根系养分吸收
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第三章 植物对养分的吸收
二
三 、
一
、
、
植
根
物
部
的
叶
营
部
影 响
植 物 吸
收 养 分 的
外 界
养
营
养
环
境 条
件
四
五
、
、
植
施
物
肥
的
的
营
基
养
本
特
原
性
理
吸收 — 植物从环境中摄取养分的过程，真正的吸收 含义是指外部介质中的养分离子通过细胞膜进入细胞 内部的过程。
养分
土壤中的迁移
？
细胞壁
细胞膜
第一节 根部营养 一、根系对养分的吸收
➢ 离子的选择性吸收； ➢ 离子通过质膜以及在膜上的转移； ➢ 离子吸收与代谢的关系。
5、 主动吸收与被动吸收的比较
区别：
是否逆电化学梯度 是否消耗代谢能量 是否有选择性
二 、植物对有机态养分的吸收
1、植物可吸收的有机态养分的种类 含氮：氨基酸、酰胺等 含磷：磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷脂、植酸钠等 其它：RNA、DNA、核苷酸等
植物主动吸收养分的机理：载体解说、离子泵解说
被动吸收
离子交换
（A）载体解说
① 载体（carrier）的定义 －－指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大 分子形成载体时需要能量（ATP）。
特点：载体对一定的离子有专一的结合部位，能有选择性地 携带某种离子通过膜。
载体学说能够比较圆满地从理论上解释关于 离子吸收中的三个基本问题：
特点：不需要能量，也没有选择性，也叫非代谢性吸收。
被动吸收分为简单扩散（simple diffusion)与易化(协助, 促 进）扩散(facilitated diffusion)两种方式。
（2）主动吸收（active absorption）
定义：膜外养分逆浓度梯度 (分子和离子) 或电化学势 梯度(离子)通过细胞膜进入细胞内的过程。 特点：需要能量，具有选择性。
Shallow
Intermediate
Deep
不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况
1.35g/cm3
1.55g/cm3
5. 根际pH值 呼吸作用 （1）影响因素 根系分泌的有机酸
用单位体积或面积土壤中根的总长表示 （LV，cm/cm3 或 LA ， cm/cm2 ）
一般：须根系的Lv > 直根系的Lv
Lv越大，总面积越大，根与养分接触的机率高
4. 根的分布
分布稀疏或过密：养分利用不充分 分布合理：提高养分吸收效率
根
根
根根
养分吸收范围
A. 分布稀疏
B. 分布较密
根系分布与养分吸收范围示意图
1、截获 (Interception)--- Jeny Overstreet(1939)提出 截获是指根系在土壤的伸展过程中吸取接接触到的养分
的过程。
截获是一种接触交换（根表面与粘粒表面 的距离<5 nm ）
根系截获供应的养分量与根系接触土壤的 体积以及与根容积相当的周围土壤中含有的养 分量有关（通过这种方式得到的养分通常不到 植物需要量的5% ）
N、P、K所占的比例很小，Ca、 Mg所占的 比例较高
2、质流（集流，Mass flow) 质流是指植物吸收水分引起水流中所携带的溶质由土
壤向根表的运动。
质流供应的养分量与植物利用 的水量及溶液中养分浓度有关
当土壤中离子态的养分含量较 多，供应根表的养分也随着增加。
氮和钙、镁主要是由质流供给 的
须根系：根广
分
主根
类
定根 侧根
从个体上分
形成直根系
不定根
形成须根系
a.须根系
b.直根系
直根系和须根系示意图
2. 根的类型与养分吸收的关系
直根系－－能较好地利用深层土壤中的养分 须根系－－能较好地利用浅层土壤中的养分
农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起 －－间种、混种、套种。
3. 根的数量 反映根系的营养特性
扩散对供应钾的贡献最大，其次是磷和氮。
土壤养分迁移途径对玉米养分供应的相对重要性
养分
每公顷生产 9500kg籽粒所需
养分数量 /(kg/hm2)
截获 质流 扩散 / (kg/hm2)
N
190
2 150 38
P
40
1
2 37
K
195
4 35 156
Ca
40
60 150 0
Mg
45
15 100 0
S
22
1 65 0
(Barber,1984)
4 根系对养分吸收方式
一般包括两种方式:
