植物营养，范例作答
植物营养的完整范例作答，原创结构题与作文题，标出评分要点关键词。
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本主题如何考查
- 把矿物缺乏与其症状配对。
- 解释根如何以不同方式吸收水与矿物盐。
- 描述根毛细胞的一项适应。
- 把所描述的缺乏症状，如失绿或叶片带紫色，与所缺的特定矿物离子配对。
- 解释为何种植豆科植物能提高土壤氮含量，并把答案与根瘤中的根瘤菌联系起来。
- 根据各自获取额外养分的确切方式与原因，区分寄生植物、附生植物与食虫植物。
- 解读一项去除某一矿物离子的水培实验，并预测由此产生的缺乏症状。
范例作答结构
- 看清指令词，按分作答，每分给一个清晰要点。
- 在解释之前，先准确定义关键生物术语。
- 按正确顺序解释过程或原因，使用准确的术语。
- 必要时加上有标签的图或范例。
- 以题目要求的联系收尾（原因→结果、结构→功能）。
完整范例作答
一位农民发现玉米作物的老叶均匀变黄，生长也变慢，但叶脉未见明显受影响。指出所缺的养分离子并解释这一症状。
显示答案
所缺的离子是氮。氮是蛋白质与叶绿素的组成成分，缺氮会减慢蛋白质合成与生长，导致生长受阻。由于氮在植物体内具有移动性，当供应有限时，它会从老叶中被转移到年幼、正在积极生长的部位，这就是为什么老叶会先均匀变黄。
氮蛋白质叶绿素生长受阻可移动养分
解释为什么矿物离子是通过主动运输而不是扩散被吸收进根毛细胞的。
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土壤溶液中某种矿物离子的浓度往往低于根毛细胞内部的浓度，因此要吸收更多该离子，就必须逆着其自身的浓度梯度移动它。扩散只能使物质顺浓度梯度移动，因而无法解释这种移动；主动运输利用根细胞呼吸作用释放的能量，把离子逆梯度运入细胞。
主动运输浓度梯度逆梯度呼吸作用提供的能量根毛细胞
某学生设置了两组相同的水培实验，一组使用完整的营养液，另一组使用相同的营养液但不添加镁离子。解释完整营养液装置的作用，并预测无镁装置的结果。
显示答案
完整营养液装置作为对照组，展示在所有已知矿物离子都存在时植物的生长情况，因此另一装置中出现的任何差异都可以具体归因于所缺的那一离子，而不是其他因素。在无镁装置中，预测植株会出现脉间失绿，即叶脉之间发黄而叶脉本身保持绿色，因为无法获得镁来合成新的叶绿素。
对照组水培镁脉间失绿具名变量
解释为什么长在树枝上的兰花等附生植物不会伤害树木，而大王花等寄生植物却会。
显示答案
附生植物仅利用树木作物理支撑；它从雨水、空气中的湿气以及根部周围的腐烂残屑中吸收自身所需的水分与矿物离子，因此不会从寄主树的组织中夺取任何养分或水分。大王花等寄生植物没有自身的叶绿素，而是通过特化的吸收结构直接从寄主藤本植物的活组织中获取水分、矿物质与养分，这会夺走寄主自身所需的资源，并可能使其变弱或受损。
附生植物仅作物理支撑寄生植物没有叶绿素寄主组织
捕蝇草与猪笼草都能进行光合作用，但两者也都捕食昆虫。解释为什么食虫植物在已经能通过光合作用制造食物的情况下，仍需要捕食昆虫。
显示答案
光合作用为植物提供碳水化合物，但不能提供氮或其他矿物离子，而植物仍需要这些来合成蛋白质及其他分子。捕蝇草与猪笼草等食虫植物通常生长在这些矿物质稀缺的贫瘠、常积水的土壤中，因此捕食并消化昆虫为它们提供了额外的氮及其他养分来源，而这些是它们的根难以轻易从土壤中获得的。
氮贫瘠土壤食虫植物额外来源仍进行光合作用
解释为什么在田间种植豌豆或菜豆等豆科植物能提高之后种植的作物所用土壤的氮含量。
显示答案
豆科植物的根瘤中含有根瘤菌，能把空气中的氮气固定为植物可吸收的硝酸盐与铵盐化合物，这是一种互利共生关系，植物则作为回报为细菌提供碳水化合物。当豆科作物之后被翻耕回土壤或其根部腐烂时，这些被固定的氮会释放到土壤中，使其富含下一季作物可利用的养分，这就是为什么在种植需氮量大的作物之前，要在轮作中种植豆科植物。
根瘤菌根瘤固氮作用互利共生关系轮作
解释菌根共生如何同时使真菌与植物都受益。
显示答案
真菌的细小菌丝能扩展到比植物自身根系单独所能到达的范围大得多的土壤体积中，大幅增加了用于吸收水分与矿物离子（尤其是磷）的有效表面积，并把这些矿物离子传递给植物。作为回报，真菌获得植物在光合作用中制造的糖分，而真菌自身因没有叶绿素而无法制造这些糖分，这使得这成为一种双方都受益的互利共生关系。
菌根真菌菌丝表面积磷互利共生关系
能得分的用语
- 主要无机养分: 大量元素（如氮、磷、钾）需求量大；微量元素需求量小。
- 养分的作用: 氮用于合成蛋白质，镁用于合成叶绿素；缺乏某养分会出现特定的缺乏症状。
- 水的吸收: 水通过渗透进入根毛细胞，顺水势梯度移动。
- 矿物盐的吸收: 矿物离子通过主动运输吸收，因土壤常比细胞更稀而需能量。
- 根毛的适应: 根毛细胞细长、表面积大，以加快吸收。
- 植物营养的多样性: 有些植物为寄生、附生或食虫，以不寻常的方式获取养分。
- 大量元素缺乏症状: 缺氮会使生长受阻、老叶变黄，因为氮是合成蛋白质与叶绿素所需；缺磷会使根系发育不良、叶片带紫色；缺钾会使叶缘变黄并卷曲；缺镁会导致脉间失绿，因为镁是叶绿素的组成成分。
- 固氮作用与根瘤: 根瘤菌生活在豌豆、菜豆与花生等豆科植物根部的膨大结构，根瘤中。这些细菌把空气中的氮气固定为硝酸盐与铵盐等植物可吸收的化合物，而植物则为细菌提供碳水化合物，这是一种互利共生关系，而非寄生。
常见问题
根如何吸收水与矿物盐？
植物既然靠光合作用制食，为何还需矿物养分？
根毛细胞为何善于吸水？
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来源:SRC-DSKP-EN
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