第三节植物对矿质元素的吸收一根系吸收矿质元素的特点 2
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介质中的离子浓度（微克当量/毫升）
自由空间体积
自由空间溶质数/外液溶质数
RFS = ————— ×100% ＝ ————————————×100%
组织总体积
组织总体积
将根放入一已知浓度、体积的溶液中，待根内外离子 达到平衡时，再测定溶液中的离子数和根内进入自由 空间的离子数。
（b）共质体途径 ---通过主动吸收或被动吸收方式进入细胞质。
（1）菌根：高等植物的根端和土壤真菌形成的具有固 定结构的共合体。
（2）细菌代谢产生各种酸，促进难溶矿物质的溶介。
1.离子被吸附在根部细胞表面 细胞吸附离子具有交换性质，故称为交换吸附。
离子交换有两种方式：
（1）根与土壤溶液的离子交换
间接交换
（2）接触交换 离子交换遵循“同荷等价”的原则。
2.离子进入根部导管
两条途径 质外体 共质体
（a）质外体途径 --经自由空间进入根皮层
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
把必需矿质元素配成一定比例和浓度的溶液，可以使植 物生长发育良好，这种对植物生长有良好作用而无毒害的溶 液，称为平衡溶液（balanced solution）。
二、根系吸收矿质元素的区域和过程
（一）根系吸收矿质元素的区域
根尖端 根冠 根毛区 伸长区 分生区
怎样证明根毛区吸收能力最强？
（ 1 ） 用 32P 研 究 5-7 天小麦初生根不分 枝部分的吸收区。
在外界溶液浓度较低时，随溶液浓度增高， 根吸收离子有一定程度的增加.
有饱和效应，太高造成“烧苗”。
注意施肥的方式，配合灌水，施肥要均匀
（四）土壤pH状况 1. 影响根细胞原生质所带电荷的性质
H R C COO
NH 2 (pH>6)
H
R C COO NH + 3
(pH5~6)
H R C COOH
N+ H 3 (pH<5)
（1）矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随 水一起进入根部自由空间。
（2）由于矿质的吸收形成水势差---吸水的动力。
无关
（1）动力和吸收方式不同：矿质元素的吸收方 式以主动吸收为主。水分吸收主要是被动吸收。 （2）植物吸收养分的量与吸水的量无一致关系。
4
（二）离子的选择吸收
1、物种间的差异， 如 番 茄 吸 收 Ca 、 Mg 多 ， 而 水 稻 吸 收 Si 多 。
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀 在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但PO43-、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
酸性反应易导致根瘤菌死亡，而碱性反应促使反硝化细菌 生育良好，氮素损失。
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液
Βιβλιοθήκη Baidu
根的总长度(mm)
NaCl
59
CaCl2
70
NaCl+CaCl2
254
NaCl+CaCl2+KCl
324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
2.离子拮抗 离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象 叫做离子拮抗（ion antagonism）。
3.平衡溶液
自由空间 根部与外界溶液保持扩散平衡，离子自由出入的区 域叫自由空间（free space），包括根部内皮层外 细胞壁和细胞间隙。
表观自由空间（apparent free space，AFS）
相对自由空间（relative free space,RFS）
每克鲜组织中可扩散离子的微克当量 AFS= ————————————————————
0.61
14
23
3、对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理盐性盐
(NH4)2SO4
生理碱性盐
NaNO3或Ca(NO3)2
生理中性盐 KNO3
（三）单盐毒害与离子拮抗
1.单盐毒害
溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现 象称为单盐毒害（toxicity of single salt）。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2 ； B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
多数植物最适生长的 pH 为6～7
（五）离子间的相互作用
1.竞争作用
---竞争作用和协同作用。
如 NH4＋对K＋，
即一种离子的存在抑制植 物对另一种离子的吸收。
Mn2＋、Ca2＋对Mg2+， Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－
具有相同理化性质（如化合价 和离子半径）的离子之间，可 能与竞争同种离子载体有关。
发现32P的积累有两 个高峰：一是根冠 及分生区；一是根 毛发生区。
（ 2 ） 以 32P 研 究大麦根尖对 P的积累与运 输，发现根毛 区运输最快。
（3）以黑麦草为 材料，比较去掉根 毛，不去根毛对矿 质的吸收，结果不 去根毛的比去根毛 的吸收矿质高出 80%左右。
（二）根系吸收矿质元素的过程
水稻和番茄养分吸收的差异
表示试验 结束时培 养液中各 种养分浓 度占开始 试验时％
2、同一植物对溶液中的不同离子
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+
胞外浓度 胞内浓度 积累率（膜内 mmol/L mmol/L 浓度/膜外）
0.14
160
1142
Na+
0.51
0.6
1.18
NO3-
0.13
38
292
SO42-
如P过多时，导致缺Zn。
2.离子协同作用
即一种离子的存在能促进植物对另一种离子的 吸收。这种作用经常发生在阴、阳离子间。
P 、K能促进N的吸收。
（六）土壤有害物质状况
土壤中如H2S、某些有机酸、过多的Al、Fe、Mn 等重金 属元素，会不同程度地伤害根部，降低植物吸收矿质元素 的能力。
（七）微生物的作用
第三节 植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根对矿质和水的相对吸收 （二）离子的选择吸收 （三）单盐毒害与离子对抗
（一） 根对矿质和水的相对吸收
黄瓜
吸水
K+
Br-
光
520ml
9.2
8.4
暗
90ml
10.5
8.8
1.根对水和盐的吸收不成比例。
2
2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 相关
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
三、影响根系吸收矿质元素的条件
（一）土壤 温度状况 一定温度范 围内，温度 升高，根吸 收矿质增多；
图 温度对小麦幼苗吸收钾的影响
（二）土壤通气状况
土壤通气良好，根系的对矿质元素的吸收多。
中耕，排涝，落干，晒田，南方冷水田，烂泥田等都 与土壤通气相关。
（三）土壤溶液浓度
自由空间体积
自由空间溶质数/外液溶质数
RFS = ————— ×100% ＝ ————————————×100%
组织总体积
组织总体积
将根放入一已知浓度、体积的溶液中，待根内外离子 达到平衡时，再测定溶液中的离子数和根内进入自由 空间的离子数。
（b）共质体途径 ---通过主动吸收或被动吸收方式进入细胞质。
（1）菌根：高等植物的根端和土壤真菌形成的具有固 定结构的共合体。
（2）细菌代谢产生各种酸，促进难溶矿物质的溶介。
1.离子被吸附在根部细胞表面 细胞吸附离子具有交换性质，故称为交换吸附。
离子交换有两种方式：
（1）根与土壤溶液的离子交换
间接交换
（2）接触交换 离子交换遵循“同荷等价”的原则。
2.离子进入根部导管
两条途径 质外体 共质体
（a）质外体途径 --经自由空间进入根皮层
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
把必需矿质元素配成一定比例和浓度的溶液，可以使植 物生长发育良好，这种对植物生长有良好作用而无毒害的溶 液，称为平衡溶液（balanced solution）。
二、根系吸收矿质元素的区域和过程
（一）根系吸收矿质元素的区域
根尖端 根冠 根毛区 伸长区 分生区
怎样证明根毛区吸收能力最强？
（ 1 ） 用 32P 研 究 5-7 天小麦初生根不分 枝部分的吸收区。
在外界溶液浓度较低时，随溶液浓度增高， 根吸收离子有一定程度的增加.
