植物生产环境-根对养分的吸收

植物根系对养分的吸收
植物根系是植物吸收所需养分和水分的主要器官。

因此，植物的根部对养分的吸收就是植物营养的核心。

一、根系吸收养分的过程
植物必需的营养元素除碳、氢、氧外，其它14种养分都来源于土壤。

根吸收养分的形态主要是溶于土壤溶液中的各种离子，如K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、NH4+、Zn2+、Cu2+、Mn2+和NO3-、H2PO4-、HPO42-、SO42-、H2BO3-等；其次是少量的有机态分子，如氨基酸、糖类、磷脂类等；也可吸收CO2等气体。

植物根吸收养分的主要部位是根尖。

研究表明，根吸收养分最多的部位大约在离根尖10cm以内，愈靠近根尖吸收能力愈强，在离根尖1cm处的分生区吸收养分能力最强。

根系吸收养分的过程一般包括以下四个过程，即：养分由土体向根表的迁移；养分从根表进入根内自由空间，并在细胞膜外表面聚集；养分跨膜进入原生质体；养分由根部运输到地上部。

（一）养分向根表的迁移
1.质流
是指养分作为土壤溶液中的溶质随土壤溶液运送到根表的过程。

植物地上部的蒸腾作用是土壤中质流向根部输送的基本动力。

因为植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与土体间出现明显的水势差，土壤水分由土体向根表流动，土壤溶液中的养分随着水流向根表迁移。

养分通过质流方式迁移的距离较长，数量较多。

2.扩散
由植物根系吸收某种养分形成的根际亏缺区，与根际外土体该种养分的较丰富区之间，存在该养分的浓度差或浓度梯度。

养分沿着浓度梯度由土体向根表迁移，形成了养分的扩散作用。

这种迁移一般速度慢，距离也短。

影响扩散作用的主要因素有土壤水分的含量、不同土体间土壤溶液中离子的浓度差以及根系的吸收活力。

3.截获
根系生长过程中，直接从与根系接触的土壤颗粒表面吸收养分。

根系通过扩大伸展范围和增加伸入土粒间空隙，与土粒密切接触，便从土粒表面截取接触根表的有效养分。

由于不同养分在土壤中存在的形态和移动速率不同，且不同植物根系伸展和接触土壤的特点各异，因此，对不同植物吸收的养分总量，这三种养分运送方式所占的比例也是不同的，对同一种植物吸收的不同养分，三种运送方式所占的比例也有很大的差异。

（二）养分在细胞膜外表面聚集
到达根系的养分离子必须穿过由细胞间隙、细胞壁微孔和细胞壁与原生质膜之间的空隙
构成的自由空间，才能到达细胞质膜。

细胞壁微孔构成了物质进出细胞壁的通道，水分和无机离子可以由此进入。

（三）养分的跨膜吸收过程
养分通过自由空间到达原生质膜后，还需穿过该膜和各种细胞器（线粒体、叶绿体、液泡等），才能进入细胞内部，参与各种代谢过程。

（四）养分由根部运输到地上部
根系吸收的养分首先进入木质部导管，然后向上运输。

其中一部分养分由根的外表皮，穿过皮层进入中柱，另一部分养分则通过木质部和韧皮部的薄壁组织由根系向地上部运输。

二、植物根系吸收养分的特性
（一）植物的基本营养方式是无机营养
尽管植物根系能直接吸收极少量可溶性的有机物分子，但其基本的营养方式是吸收无机物，主要是无机离子。

（二）植物吸收养分的选择性
尽管植物组织内可以分析出许多种元素，但植物对必需的营养元素存在着选择性。

因而，养分离子要进入植物体内或参与同化时，植物就有其主动性。

（三）植物吸收养分的相对稳定性
人们栽培不同的作物，利用其不同的器官。

不同作物有不同的遗传特性，并在长期与一定的营养环境相互作用过程中，逐步形成和稳定其对必须养分的吸收，如对养分的吸收量、吸收比例等。

其主要表现有二：一是同一植物在不同的营养环境中吸收大致相似的养分量，如世界各地的小麦，其麦粒的含氮量均在1.8%～2.2%的范围内。

二是种植在相同环境中的不同植物，其吸收的营养元素可能差异就很大。