一、根对无机养分的吸收
离子养分从土壤转入植物体内包括两个过程,即养分离子向根系迁移和根系对离子养分的吸收,养分离子到达根系表面可以通过三种方式。
(一)养分的迁移
1、截获(接触交换):根伸展于土壤中直接吸收的养分。
a、根系表面与土壤溶液中的离子交换
b、根系与土壤固体颗粒之间的离子交换
总截获量不超过植物吸收量的10%。一般只有3%-8%。
2、扩散:是土壤溶液中由于养分的浓度差异所引起的养分运动。
动力:浓度梯度。特点:短距离,速度慢。影响因素:土壤中水分含量;离子的扩散系数;如,K+的扩散系数是10-7厘米2/秒,NO3-的扩散速率是10-5厘米2/秒,H2PO4-为10-9厘米2/秒。土壤质地。
主要供应磷、钾、铜、铁、锰和锌。
3、质流:是由于植物蒸腾作用而引起的土壤中养分随土壤水流动的运动。
动力:蒸腾作用。特点:距离长。影响因素:蒸腾作用和土壤溶液中离子态养分的多少。
主要供应氮、钙、镁。
(二)被动吸收
养分离子通过质流、扩散和截获作用等方式,从外部溶液进入根系组织的的过程。
特点:不需要消耗能量非代谢过程;进入速度快;没有选择性。
自由空间:在作物某些器官的组织或细胞内,能允许外部溶液自由进入的那些部位。位置:细胞间隙和壁膜之间。
被动吸收与根的阳离了交换量以及根的自由空间有关。
(三)离子的主动吸收
离子的吸收要解释三个问题
第一是离子的选择性吸收;第二是离子通过质膜以及在质膜中转移;第三是离子的吸收与代谢作用有密切关系。
主动吸收的特点:消耗能量的代谢过程。
1、载体学说
载体:能在类脂层中扩散的类脂化合物。
载体运输离子的过程和机制可分为下面四个主要过程:
a、载体由呼吸过程获得能量并被活化。
载体+ATP 磷酸化激酶 磷酸化载体+ADP
b、磷酸化载体与某种选择性的离子结合。
磷酸化载体+离子 磷酸化载体-离子
c、载体在类脂层中扩散并释放离子进入质膜内。
磷酸化载体-离子 磷酸脂酶 载体+离子+无机磷酸
类脂层 细胞内
d、ADP+Pi线粒体或叶绿体 ATP
二、根部对有机态养料的吸收
主要是吸收各种氨基酸、核酸、低分子蛋白质等有机化合物。
三、根外营养(叶部吸收)
植物的根外营养:植物通过叶面和嫩茎吸收养分,维持其正常生长的过程,为植物营养的辅助方法。
1.特点
①可直接供给植物吸收营养物质,防止土壤固定和转化,达到经济用肥的目的。
②叶部对养分的吸收、转化比根部快,能及时满足作物对养分的需求。
③直接影响植物代谢,可提高作物产量和改善作物品质。
④用量少,效益高。
2.吸收的部位、途径及时期
①吸收部位 :叶片角质层、气孔
②吸收途径 :气孔扩散,如CO2 、H2O、 SO2等。
角质层渗透 如N、P、K、Ca、Mg等。
3.影响因素
①叶面积大小,角质层厚薄。
②营养液组成
③营养液浓度与反应(pH值)
④喷施时间、次数和部位。
4.优点:
1、直接供给作物吸收的养分,可防止养分在土壤中的固定和转化。
2、叶部对养分的吸收转化比根部快,能迅速及时向作物提供亏缺的养分,纠正缺素症状,满足作物需要。
3、叶部营养直接影响作物体内代谢,有促进根部营养,提高作物产量和改善品质的作用。
4、施肥量少,肥效高 叶片喷施磷钾肥和微量元素肥料,用量只相当于土壤施用量的五分之一至十分之一,可大大减少肥料的投资。
四、影响植物吸收养分的环境条件
(一)气候条件对植物吸收养分的影响
1.光照
光合作用:光合磷酸化—ATP—影响养分的吸收。光合作用(养分的主动吸收)
硝态氮还原(NR的激活需要光照)
因此,光照充足地区多施肥,不足地区适当控制氮肥施用,增施P、K肥。
呼吸作用:氧化磷酸化—ATP—影响养分的吸收。
2、温度增加,呼吸作用增强,吸收养分能力随着加强)
高温酶变性、钝化影响养分的吸收。
3、水分 ①养分补给; ②养分淋失; ③影响土壤养分的有效性,间接地影响养分的吸收。
4、通气 有利于有氧呼吸,产生ATP,有助于养分的吸收
(二)土壤环境对植物吸收养分的影响
1、土壤反应(pH)
①影响根细胞表面的电荷状况
②影响养分形态和有效性;
③影响土壤微生物的种类和活性,影响到根系对养分的吸收。
2、养分浓度,要求土壤溶液中的养分浓度维持在适宜植物生长的水平,过低:吸收困难;过高:造成盐害。
4.土壤氧化还原状况对养分吸收的影响
对于植物而言,多数利用的是氧化态养分,许多养分的还原态是无效或有毒的。
5.离子间的相互作用
①离子间的颉颃作用
定义:溶液中某种离子存在或过多能抑制另一离子吸收的现象。
表现:阳离子与阳离子之间,如一价与一价之间:K+、Rb+、Cs +之间等
离子间的促进作用
维茨效应:二价或三价阳离子对一价阳离子,如Ca2+ 、Mg2+、Al3+等能促进K+ 、 NH4+的吸收。
定义:溶液中某种离子存在能抑制另一离子吸收的现象。
表现:阳离子与阴离子之间,如NO3- 、 SO42-等对阳离子的吸收有利;

