第三节 植物对矿质元素的吸收
• 通过地上部吸收 • 通过根系吸收
主要途径
• 研究（大麦根）离子吸收 的模式
Plants develop extensive root systems
Wheat
Fibrous Root System
Tap Root System
一、根系吸收溶质的特点
1 根系对矿质与水分吸收的相对性
• 表现出对同一种盐的正、负离子的吸收速率不同， 产生： 生理酸性盐：如铵盐[（NH4）2SO4]，对NH4＋的吸 收多于对阴离子的吸收； 生理碱性盐：如硝酸盐(NaNO3），对NO3-的吸收 多于对阳离子的吸收； 生理中性盐：如NH4NO3，对阴、阳离子的吸收速 率相同。
3 根系对矿质的吸收表现出单盐毒害和离子拮抗
Total length of roots (m m)
59 70 254 324
二、根系吸收溶质的部位
• 根毛区：表面积大，输 导组织发育完全，易吸 收并转运
• 分生组织：积累大量离 子，因无输导组织，所 吸收的离子不易被转运 出去
甜玉米幼苗的主根
三、根系吸收溶质的过程
• 通过与H＋和HCO3－交换吸附方式吸附在根部细胞表面 • 进入根的内部：
• 影响矿物质的可与程度：
酸性时，利于难溶金属离子的吸收， 但一些离子（P、K、Ca、Mg等） 易流失； 碱性时，一些金属离子形成难溶盐 See your Text Book
3 菌根 • 非病原性或弱病原性真菌与根的活细胞间形成的
一种互惠共生体
• 真菌的菌丝体一部分侵入根的表皮或皮层细胞间隙， • 自然界中，97％的植物的根与真菌共生成菌根 • 菌根增加了植物对矿质元素的吸收
• 红松的菌根
• 菌根对玉米生长的影响
左：有菌根 右：无菌根
• 菌根增加了植 物的吸收范围
4 土壤中矿质元素的量 营养耗尽区
5 温度 通过呼吸作用影响主动运输
6 通气 O2与CO2交换能力
7 地上部生长情况 提供呼吸所需的碳水化合物
六、地上部对矿质元素的吸收
• 主要从叶片吸收： 叶面营养
• 矿质元素主要由角 质层进入细胞内部
• 吸收难溶盐：
根系分泌CO2、柠檬酸及苹果酸等有机酸，溶解某些难溶矿 物质
• 生长在岩石。
五、影响根系吸收矿质元素的因素
1 土壤结构和矿质元素
• 土壤胶体颗粒表面带“－”电荷，故吸附多种阳离子。 加之土壤颗粒的“表面积/体积”极大，成为一营养库；
• 单盐毒害：培养液中 只有一种金属离子而 对植物起毒害作用， 即使这种元素是植物 所必需的
• 离子拮抗：在单盐培 养液中加入少量的含 其他金属离子的盐， 就能减弱或消除单盐 毒害
小麦根在不同溶液中的生长情况
Solution
NaCl CaCl2 NaCl + CaCl2 NaCl + CaCl2 + KCl
• 阴离子被土壤颗粒排斥，存在于土壤溶液中；易被水 淋洗而流失；
• 土壤的通气状况（气相）影响O2和CO2的交换
• 土壤中的 离子交换
2 土壤pH值
• pH直接影响根系生长：
多数植物适宜微酸性(pH5.5-6.5)土壤； 少数植物适宜微碱性土壤（甘蔗、甜菜、石榴等）
• 影响土壤微生物生长：
微酸性时，真菌生长良好； 酸度高时，根瘤菌死亡； 较碱性时，有害微生物（反消化细菌）生长良好
• 相互依赖：
矿质须在溶液状态才被吸收，矿质随水分一起进入根部 的质外体中； 根系对矿质的主动吸收使根部的水势降低，有利于水分 进入根部
• 相互独立：
吸收矿质和水分的机理不同； 吸收矿质以耗能的主动吸收为主； 而水分则按水势高低进行被动的运输
2 根系对矿质的吸收具有选择性
• 细胞中不同溶质的载体数量及活性均不同
（1〕溶质扩散至质外体，即表观自由空间 （2）由于内皮层上凯氏带的阻隔，溶质进入共质体 • 进入导管，随木质部汁液向地上部输送
• 离子进入根部 的径向途径
四、根系对非溶解态矿质元素的吸收
• 吸收土壤胶体上吸附的矿质元素：
1 离子交换：根释放CO2，形成H2CO3，其中的H＋与土壤表面 的阳离子交换； 2 接触交换：土壤颗粒上的阳离子与根表面的H＋ 通过离子 振动直接交换