植物营养学.docx
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植物营养学
植物营养学
一、绪论
1.概念:
植物营养—植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分,用以维持其生命活动。
营养元素—植物体用于维持正常新陈代谢完成生命周期所需的化学元素。
植物营养学—是研究植物对营养物质吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的科学。
2.李比希的主要功绩:
确立植物矿质营养学说,建立了植物营养学科,提出归还学说和最小养分律。
3.植物营养学的主要任务:
阐明植物体与外界环境之间营养物质交换和能量交换的具体过程;阐明植物体内营养物质运输、分配和能量转化的规律;通过施肥手段为植物提供充足的养分,创造良好的营养环境;通过改良植物遗传特性的手段调节植物体的代谢,提高植物营养效率。
目的:
提高作物产量,改善产品品质,减轻环境污染。
4.主要研究方法:
生物田间试验法、生物模拟试验法、化学分析法、数理统计法、核素技术法、酶学诊断法
5.植物必需的矿质元素:
大量元素(>0.1%):
碳、氢、氧、氮、磷、钾。
中量元素:
钙、镁硫。
微量元素(0.1mg/kg-0.1%)铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯。
6.植物的有益元素:
硅,钠,钴,镍,硒,铝
2、植物对养分的吸收
★养分进入根的机理
1.质外体:
指细胞原生质膜以外的空间,包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。
共质体:
由穿过细胞壁的胞间连丝把细胞相连,构成一个相互联系的原生质的整体(不包括液泡)。
胞间连丝:
相邻细胞之间的原生质丝,是细胞之间物质运输的主要通道。
2.根自由空间:
根部某些组织或细胞允许外部溶液中离子自由扩散进入的区域。
基本上包括了细胞膜以外的全部空间,相当于质外体系统。
水分自由空间:
根细胞壁的大孔隙,离子可随水分自由移动。
杜南自由空间:
因细胞壁和质膜中果胶物质的羧基解离而带有非扩散负电荷的空间,离子移动通过交换与吸附的方式,不能自由扩散。
3.阳离子交换量(CEC):
由根自由空间中的阳离子交换位点的数目决定,双子叶植物>单子叶植物
4.离子的跨膜运输:
化学势:
驱动溶质跨膜运输的各种势能的总和,包括浓度梯度、水稳压、电场等。
由于离子带有电荷,化学势的变化导致电势的变化,故膜内的化学势可用电势来衡量,也称电化学势。
电化学势是区分主动运输与被动运输的重要指标。
5.被动吸收:
简单扩散:
如亲脂性分子(O2、N2)、不带电极性小分子(H2O、CO2、甘油)易化扩散:
主要形式。
机理如下:
a.通道蛋白:
认为贯穿双重磷脂层的蛋白质在一定条件下开启,成为一定类型离子的“通道”。
b.运输蛋白:
认为运输蛋白在离子的电化学势作用下,与离子结合并产生构型变化,从而将离子翻转“倒入”膜内。
离子的运输动力来自膜间的电化学势梯度,当膜两边的电化学势梯度相等时,离子达到动态平衡,净吸收停止。
6.主动运输:
逆(电)化学势梯度、需能量供应、有选择性地进入原生质膜。
如阴离子(NO3-、H2PO4-)向膜内的运输,某些阳离子(如钠、钙)向膜外的运输。
7.Nernst方程:
膜内外离子的浓度差可由电化学势差来平衡。
通过比较由方程计算出的和实际测定的膜内外离子浓度及膜的电化学势,可以确定某个离子是主动运输还是被动运输。
8.H+的跨膜运输是决定膜内外电化学势的重要因子。
原因:
实际测定的细胞膜的电化学势常为-130—-110mV,而经计算而得的值应为-80—-50mV。
其原因在于,由H+-ATP酶可以向膜外排出H+,从而产生额外的负压。