被动吸收 (passive uptake) 主动吸收 (active uptake）
（1）被动吸收(Passive absorption)
被动吸收：是指养分顺着浓度梯度 (分子和离子) 或电化学 势梯度（离子) 由介质溶液进入细胞内的过程。
3、植物吸收有机养分的意义
提高对养分的利用程度 减少能量损耗
离子态养分－－主要 植物吸收
有机态养分－－次要
小结：植物对养分的吸收
吸收的含义：
植物的养分吸收－－是指养分进入植物体内的过程 泛义的吸收－－指养分从外部介质进入植物体中的任何部分 确切的吸收－－指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程
植物吸收的养分形式：
2、吸收机理
透过酶载体学说 － 细胞膜上存在特异性的透过酶，有机养分以此透过 酶为载体而运如膜内。该过程需要消耗能量，属于主动吸收过程。 胞饮作用 －细胞外的液体微滴或物质吸附在质膜上，通过质膜的内陷形 成小囊泡而被消化吸收的过程。这种吸收是非选择性的，对矿质养分的 吸收作用不大，但是吸收大分子物质的重要机制。需要能量。
1.根吸收养分的部位 离根尖10cm以内根吸收养分最多
2. 根吸收养分形态
▪ 气态 CO2、O2、H2O ▪ 离子态 阴、阳离子 ▪ 分子态 氨基酸、尿素
3 养分离子向根部迁移
一般包括三个途径:
截获 （ Root Interception） 质流（集流）（Mass flow） 扩散 (Diffusion)
3、扩散(Diffusion) 扩散是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离
子浓度下降，从而形成土体－根表之间的浓度梯度，使养分 离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。
影响养分扩散速率的因素：
土体中的水分含量 养分离子的扩散系数：NO3- > K+ > H2PO4 土壤质地 土壤温度
离子或无机分子－－为主 有机形态的物质－－少部分
植物吸收养分的部位：
矿质养分－－根为主，叶也可 根部吸收 气态养分－－叶为主，根也可 叶部吸收
植物根系对养分的吸收
养分：土壤
迁移
根表 吸收 根内
截获 质流 扩散
主动 被动
三、植物营养与根系特性
（一）根系形态特征与养分吸收
1. 根的类型
直根系：根深
从整体上分
二
三 、
一
、
、
植
根
物
部
的
叶
营
部
影 响
植 物 吸
收 养 分 的
外 界
养
营
养
环
境 条
件
四
五
、
、
植
施
物
肥
的
的
营
基
养
本
特
原
性
理
吸收 — 植物从环境中摄取养分的过程，真正的吸收 含义是指外部介质中的养分离子通过细胞膜进入细胞 内部的过程。
养分
土壤中的迁移
？
细胞壁
细胞膜
第一节 根部营养 一、根系对养分的吸收
➢ 离子的选择性吸收； ➢ 离子通过质膜以及在膜上的转移； ➢ 离子吸收与代谢的关系。
5、 主动吸收与被动吸收的比较
区别：
是否逆电化学梯度 是否消耗代谢能量 是否有选择性
二 、植物对有机态养分的吸收
1、植物可吸收的有机态养分的种类 含氮：氨基酸、酰胺等 含磷：磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷脂、植酸钠等 其它：RNA、DNA、核苷酸等
植物主动吸收养分的机理：载体解说、离子泵解说
被动吸收
离子交换
（A）载体解说
① 载体（carrier）的定义 －－指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大 分子形成载体时需要能量（ATP）。
特点：载体对一定的离子有专一的结合部位，能有选择性地 携带某种离子通过膜。
载体学说能够比较圆满地从理论上解释关于 离子吸收中的三个基本问题：
特点：不需要能量，也没有选择性，也叫非代谢性吸收。
被动吸收分为简单扩散（simple diffusion)与易化(协助, 促 进）扩散(facilitated diffusion)两种方式。
（2）主动吸收（active absorption）
定义：膜外养分逆浓度梯度 (分子和离子) 或电化学势 梯度(离子)通过细胞膜进入细胞内的过程。 特点：需要能量，具有选择性。
Shallow
Intermediate
Deep
不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况
1.35g/cm3
1.55g/cm3
5. 根际pH值 呼吸作用 （1）影响因素 根系分泌的有机酸
