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植物对营养物质的吸收
植物吸收的养分形式：
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 气态养分－－叶为主，根也可
根部吸收 叶部吸收
Roots are the main structures for nutrient uptake
第一节 植物根系的营养特性
0
1
2
3
4
离根表距离（mm）
不同条件下根际养分浓度变化模式图
（1.积累 2.亏缺 3.持平）
2. 影响根际养分分布的因素
土壤因素：类型、质地、养分含量、水分 养分因素：种类、形态 植物因素：种类、基因型、根的部位、年龄 农事因素：施肥、灌水
相对浓度梯度
1.0
0.8
P K
0.6 NO3
0.4
0.2
新生根－－氧化力强－－Fe(OH)3在根外沉淀－－根呈白色
成熟根－－氧化力渐弱－－Fe(OH)3在根表沉淀－－根棕褐色
老病根－－氧化力更弱－－Fe(OH)3还原为Fe2S3 －－根黑色
根的颜色
根的代谢活动
根吸收养分的能力
2. 根的还原力
－－对需还原后才被吸收的养分尤为重要
如：Fe3+
Fe2+
试验表明：还原力强的作物在石灰性土壤上不易缺铁
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、混中根的总长度表示，如： LV（cm/cm3）或 LA（cm/cm2） 一般，须根系的LV > 直根系的LV 根系数量越大，总表面积越大， 根系与养分接触的机率越高 －－反映根系的营养特性
一、根的类型、数量和分布
（一）根的类型
1. 分类 从整体上分 直根系：根深
须根系：水平生长
定根 主根 形成直根系
从个体上分
侧根
不定根
组成须根系
Roots: a dynamic system
6 days
10 days
17 days
Courtesy Mac Kirby CSIRO Land and Water
0.0 0
0.1
0.2
0.3
离 根 距 离（cm）
玉米根际主要养分的浓度分布情况
800
土壤溶液中钾的浓度 (μmol/L)
600
土壤B, 4%粘粒
400
200
土壤A, 21%粘粒
2- 3 μmol/L钾
0
1
2
3
4
5
6
距根表距离 (mm)
土壤不同粘粒含量与玉米根际K+的浓度分布的关系
（三）根际土壤环境
0.5
番茄 油菜
0.4
0.3
黑麦草属
0.2
玉米
0.1
洋葱 0.0
0
20
40 60 80
根毛园柱体的容积 (mm3.cm-1)
在粉沙土壤上，植物根毛容积对吸K+速率的影响
三、根的生理特性
（一）根的阳离子交换量(CEC)
1. 含义：单位数量根系吸附的阳离子的厘摩尔数， 单位为：cmol/kg 一般，双子叶植物的CEC较高，单子叶植物的
“根际效应”反过来又强烈地影响着 植物对养分的吸收。
（二）根际养分
1. 根际养分浓度分布 根际养分的分布与土体比较可能有以下
三种状况：
养分富集：根系对水分的吸收速率> 养分的吸收速率
养分亏缺：根系对水分的吸收速率< 养分的吸收速率
养分持平：根系对水分的吸收速率=养分的吸收速率
养分浓度
+
1
3
0
2
-
图 根系的分布与养分吸收效率
根系分布合理，有利于提高养分的吸收效率
二、根的结构特点与养分吸收
• 从根尖向根茎基部分为根冠、分生区、伸长区和成熟 区(根毛区)和老熟区五个部分
大麦根尖纵切面
双子叶植物根立体结构图
• 从根的横切面从外向根内可分为表皮、(外)皮 层、内皮层和中柱等几个部分
大麦(Hordeum vulgare) 根的横断面
Shallow
Intermediate
Deep
华南农业大学根系生物学研究中心
2. 根构型与养分吸收：不同植物具有不同的根构
型，浅根系由于其在表层的根相对较多而更有利 于对表层养分的吸收；深根系则相反。
Wheat
Lucerne
10 cm
Simulated P uptake by plants with contrasting root architecture from a heterogeneous soil
Shallow Deep
P uptake (umol/plant)
P concentration (uM)
50 40 30 20 10 0
0-6 cm
6-20cm
>20cm
110
100 90
80
Shallow
Deep
华南农业大学根系生物学研究中心
（四）根的分布
根
根
根根
养分吸收范围
A. 分布稀疏
B. 分布较密
Picture by Jim Haseloff
对于一条根：
分生区和伸长区：养分吸收的主要区域 根毛区：吸收养分的数量比其它区段更多
原因：根毛的存在，使根系的外表面积增加到原来的 2～10倍，增强了植物对养分和水分的吸收。
植物的根毛
大豆根系根毛示意图
钾吸收速率 (pmol.cm-1s-1)
0.6
较低 2. 根系CEC与养分吸收的关系 (1) 二价阳离子的CEC越大，被吸收的数量也越多 (2) 反映根系利用难溶性养分的能力
（二）根的氧化还原能力
－－反映根的代谢活动，所以与植物吸收养分的能力有关
1. 根的氧化力 根的活力 根的吸收能力
强
强
强
如水稻，具有 氧气输导组织，向根分泌O2
乙醇酸氧化途径，根部H2O2形成O2
(三）根的构型 (root architecture )
1. 含义：指同一根系中不同类型的根（直根系）或不定根 （须根系）在生长介质中的空间造型和分布。具体来说， 包括立体几何构型和平面几何构型。
Root ‘architecture’: strategies of different plant species
推论：若此还原力是
属基因型差异，就可
以通过遗传学的方法
改善这种特性，从而
提高植物对铁素的吸
收效率。
四、根际效应
（一）根际(Rhizosphere)的概念
根际：由于植物根系的影响而使其 理化生物性质与原土体有显 著不同的那部分根区土壤。
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”。