有饱和效应，太高造成“烧苗”。
注意施肥的方式，配合灌水，施肥要均匀
（四）土壤pH状况 1. 影响根细胞原生质所带电荷的性质
H R C COO
NH 2 (pH>6)
H
R C COO NH + 3
(pH5~6)
H R C COOH
N+ H 3 (pH<5)
（1）矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随 水一起进入根部自由空间。
（2）由于矿质的吸收形成水势差---吸水的动力。
无关
（1）动力和吸收方式不同：矿质元素的吸收方 式以主动吸收为主。水分吸收主要是被动吸收。 （2）植物吸收养分的量与吸水的量无一致关系。
4
（二）离子的选择吸收
1、物种间的差异， 如 番 茄 吸 收 Ca 、 Mg 多 ， 而 水 稻 吸 收 Si 多 。
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀 在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但PO43-、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
酸性反应易导致根瘤菌死亡，而碱性反应促使反硝化细菌 生育良好，氮素损失。
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液
Βιβλιοθήκη Baidu
根的总长度(mm)
NaCl
59
CaCl2
70
NaCl+CaCl2
254
NaCl+CaCl2+KCl
324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
2.离子拮抗 离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象 叫做离子拮抗（ion antagonism）。
3.平衡溶液
自由空间 根部与外界溶液保持扩散平衡，离子自由出入的区 域叫自由空间（free space），包括根部内皮层外 细胞壁和细胞间隙。
表观自由空间（apparent free space，AFS）
相对自由空间（relative free space,RFS）
每克鲜组织中可扩散离子的微克当量 AFS= ————————————————————
0.61
14
23
3、对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理盐性盐
(NH4)2SO4
生理碱性盐
NaNO3或Ca(NO3)2
生理中性盐 KNO3
（三）单盐毒害与离子拮抗
1.单盐毒害
溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现 象称为单盐毒害（toxicity of single salt）。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2 ； B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
多数植物最适生长的 pH 为6～7
（五）离子间的相互作用
1.竞争作用
---竞争作用和协同作用。
如 NH4＋对K＋，
即一种离子的存在抑制植 物对另一种离子的吸收。
Mn2＋、Ca2＋对Mg2+， Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－
具有相同理化性质（如化合价 和离子半径）的离子之间，可 能与竞争同种离子载体有关。
发现32P的积累有两 个高峰：一是根冠 及分生区；一是根 毛发生区。
（ 2 ） 以 32P 研 究大麦根尖对 P的积累与运 输，发现根毛 区运输最快。
（3）以黑麦草为 材料，比较去掉根 毛，不去根毛对矿 质的吸收，结果不 去根毛的比去根毛 的吸收矿质高出 80%左右。
（二）根系吸收矿质元素的过程
水稻和番茄养分吸收的差异
表示试验 结束时培 养液中各 种养分浓 度占开始 试验时％
2、同一植物对溶液中的不同离子
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+
胞外浓度 胞内浓度 积累率（膜内 mmol/L mmol/L 浓度/膜外）
0.14
160
1142
Na+
0.51
0.6
1.18
NO3-
0.13
38
292
SO42-
如P过多时，导致缺Zn。
2.离子协同作用
即一种离子的存在能促进植物对另一种离子的 吸收。这种作用经常发生在阴、阳离子间。
P 、K能促进N的吸收。
（六）土壤有害物质状况
土壤中如H2S、某些有机酸、过多的Al、Fe、Mn 等重金 属元素，会不同程度地伤害根部，降低植物吸收矿质元素 的能力。
（七）微生物的作用
第三节 植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根对矿质和水的相对吸收 （二）离子的选择吸收 （三）单盐毒害与离子对抗
（一） 根对矿质和水的相对吸收
黄瓜
吸水
K+
Br-
光
520ml
9.2
8.4
暗
90ml
10.5
8.8
1.根对水和盐的吸收不成比例。
2
2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 相关
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
三、影响根系吸收矿质元素的条件
（一）土壤 温度状况 一定温度范 围内，温度 升高，根吸 收矿质增多；
图 温度对小麦幼苗吸收钾的影响
（二）土壤通气状况
土壤通气良好，根系的对矿质元素的吸收多。
中耕，排涝，落干，晒田，南方冷水田，烂泥田等都 与土壤通气相关。
（三）土壤溶液浓度