植物对矿质元素有选择吸收的原因是什么呢？根吸收矿质元素离子是一个主动运输过程，而主动运输是需要蛋白载体的，因此，根细胞膜上如果有某种离子的载体，这个细胞就可以吸收这种离子，而且该离子的载体越多，一定范围内，根细胞对这种离子的吸收也就越多。
理解了这点后，学生就可以解释下面的现象，即硝酸钠溶液水解后是中性的，为什么常施用这种氮肥后土壤会呈碱性？学生在化学课已学过，硝酸钠是强酸强碱盐，硝酸钠水溶液水解后呈中性，但为什么土壤长期使用这种氮肥后土壤会碱化，即pH升高呢？同学可从根细胞膜上的载体去分析：我们已学过，根细胞在进行离子交换吸附时，硝酸根阴离子与碳酸氢根离子相交换，钠离子与氢离子相交换。氮元素是植物体生长所必需的，而钠元素在植物体含量甚微，可以想见，植物根细胞膜上运输含氮离子的载体数量要远远超过运输钠离子的载体数量，因此根细胞吸收的硝酸根离子多，而吸收的钠离子数量少，即硝酸根离子与碳酸氢根的交换量大，结果土壤中的碳酸氢根量就大于氢离子，从而使土壤碱化。
有了上面的基础，学生还可以分析下面两个例子：a.硝酸氨溶液水解后是酸性的，为什么常施用这种氮肥后土壤溶液pH不会发生很明显的变化？
b.硫酸氨溶液水解后是酸性的，为什么常施用这种氮肥后土壤会呈酸性？
（2）“当外界溶液中某种矿质元素离子的浓度足够大时，为什么矿质元素离子吸收速率达到一定程度后就不再升高了？”
（3）“为什么矿质元素的吸收与植物细胞的呼吸作用有密切的联系？”
3.根对矿质元素离子和水分的吸收是两个相对独立的过程，是教学的难点学生讨论下面的问题：
（1）引导学生对课文中讲述的有关用菜豆做的实验等实例进行分析和讨论。
（2）增加不同植物在同一营养液中吸收矿质元素离子数量的差异的讨论。
（3）增加农业生产实践上中耕松上、除草、保墒外、通气起什么作用的讨论。
（4）离子的吸收为什么有载体饱和效应，例如根细胞中K＋或其他矿质元素离子的浓度已高于土壤溶液中的浓度、但是，植物的很仍然吸收这些必需的矿质元素离子。可以引导学生对这一现象进行讨论，使学生明白植物的吸水量与离子吸收量不呈正相关。
（5）呼吸抑制剂为什么能抑制离子吸收，却不抑制水的吸收。
（6）植物对离子的吸收速率远比吸水慢。
四、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他部位，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，其他栽培还有待于开发。
【扩展资料】
单盐毒害和离子拮抗
在研究植物对矿质元素的吸收时，不能只用含有一种盐分的营养液培养植物，因为当溶液中只有一种无害甚至有利的盐类时，即使浓度较低，金属离子迅速被吸收，当达到毒害水平时植物就会死亡，这种溶液中只有一种金属离子对植物起有害作用的现象称为单盐毒害。如将海洋植物放在海水中的NaCl浓度一样（甚至还低10倍）的纯食盐溶液中，就会发生单盐害现象。
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量的其他的金属离子，即能减弱或消除这种单盐毒害，离子之间的这种作用称为离子拮抗。如在食盐溶液中加入少量Ca离子，则植物吸收K没有那么快，Ca就能对抗K，对植物不会产生毒害。
生物固氮
分子氮虽在空气中含量较大，可由于氮气不活跃，高等植物不能直接利用。在一定的条件下，氮气可与其他物质进行化学反应，固定形成含氮化合物，这个过程称为固氮作用。工业固氮需在高温、高压下，由氮气和氢气才能合成氨。在自然固氮中，有10%是通过闪电完成的，其余通过微生物完成。某些微生物能把空气中游离的氮转化成含氮化合物，称为生物固氮。
生物固氮由两类微生物实现，一类是能独立生存的非共生微生物，如蓝藻；另一类是与其他植物共生的共生微生物，如与豆科植物共生的根瘤菌。固氮微生物里都有一种酶叫做固氮酶，这种酶由两种蛋白质质组成，一种叫铁蛋白，另一种叫钼铁蛋白，两种蛋白质缺一不可，否则固氮酶就会失去活性。固氮酶在ATP供能的失掉下，在常温常压下便可将氮气还原为氨。现在人们已设法将固氮肥基因转移到某些农作物体内，使之获得固氮的能力，从而免除了氮肥的施用。大豆等豆科植物则通过与根瘤菌共生而获得了固氮的能力。生物固氮原理和技术的开发，对农业和化肥工业有重大意义。
无土裁培