9.细胞膜上存在3种类型的转运蛋白:
1)离子通道:
膜上的选择性孔隙。
由它调节的离子运输属被动扩散,速度快,主要用于水和离子,如,水通道、K+通道、Ca2+离子通道。
2)离子泵:
逆电化学势直接将分子或离子泵出膜内或膜外,与能量供应直接偶联。
也称为初级主动运输。
根据离子运输是否使膜内外产生净电荷而分为致电泵与电中性泵。
致电泵:
离子的运输使膜内外产生净电荷,如H+泵,即H+-ATP酶,它通过催化ATP水解而产生H+,并将其泵出膜外。
电中性泵:
离子的运输不使膜内外产生净电荷,如动物中的H+/K+-ATP酶。
植物中只有H+泵和Ca2+泵,泵出的方向为膜外。
3)载体:
在膜的一侧与被转运分子或离子结合,再到另一侧释放。
速度慢,运输物质的形式多样。
如NO3-,H2PO4-等。
载体需要与质子泵配合才能进行离子的运输。
首先由H+泵运输H+,使膜内外产生电化学势和H+梯度,产生推动力,由载体运输另一个离子跨膜进行逆(该离子)浓度的运输。
这种运输方式也称为次级主动运输。
10.养分吸收动力学曲线的特征:
在较宽的养分浓度范围内,溶质的跨膜运输既有主动运输,也有被动运输;通常在低浓度下为主动运输,有饱合点;在高浓度下为被动运输,无饱合点,如蔗糖的吸收动力学曲线;在低、高浓度下,膜上的转运蛋白都可能参与养分运输的调节,在低浓度下,养分运输受高亲合力转运蛋白的调控,有饱合点;在高浓度下,养分运输受低亲合力转运蛋白的调控,有或者没有饱合点,如钾离子的吸收动力学曲线。
在养分吸收动力学曲线上表现为双相曲线。
影响养分吸收的因素——介质中养分的浓度
1.在低浓度范围内,离子的吸收率随介质养分浓度的提高而上升,但上升速度较慢,在高浓度范围内,离子吸收的选择性较低,而陪伴离子及蒸腾速率对离子的吸收速率影响较大。
各种矿质养分都有其浓度与吸收速率的特定关系。
根细胞质膜上结合位点对K+的亲和力大,Km小;Na+的亲和力小,Km值大。
磷的等温吸附曲线与K+相似,而Ca2+、Mg2+的等温吸附曲线与Na+相似。
2.植物对养分有反馈调节能力。
中断某种养分的供应,往往会促进植物对这一养分的吸收。
在缺磷一段时期后再供磷会导致地上部含磷量大大增加,甚至引起磷中毒。
3.根部离子吸收的反馈调节模型:
植物能够“感知”体内的养分状态,并通过某种信号系统反馈调节养分的吸收。
★4.环境条件
温度:
6-38℃,适宜温度下,根系具有最快的养分吸收速率。
光照:
影响光合作用,进而影响根系的物质供应和能量供应;通过调节气孔开闭而影响蒸腾作用,进而影响养分随蒸腾流的运输,反馈养分吸收。
水分:
根系通气状况:
一是根系的呼吸作用;二是有毒物质的产生;三是土壤养分的形态和有效性。
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PH:
影响植物根系吸收和土壤养分的有效性。
偏酸性:
吸收阴离子>阳离子;偏碱性:
吸收阳离子>阴离子。
——通过影响细胞膜的电化学势。
在pH<5条件下,根系吸收阳离子明显受到抑制。
——H+置换细胞膜中的Ca2+离子,破坏(增加)膜的透性,引起离子外渗。
——通过与K+、Ca2+、Mg2+等阳离子的竞争。
——影响土壤养分的有效性。
5.离子理化性状
离子半径:
与吸收速率呈负相关,但受膜转运蛋白对离子的亲合力的影响。
离子化合价数:
化合价数越高,吸收速率越低。
6.根部碳水化合物供应
7.离子间的相互作用:
拮抗作用:
溶液中某一离子的存在能抑制另一离子的吸收。
阳离子间:
如K+、Rb+、Cs+、NH4+间;Ca2+、Sr2+、Ba2+间;阴离子间:
如NO3-与H2PO4-,NO3-与Cl-间。
——离子水合半径相似,在载体蛋白上竞争同一结合位点。
如K+、Rb+、Cs+、NH4+的水合半径均为0.5nm左右。
——离子对电荷的竞争—离子吸收总量的平衡。