用单位体积或面积土壤中根的总长表示 （LV，cm/cm3 或 LA ， cm/cm2 ）
一般：须根系的Lv > 直根系的Lv
Lv越大，总面积越大，根与养分接触的机率高
4. 根的分布
分布稀疏或过密：养分利用不充分 分布合理：提高养分吸收效率
根
根
根根
养分吸收范围
A. 分布稀疏
B. 分布较密
根系分布与养分吸收范围示意图
1、截获 (Interception)--- Jeny Overstreet(1939)提出 截获是指根系在土壤的伸展过程中吸取接接触到的养分
的过程。
截获是一种接触交换（根表面与粘粒表面 的距离<5 nm ）
根系截获供应的养分量与根系接触土壤的 体积以及与根容积相当的周围土壤中含有的养 分量有关（通过这种方式得到的养分通常不到 植物需要量的5% ）
N、P、K所占的比例很小，Ca、 Mg所占的 比例较高
2、质流（集流，Mass flow) 质流是指植物吸收水分引起水流中所携带的溶质由土
壤向根表的运动。
质流供应的养分量与植物利用 的水量及溶液中养分浓度有关
当土壤中离子态的养分含量较 多，供应根表的养分也随着增加。
氮和钙、镁主要是由质流供给 的
须根系：根广
分
主根
类
定根 侧根
从个体上分
形成直根系
不定根
形成须根系
a.须根系
b.直根系
直根系和须根系示意图
2. 根的类型与养分吸收的关系
直根系－－能较好地利用深层土壤中的养分 须根系－－能较好地利用浅层土壤中的养分
农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起 －－间种、混种、套种。
3. 根的数量 反映根系的营养特性
扩散对供应钾的贡献最大，其次是磷和氮。
土壤养分迁移途径对玉米养分供应的相对重要性
养分
每公顷生产 9500kg籽粒所需
养分数量 /(kg/hm2)
截获 质流 扩散 / (kg/hm2)
N
190
2 150 38
P
40
1
2 37
K
195
4 35 156
Ca
40
60 150 0
Mg
45
15 100 0
S
22
1 65 0
(Barber,1984)
4 根系对养分吸收方式
一般包括两种方式:
被动吸收 (passive uptake) 主动吸收 (active uptake）
（1）被动吸收(Passive absorption)
被动吸收：是指养分顺着浓度梯度 (分子和离子) 或电化学 势梯度（离子) 由介质溶液进入细胞内的过程。
3、植物吸收有机养分的意义
提高对养分的利用程度 减少能量损耗
离子态养分－－主要 植物吸收
有机态养分－－次要
小结：植物对养分的吸收
吸收的含义：
植物的养分吸收－－是指养分进入植物体内的过程 泛义的吸收－－指养分从外部介质进入植物体中的任何部分 确切的吸收－－指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程
植物吸收的养分形式：
2、吸收机理
透过酶载体学说 － 细胞膜上存在特异性的透过酶，有机养分以此透过 酶为载体而运如膜内。该过程需要消耗能量，属于主动吸收过程。 胞饮作用 －细胞外的液体微滴或物质吸附在质膜上，通过质膜的内陷形 成小囊泡而被消化吸收的过程。这种吸收是非选择性的，对矿质养分的 吸收作用不大，但是吸收大分子物质的重要机制。需要能量。
1.根吸收养分的部位 离根尖10cm以内根吸收养分最多
2. 根吸收养分形态
▪ 气态 CO2、O2、H2O ▪ 离子态 阴、阳离子 ▪ 分子态 氨基酸、尿素
3 养分离子向根部迁移
一般包括三个途径:
截获 （ Root Interception） 质流（集流）（Mass flow） 扩散 (Diffusion)
3、扩散(Diffusion) 扩散是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离
子浓度下降，从而形成土体－根表之间的浓度梯度，使养分 离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。
影响养分扩散速率的因素：
土体中的水分含量 养分离子的扩散系数：NO3- > K+ > H2PO4 土壤质地 土壤温度
离子或无机分子－－为主 有机形态的物质－－少部分
植物吸收养分的部位：
矿质养分－－根为主，叶也可 根部吸收 气态养分－－叶为主，根也可 叶部吸收
植物根系对养分的吸收
养分：土壤
迁移
根表 吸收 根内
截获 质流 扩散
主动 被动
三、植物营养与根系特性
（一）根系形态特征与养分吸收
1. 根的类型
直根系：根深
从整体上分