无土栽培是指不用土壤而用营养液和其他设备栽培植物的方法。溶液培养是最早应用的无土栽培。早在19世纪60年代，德国科学家萨克斯就进行了溶液培养。1929年，美国加利福尼亚大学格里克教授，根据前人的研究结果、用无土栽培方法成功地生产了番茄。从那时起，世界各国，特别是西欧、北美，无土栽培面积不断扩大，栽培类型和方法不断增多。无土栽培的优点主要有：缩短植物的生成发育周期，克服土壤连续栽培对植物的不利影响。充分利用水分和养分，产品产量高、品质好、污染少等。所以，无土栽培在农业生产上具有广阔的发展前景。
1.无土栽培的技术基础
营养液的成分、浓度、配制和调节，是无土栽培的重要技术基础。
营养液的配制。各国科学家先后研制出数百种营养液配方，其中，荷格伦特营养液是一种应用比较广泛的营养液。
通常应当先配出各种盐类的浓缩液。注意避免浓缩液中出现沉淀。使用时按一定的比例加水稀释到要求的浓度。采用循环供液时，营养液中的矿质元素被植物体吸收后，应当及时进行调节，使营养液仍旧符合原配方的要求。
（1）营养液的特点
任何一种营养液都应当具备以下三个特点：第一，包括所有的必需的矿质元素。对某些植物还可以增加有关的元素。例如，禾本科植物的营养液中可以加入适量的Si。第二，是均衡的营养液，也就是矿质元素之间要有适宜的浓度比例。第三，具有适宜的pH范围。
（2）pH的控制
营养液的pH与植物对矿质元素离子的吸收以及生长发育都有着密切的关系。根吸收阴离子以后往往引起营养液的pH升上升，根吸收阳离子以后往往引起营养液的pH降低。多数植物在pH偏低时有利于对阴离子的吸收，在pH偏高时有利于对阳离子的吸收。对于多数植物来说，pH为5～7时是适宜的。当营养液的pH超出适宜的范围时，需要用碱液或酸液重新调整营养液的pH或者更换营养液。
（3）氧的调节
除了水稻等少数植物以外，大多数植物对根系缺氧是十分敏感的。营养液供氧不足会影响根系的正常生长、进而影响根对矿质元素离子的吸收，甚至使根系腐烂死亡。一般情况下，水中氧的溶解度不高，并且随着水温的上升而下降。在水中氧含量低的情况下，根系吸收K、Ca2＋等矿质元素离子的数量就会明显减少。可以采取营养液流动供应、营养液通气、营养液喷雾和更新营养液等方法解决根系供氧。
2.无土栽培的分类
现人们通常按照无土栽培中固定根系的方法，大体上将其分为无基质栽培和基质栽培两大类。
（1）无基质栽培：是指作物根系不用基质固定，根系直接和营养液接触。无机质栽培又可分为水培和喷雾栽培两种。水培是将培养液以液体状态接触根系。目前它主要用于草莓、柿子椒、番茄等作物的栽培。喷雾栽培是将营养液用喷雾状态接触于根系。在喷雾栽培中，为了保持根系环境的高湿度和避免根系上滋生绿藻，按受喷雾栽培的根系必须悬空在密闭、黑暗的容器中。这种方法的优点是同时解决了根系吸收氧气和营养液的问题。
（2）基质栽培：是指用基质固定根系，使作物的根系通过基质吸收营养液和氧气。根据基质的种类可把它分为有机基质和无机基质两类。有机基质一般用草炭、锯末、稻草和稻壳等。无机基质一般用蛭石、砂、珍珠岩等。
3.无土栽培的类型
无土栽培的类型多达数十种。按基质种类可以分为固体基质型和液体基质型。前者包括砂基培养、砾基培养、浅层石培养、岩棉培养、珍珠岩培养、木屑培养、泡沫塑料培养等。按供液供气方式可以分为滴灌式、喷雾式、通气式、循环供液式、浅层供液式等。不同类型的无土栽培各有特点，人们在应用时可以根据需要和可能进行选择。
影响根系吸收矿质营养的条件
土壤溶液中的矿质营养，是以离子形式被根吸收的。植物吸收矿质离子的种类和数量受各种内外因素的影响。
1.内因：
作物吸收矿质离子的种类和数量，主要取决于植物细胞膜上矿质元素离子的种类和数量。例如，番茄与水稻比，番茄吸收钙、镁较多，吸收硅少，水稻吸收硅较多，而吸收钙、镁较少。
2.外因：
（1）pH值
不同植物生长的最适pH值是不同的，作物都有生长的最适pH值，一般为6～7。但有些作物，如茶、马铃薯、烟草等，适合生长在较酸性环境中；而另一些作物，如甘薯、甜菜等则适于生长在碱性环境中。
（2）氧气
氧气同样影响根细胞的呼吸作用，从而影响根对矿质营养的吸收。在一般情况下，氧气供应越好，根系吸收矿质离子越多。因此要保持土壤通气良好，才会加速根系对矿质营养的吸收。
（3）温度
由于温度在一定范围内影响根的呼吸速率，而根吸收矿质元素离子与呼吸作用密切相关，因此温度就会影响根系吸收矿质的速率，且在一定范围内随土壤温度的升高而加快，但温度过高，一般超过40℃时，一般吸收离子的速率下降。