协助作用:
溶液中某一离子的存在有利于根系对另一离子的吸收。
主要表现在阴离子促进阳离子的吸收。
Ca2+具有稳定细胞膜结构的功能,因而有助于质膜的选择性吸收,称“维茨效应”。
这种效应对于盐害条件下,K+/Na+的选择性具有重要意义。
7.作物生育阶段
作物吸收养分的一般规律是:
生长初期吸收的数量、强度都较低,随着时间的推移,对营养物质的吸收量逐渐增加,到成熟期,又趋于减少。
全生育期作物对养分的吸收曲线:
S形
单位根长的养分吸收速率:
以幼苗期最高
营养临界期:
一般在苗期和生殖器官分化初期。
大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。
氮的营养临界期:
水稻在三叶期,本田在幼穗分化期;杂交水稻本田在分蘖期;棉花在现蕾期;小麦在分蘖期;玉米在幼穗分化期。
水稻钾营养临界期:
分蘖期和幼穗形成期。
养分最大效率期:
一般在植物营养生长将停止,转入生殖生长的时间,此时植物生长最快,对的养分的需求最高。
地上器官对养分的吸收
1.植物叶片的结构和组成:
气孔的开闭与光及钾离子有关。
2.叶片对气态养分的吸收:
植物可以通过气孔吸收SO2、NH3、CO2等养分,进而促进植物生长。
但另一方面,高浓度的工业废气也能由气孔进入叶片,造成毒害作用。
3.叶片对矿质养分的吸收
叶表皮的细胞外壁:
由蜡质层、角质、角质层、初生壁构成。
叶面吸收不同养分的能力及养分在叶内的移动性:
——迅速吸收:
尿素态氮、钠、钾、氯、锌
——中速吸收:
钙、硫、磷、锰、硼
——缓慢吸收:
镁、铜、铁、钼
——可移动:
尿素态氮、钠、钾、磷、氯、硫
——部分移动:
锌、铜、锰、铁、钼、硼
——不能移动:
镁、钙
4.叶片营养的特点及应用
优点:
(1)直接供给养分,避免土壤对养分的固定;2)吸收快;
(3)节省肥料
缺点:
(1)费工;
(2)施用效果易受气候条件等因素的影响
什么条件下可以采用根外施肥措施?
1)基肥不足,作物有严重脱肥现象。
2)作物根系受到伤害。
3)遇自然灾害,需要迅速恢复作物的正常生长。
4)深根作物(如果树)用传统施肥方法不宜收效。
5)需要矫正某种养分缺乏症。
6)植株密度太大,已无法土壤施肥。
5.影响根外营养的因素:
养分种类、养分浓度、叶片对养分的吸附能力、叶片类型、气象条件。
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
3、养分的运输和分配
1.植物吸收养分的去向:
1)在原细胞被同化,参与代谢或物质形成,或积累在液泡中成为贮存物质
2)转移到根部相邻的细胞——短距离运输
3)通过输导组织转移到地上部各器官——长距离运输或运转4)随分泌物一道排回介质中
养分的短距离运输
1.概念:
根外介质中的养分从根表皮细胞进入根内经皮层组织到达中柱的迁移过程。
也称横向运输。
包括共质体途径、质外体途径和膜运输。
2.养分通过共质体途径还是质外体途径,由以下因素决定:
1)养分种类:
以主动吸收方式吸收的养分(如NO3-、K+、H2PO4-)以及分子态被吸收的养分(如H3BO3、H4SiO4)以共质体运输途径为主;而以被动跨膜运输为主的养分(如Ca2+)则以质外体途径为主。
2)养分浓度:
当介质中养分的浓度较低,向根的供应速率小于根表皮细胞的吸收速率时,则养分主要直接被表皮细胞所吸收,进入共质体途径(如磷和钾)。
3)根毛密度:
根毛所吸收的养分直接进入共质体。
根毛越多,共质体途径越重要。
4)胞间连丝:
胞间连丝是共质体系统连接相临细胞的运输桥梁,其数量大小决定着共质体的运输潜力。
根毛细胞的胞间连丝数量较多。
5)菌根侵染:
VA菌根根外菌丝从土壤中吸收的养分通过菌丝直接运输到皮层细胞内,而不需经过质外体空间。
3.运输部位
根尖:
吸收能力弱,养分运输量低。
伸长区:
