酶所催化的反应，使谷氨酸形成谷氨酰胺。在种子发育期，K⁺促进含氮化合物运往种子；K⁺也能维持蛋白质中酸性氨基酸的电荷平衡及稳定蛋白质结构。此外，K+还可平衡DNA及RNA的负电荷，促进蛋白质合成。种子中的蛋白质含量和含K+量之间有正相关。
K⁺是细胞液中主要的阳离子，总渗透势的40%以上由K⁺决定。气孔开闭是由于保卫细胞中K⁺的浓度变化，缺钾会损害气孔的运动能力。细胞生长需要保持较高的紧张度，而细胞吸水常常是主动吸收K⁺的结果。试验证明，菜豆幼叶细胞的压力势决定于K+含量，低钾处理植株的生长速率、细胞大小和组织含水量均下降。又如棉花纤维生长时，棉纤维细胞内积累K+及苹果酸负离子，二者作为主要的渗透物质，使细胞压力势增高，促进伸长生长。棉纤维生长最快时细胞内K+与苹果酸离子积累量也达到高峰，生长速率降低时二者含量亦下降。一些豆科植物叶片的感夜运动及含羞草的感震运动，也是由于K⁺在叶子基部叶枕内的再分配引起的。
钾营养诊断 缺钾时细胞壁组成物质如纤维素减少，厚壁细胞木质化程度也较低，因而影响茎的强度，易倒伏。蛋白质合成因缺钾而受阻，氮代谢的正常进程破坏，常引起腐胺积累，使叶片出现坏死斑点。大麦对此特别敏感。缺钾时叶片暗而无光泽，症状首先在较老叶片上出现，钾在植物体内容易再利用。双子叶植物叶片脉间缺绿，且沿叶缘逐渐出现坏死组织，渐呈烧焦状。单子叶植物叶片叶尖先萎，渐呈坏死烧焦状。叶片由于各部位生长不均匀而出现皱缩。植株生长亦受到抑制。植物外观出现症状是由代谢失调所引起，代谢失调在出现症状之前即已发生，例如丙酮酸激酶活性降低及腐胺积累等。丙酮酸激酶是糖酵解中催化磷酸烯醇丙酮酸转变为丙酮酸的酶，K⁺是该酶的活化剂，缺K+时，在可见症状出现之前该酶活性即明显降低，故可用它作为缺钾的酶学诊断指标。