植物对养分的吸收和运输

第三章植物对养分的吸收与运输
养分的吸收主要就是通过根系进行
一、根系对养分的吸收
养分向根表的迁移方式:
土壤中养分到达根表有两种机理:
其一就是根对土壤养分的主动截获;
其二就是在植物生长与代谢活动(如蒸腾、吸收等)的影响下,土壤养分向根表的迁移(包括质流与扩散)。

（1、截获2、质流3、扩散)
截获就是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。

截获所得的养分实际就是根系所占据土壤容积中的养分,它主要决定于根系容积大小与土壤中有效养分的浓度。

质流:养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程
扩散:由于根系吸收养分而使根圈附近与离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。

在植物养分吸收总量中,通过根系截获的数量很少。

大多数情况下,质流与扩散就是植物根系获取养分的主要途径。

对于不同营养元素来说,不同供应方式的贡献就是各不相同的,钙、镁与氮(NO3-)主要靠质流供应,而H2PO4-、K+、NH4+等扩散就是主要的迁移方式。

在相同蒸腾条件下,土壤溶液中浓度高的元素,质流供应的量就大。

二、影响养分吸收的因素
•植物的遗传特性
•植物的生长状况:根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。

•环境因素:
介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤pH值
养分离子的理化性质
苗龄与生育阶段
一般在植物生长初期,养分吸收的数量少,吸收强度低。

随时间的推移,植物对营养物质的吸收逐渐增加,往往在生殖生长初期达到吸收高峰。

到了成熟阶段,对营养元素的吸收又逐渐减少。

在植物整个生育期中,根据反应强弱与敏感性可以把植物对养分的反应分为营养临界期与最大效率期。

营养临界期就是指植物生长发育的某一时期,对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切,并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失,这个时期就叫植物营养的临界期。

不同作物对不同营养元素的临界期不同。

大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。

氮的营养临界期,小麦、玉米为分蘖期与幼穗分化期。

水稻钾营养临界期为分蘖期与幼穗形成期。

在植物生长阶段中所吸收的某种养分能发挥其最大效能的时期,叫植物营养的最大效率期。

这一时期,作物生长迅速,吸收养分能力特别强,如能及时满足作物对养分的需要,增产效果将非常显著。

玉米氮素最大效率期在喇叭口期至抽雄期;棉花的氮、磷最大效率期均在花铃期;对于甘薯来说,块根膨大期就是磷、钾肥料的最大效率期。

温度:
一般6~38ºC的范围内,根系对养分的吸收随温度升高而增加。

光照:
光照可通过影响植物叶片的光合强度而对某些酶的活性、气孔的开闭与蒸腾强度等产生间接影响,最终影响到根系对矿质养分的吸收。

水分:
水分状况就是决定土壤中养分离子以扩散还就是以质流方式迁移的重要因素,也就是化肥溶解与有机肥料矿化的决定条件。

水分状况对植物生长,特别就是对根系的生长有很大影响,从而间接影响到养分的吸收。

通气状况
土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸收:一就是根系的呼吸作用;二就是有毒物质的产生;三就是土壤养分的形态与有效性。

良好的通气环境,能使根部供氧状况良好,并能使呼吸产生的CO2从根际散失。

这一过程对根系正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有十分重要的意义。

土壤反应(pH)
pH 改变了介质中H+与OH-的比例。

其对离子吸收的影响主要就是通过根表面,特别就是细胞壁上的电荷变化及其与K+,Cu2+,Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的。

三、叶片与地上部分其它器官对养分的吸收
植物除可从根部吸收养分之外,还能通过叶片(或茎)吸收养分,这种营养方式称为植物的根外营养。

叶片对气态养分的吸收
陆生植物可以通过气孔吸收气态养分,如CO2、O2以及SO2等。

一般情况下,叶片吸收气态养分有利于植物的生长发育,但在空气污染严重的工业区,叶片也会因过量吸收SO2、NO、N2O等对植物生长产生不利影响。

叶片对矿质养分的吸收
水生植物的叶片就是吸收矿质养分的部位,而陆生植物因叶表皮细胞的外壁上覆盖有蜡质及角质层,对矿质元素的吸收有明显障碍。

但角质层有微细孔道,也叫外质连丝,就是叶片吸收养分的通道。

叶面营养的特点及应用
叶面施肥见效快,效率高,可防止养分在土壤中被固定,并可同时施用一些生物活性物质如赤霉素等。

在作物生长期间缺乏某种元素,叶面喷施可弥补根系吸收的不足。

在土壤养分有效性较低的干旱与半干旱地区,叶面施肥通常就是一种有效的满足作物营养需求的途径。

叶面施肥的局限性
叶面施肥的局限性:肥效短暂,每次施用养分总量有限,又易从疏水表面流失或被雨水淋洗;有些养分元素(如钙)从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难,喷施的效果不一定好。

总之,植物的根外营养不能完全代替根部营养,仅就是一种辅助的施肥方式,适于解决一些特殊的植物营养问题。

四、养分运输:
短距离运输长距离运输
离子短距离运输的共质体(A)及质外体(B)示意图
长距离运输:
➢木质部运输
➢韧皮部运输
木质部运输与蒸腾
木质部汁液的移动就是根压与蒸腾作用驱动的共同结果,但两种力量的强度并不相同。

由于根压与蒸腾作用只能使木质部汁液向上运动,木质部中养分的移动就是单向的。

木质部中养分的移动就是在死细胞组成的导管中进行。

韧皮部运输
成分:
主要就是有机物
某些矿质元素也可在韧皮部中运输
不同营养元素在韧皮部中的移动性不同。

再吸收
木质部汁液在运输的过程中,还与导管壁以及导管周围薄壁细胞之间存在重要的相互作用(交换吸附、再吸收与释放)。

溶质在木质部导管运输的过程中,部分离子可被导管周围薄壁细胞吸收,从而减少了溶质到达茎叶的数量,这种现象称为再吸收。

再吸收使得木质部汁液中的离子浓度从下向上的运输路途上呈递减趋势。