初生维管系统形成,凯氏带则不完整,养分可以通过质外体直接进入木质部导管。
对依靠质外体运输的养分最为重要,如钙、硅。
根毛区:
凯氏带较完整,阻止质外体途径,以共质体途径运输的养分则影响不大。
如磷、钾、氮等。
4.木质部装载:
是指养分从中柱薄壁细胞向木质部导管的转移过程。
实际上是离子自共质体向质外体的过渡过程。
1)养分进入机理:
无论共质体途径,还是质外体途径,离子必须进入共质体(木质部薄壁细胞),然后才能装载入木质部。
离子进入木质部的是通过被动扩散(早期),还是由转运蛋白调节的主动运输过程,都有一定的证据(与代谢有关)。
2)影响因素
——外界离子浓度:
影响木质部汁液的浓度,而且影响木质部汁液的体积。
如果外部介质离子浓度过高,水势太低时,则会出现水分难以进入,而导致木质部汁液体积下降。
浓度适中,进入的离子总量最大。
——温度:
升高,水分易扩散进入,使木质部汁液体积增加;而因质膜的选择性随温度的提高而增加,利于钾的吸收,但对钙不利。
——呼吸作用。
养分的长距离运输
——木质部运输
1.动力:
——根压:
当离子进入木质部导管后,增加了导管汁液的离子浓度,使水势下降,引起导管周围的水分在水势差的作用下扩散进入导管从而产生一种使导管汁液向上移动的压力。
根据根压原理,可以收集木质部伤流液,用以研究木质部汁液的离子组成。
——蒸腾作用:
蒸腾作用的拉力要高于根压,但有昼夜节律。
蒸腾对养分在木质部的运输的作用大小因植物生育阶段、元素种类、离子浓度、植物器官而不同。
2.机理、运输特点
交换吸附:
木质部导管有很多带负电荷的阴离子基团,它们与导管汁液中的阳离子结合,将其吸附在管壁上。
所吸附的离子又可被其它阳离子交换下来,继续随汁液向上移动。
其强弱取决于离子种类、浓度、活度、竞争离子、导管电荷密度等。
再吸收:
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,从而减少了溶质以达茎叶的数量,这种现象称为再吸收。
再吸收影响离子向地上部所需器官的转运,可能导致养分供应不足。
释放:
木质部周围的薄壁细胞将从木质部中吸收的离子再释放回导管中。
——韧皮部运输
1.韧皮部的结构:
韧皮部由筛管、伴胞和薄壁细胞组成。
2.韧皮部汁液的组成:
与木质部相比,韧皮部汁液的组成有以下特点:
(1)pH值较高。
原因可能是HCO3-和K+等阳离子含量较高。
(2)干物质和有机化合物含量高。
(3)某些矿质元素,如B、Ca的含量极低。
3.韧皮部中矿质养分的移动
养分在地上/根间的循环:
一些养分从根运输到地上部以后,其中一部分通过韧皮部回流到根中,这部分养分如果不被利用,还可以再转入木质部,构成养分的循环。
养分的再利用:
运到某一器官被利用的养分,在一定条件下可以被释放出来,再转入韧皮部,运输到新的器官被重新利用。
养分的移动性:
不同养分在韧皮部中的移动性有很大差异,这与植株养分缺乏症的表现部位有密切联系。
移动性小的元素往往再利用程度低,养分缺乏症主要出现在幼叶、茎尖、果实等部位。
4.同化物在韧皮部中的装载过程:
蔗糖向韧皮部的装载是受载体调节的主动运输过程
5.同化物在韧皮部中的运输-压力流学说
6.同化物从韧皮部的卸载不同植物的卸载方式有差异
7.源与库的概念
源:
提供同化物的器官。
如成熟的叶片。
库:
接收利用同化物的器官。
如籽粒、贮藏器官等。
植物体内养分的内循环
1.含义:
指养分通过木质部从根部运输到地上部后,相当一部分养分还会再迁移到轫皮部,并通过轫皮部从地上部回运根部,部分在迁移的养分,还会通过木质部自根运回地上部的循环流动。
对于保持养分在体内的持续、稳定供应,以及根部某些养分的不均匀分布起一定的补偿作用。
2.
过程
除Ca2+、Mn2+外,82%~100%的离子从木质部释放到地上部后,被再迁移到轫皮部,其中相当比例的K+、Mg2+进入体内的循环过程。
3.
可以木质部汁液中NO3-含量的高低判断植物还原NO3-的部位。
4.养分循环的作用
--调控根系吸收养分的速率。
主要通过“反馈控制”来实现--地上部养分在轫皮部中运到根部的数量是反映地上部营养状况的一种信号,当
运输养分的数量>某一临界值:
营养状况良好▼吸收;
运输养分的数量<某一临界值:
养分缺乏▲吸收。
养分的再利用
1.概念:
植物某一器官或部位中的矿质养分可通过轫皮部运往其它器官或部位而被再度利用的现象。
实质:
养分重新分配。
2.养分再利用的过程
第一步:
在细胞中被激活 养分离子在细胞中被转化为可运输的形态。
由需要养分的新器官发出“养分饥饿”的信号,通过某种途径(如激素传递)传到老器官,引起该细胞中运输系统被激活而启动(可能通过“第二信使”实现),将养分转移到细胞外,准备进行长距离运输。
第二步:
养分进入轫皮部被激活的养分离子转移到细胞外的质外体后,再经过原生质膜“装”入轫皮部筛管中,进行长距离运输,到达茎后,养分可通过转移细胞进入木质部向上运输。
第三步:
进入新器官 养分通过轫皮部或木质部运至靠近新器官的部位,再经过跨质膜的主动运输过程“卸”入需要养分的新器官细胞内。
经历:
共质体(老器官细胞内激活)→质外体(装入轫皮部之前)→共质体(轫皮部)→质外体(卸入新器官之前)→共质体(新器官细胞内)
离子的再运转能力因元素而异,只有移动能力强的养分元素才能被再利用。
3.养分再利用与生殖生长
植物进入生殖生长阶段,根的活力减弱,吸收养分的功能衰退。
此时,植物体内养分总量增加不多,各器官中养分含量主要靠体内再分配进行调节。
在农业生产中,养分的再利用程度是影响经济产量和养分利用效率的重要因素。
如果能通过各种措施提高植物体内养分的再利用效率,就能使有限的养分物质发挥其更大的增产作用。
4、土壤养分的生物有效性
1.土壤中的生物有效养分具有两个基本特点:
一是以矿质养分为主;二是位置接近植物根表或短期内可以迁移到根表的有效养分。
2.“土壤养分生物有效性”的含义有三方面:
(1)土壤中矿质态养分的浓度、容量与动态变化;
(2)根对养分的获取与养分向根表迁移的方式与速度;(3)在根系生长与吸收的作用下,土壤中养分的有效化过程以及环境因素对养分有效化的影响。
土壤养分的化学有效性
1.化学有效养分是指土壤中存在的矿质态养分,主要包括可溶性的离子态养分、简单分子态养分、交换吸附态养分、易分解态养分、某些气态养分。
2.化学浸提的有效养分
1)提取:
提取土壤有效养分的化学浸提剂因营养元素和土类型的不同而异。
提取原理在化学法之外,还有物理化学方法(如电超滤法)。
2)化学有效养分测定值的相对性:
不同化学浸提方法所测出的“有效养分”的数值在很大程度上取决于浸提剂的类型,不同方法间缺乏相互比较的基础。
3)化学有效养分与植物吸收的相关性:
由于化学浸提法测得有效养分是相对值,在应用前需要与生物试验的结果进行相关研究。
化学有效养分测定数值有时很难反映植物的生长状况和产量水平。
4)化学有效养分在推荐施肥中的应用:
在实际中常用化学有效养分含量作为推荐施肥的依据。
3.土壤养分的供应过程
吸附-解吸、沉淀-溶解、氧化-还原、配合-解离
吸收
4.养分的强度因素(I):
指土壤溶液中养分的浓度。
强度因素是土壤养分内供应的主要因子。
养分的容量因素(Q):
指土壤中有效养分的数量,也就是不断补充强度因子的库容量。
土壤溶液中养分离子的补充。
容量因素对强度因素的补充不仅取决于养分库容里浪的大小,还决定于储存养分释放的难易程度。
这要受到土壤、水分、温度、通气等土壤条件以及植物根系生长的影响。
缓冲因素(缓冲容量):
表示土壤保持一定养分强度的能力。
它关系着养分供应的速度,反映强度随数量变化的关系。
可以用△Q/△I的比率来表示,比率越大,土壤养分的缓冲力就越强。
应用强度/容量关系描述土壤养分有效性,可以从养分转化的动态过程来考虑养分的有效性。
土壤养分的空间有效性
1.土壤中有效养分只有达到根系表面才能为植物吸收,成为实际有效养分。
对于整个土体来说,植物根系仅占据极少部分空间,平均根系土壤容积百分数大约为3%。
因而。
养分的迁移对提高土壤养分的空间有效性是十分重要的。
2.养分向根表的迁移
1)根对土壤养分的主动截获:
指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和土壤中有效养分的浓度。
2)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。
——质流Massflow:
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与土体之间出现明显水势差,土壤溶液中的养分随水流向根表迁移。
其特点是运输养分数量多,养分迁移的距离长。
养分通过质流到达根部的数量取决于植物的蒸腾率和土壤溶液中该养分的浓度。
——扩散Diffusion:
当根系截获和质流作用不能想植物提供足够的养分时,根系不断的吸收可使根表有效养分的浓度明显降低,并在根表垂直方向上出现养分浓度梯度差,从而引起土壤养分顺浓度梯度向根表运输。
土壤养分的扩散作用具有速度慢距离短的特点。
扩散速率主要取决于扩散系数。
3.不同迁移方式对植物养分供应的贡献
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,质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。
对于不同各种营养元素来说,不同供应方式的贡献是各不相同的,钙、镁和氮(NO3-)主要靠质流供应,而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式。
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。
4.影响养分移动的因素
养分向根表的迁移受到根系吸收和土壤供应两方面的影响。
——土壤湿度:
增加土壤湿度,可使土壤表面水膜加厚,一方面这能增加根表与土粒间的接触吸收;另一方面又可减少养分扩散的曲径,从而提高养分扩散速率。
——施肥:
施肥可增加土壤溶液中养分的浓度,直接增加质流和截获的供应量。
同时,施肥加大了土体与根表间的养分浓度差,也增加了养分扩散迁移量。
——养分的吸附和固定:
吸附与固定使磷、钾、锌、锰铁等营养元素的移动性变小。
向土壤直接供应有机螯合态肥料,或者施用有机肥,可减少养分的吸附和固定。
植物根系的生长与养分有效性
1、植物根的特性
形态结构直根系须根系根毛(不同作物、同一作物的不同品种,根毛的长度或数量存在差异;对那些在土壤溶液中浓度低、移动性小、以扩散作用向根表移动的元素,如磷、钾、锌,根毛的作用更重要)
根系深度较深的根系有助于利用土壤深层养分,是植物适应多种养分缺乏的重要途径
根系密度单位土壤体积中根的总长度
2、影响根系生长的环境因素
土壤物理因素土壤容重与根系生长(土壤容重增加意味着紧实度变大,大孔隙减少,根的伸长速度降低,平均直径减少。
主根伸长受阻会激发侧根的发展,形成密集的表层根系。
通常根系生长最适温度范围在20-250C之间,土壤温度过高或过低都可能抑制根系的生长。
在高容重的土壤中,作物根系的伸长受到抑制)
土壤养分状况——养分局部供应与根系生长:
增加养分供应可促进根系生长。
一般根系集中生长在养分浓度较高的地方。
适当深施肥料有利于根系下扎和吸收下层土壤水分和养分。
在局部根区提高养分浓度对根系形态有明显影响,其中以供应硝酸盐最为突出。
矿质养分的供应对根毛的长度和密度也有很大影响。
土壤硝酸盐和土壤磷的浓度与根毛数目及根毛长度之间呈负相关关系;而铵盐的存在则增加根毛的密度与长度。
——养分胁迫与根系生长:
促进根的生长。
土壤pH值在酸性土壤中,铝和重金属元素的浓度很高,对根尖产生极强的毒害作用。
如盐碱土。
有机物土壤中有机物分解过程中产生的化感物质、乙烯等对根系生长有抑制作用。
植物根系养分的有效性
1.根系:
是指受植物根系活动的影响,在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。
根际的范围很小,一般在离根轴表面数毫米之内。
根际的许多的化学条件和生物化学过程不同于原土体。
其中最明显的就是根际pH、氧化还原电位和微生物活性的变化。
2.根际效应:
在根际中,植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度,也影响土壤生物的活性,从而构成一个“根际效应”。
“根际效应”反过来又强烈地影响着植物对养分的吸收。
3.根际养分
——累积:
当土壤溶液中养分浓度高,植物蒸腾量大,根对水分的吸收速率高于对养分的吸收速率,导致养分在根际累积。
如:
Ca2+,NO3-,SO42-,Mg2+等。
——亏缺:
当土壤养分浓度低,植物蒸腾强度小,根系吸收土壤溶液中养分的速率大于
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- 植物 营养学