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1、影响农作物吸收养分的条件 一、植物吸收养分的基因型差异 在许多栽培植物不能正常生长甚至死亡的地方， 野生植物却能蓬勃生长。 如在海滨偶尔还受海潮侵袭的地方，海蓬子能连片生长；在pH 值 4.0 左右的红黄土壤上，杜鹃和白茅却能正常绵延后代。 同一种植物的不同品种或品系， 由于产量不同， 尽管植株中养分浓度相差不大， 但从土壤中带走的养分却相差很大。 杂交种和其他高产品种需肥量都高于常规品种。一个品种的适应性广，往往需肥量低，产量低。 对植物营养基因的研究方兴未艾。 目前关于一个基因控制某种元素的吸收运输和利用的研究已被植物营养学者和植物遗传学者所关注， 成为世界研究热点之一。 (一)植物形态特
2、征对吸收养分的影响 (1)根 根系有支撑植物、吸收水分和养分、合成植物激素和其他有机物的作用，就吸收养分能力大小而言，根表面积和根密度与根的形态有关，包括根的长度、侧根数量、根毛多少和根尖数。单子叶植物的根和双子叶植物的根在形态上有很大的不同， 因而在对养分的利用上也有差别。 如禾本科牧草的根可以吸收黏土矿物层间的非交换性钾，而豆科牧草这种能力较弱。 根系吸收养分的潜力远远超过植物对养分的需要。 所以， 只要一小部分根系所吸收的养分就能满足整株植物的需要。 在田间并不是所有根系都与土壤密切接触，因为根系穿过土壤时必然会遇到许多孔隙。因此，只有一部分根系在吸收水分和养分。 (2)叶和茎 植物叶、
3、茎不仅本身可由于形态大小、角度、位置不同而造成吸收养分的能力不同， 而且由于光合作用能力的不同造成可供吸收养分所消耗的能量也不同，从而也就影响着根系对养分的吸收能力。 (二)植物生理生化特性对吸收养分的影响 (1)根系离子交换量 植物根系具有较高的阳离子交换量，甚至还有一定的阴离子交换能力。 根系的离子交换点位于质外体上。 根系的阳离子交换 70%90%是由细胞壁上的自由羧基引起的， 其余部分是由蛋白质或许还有细胞原生质产生的。根系的离子交换量与植物吸收养分有关。如 Ca2+和 Mg2+，随着根系阳离子交换量的增大，植物对它们的吸收也增加。 (2)酶活性 植物吸收养分是个能动的过程，是根据体内
4、代谢活动的需要而进行的选择性吸收， 因而与植物体内的酶活性有一定的相关性。 米切利克(1983)报道，植物对磷的吸收速率与植物体内磷酸酯酶活性的相关系数为0.97。 再如植物体内硝酸还原酶的活性强烈影响着植物对硝酸盐的吸收与利用， 传统的水稻水作都认为水稻前期不能利用硝态氮， 但晚期旱育秧及水稻旱作的研究结果表明， 水稻苗期体内也存在着较强的硝酸还原酶活性， 因此旱作条件下水稻一生均能很好地吸收和利用硝态氮。 (3)植物激素和植物毒素 植物激素(如生长素、激动素和脱落酸)和植物毒素，虽然在植物体内含量很少，但对代谢活动起重要作用。同样影响着植物对养分的吸收。 (三)植物生育特点对吸收养分的影响
5、 1.不同植物种类对元素吸收的选择性 例如，烟草体内含钾多，叶用蔬菜含氮多。某些植物对有益元素的必需性很强。如水稻硅。许多植物对元素的形态也有一定的选择性。如水稻生长前期喜铵。一些植物喜酸，例如酸模，在代谢过程中能形成有机酸的铵盐来消除氨的毒害，因而可以吸收较多的铵盐而不会中毒。 2.植物不同生育阶段对元素吸收的选择性 植物在各生育阶段，对营养元素的种类、数量和比例都有不同的要求。植物整个生育期可分为营养临界期和肥料最大效率期。 营养临界期是指植物对养分供应不足或过多显示非常敏感的时期，不同植物对于不同营养元素的临界期不同。大多数植物磷的营养临界期在幼苗期。 氮的营养临界期， 对于水稻来说为三
6、叶期和幼穗分化期；棉花在现蕾初期；小麦、玉米为分蘖期和幼穗分化期。水稻对钾的营养临界期在分蘖期和幼穗形成期。在植物的生育阶段中，施肥能获得植物生产最大效益的时期，叫做肥料最大效率期。这一时期，作物生长迅速，吸收养分能力特别强，如能及时满足植物对养分的需要，产量提高效果将非常显著。玉米的氮素最大效率期在喇叭口期至抽雄期；油菜为花薹期；棉花的氮、磷最大效率期均在花铃期；对于甘薯，块根膨大期是磷钾肥料的最大效率期。 植物吸收养分有年变化、阶段性变化，还有日变化，甚至还有从几小时至数秒钟的脉冲式变化。如果环境条件符合上述变化规律，将促进植物生长。 3.植物不同的生长速率对元素吸收的选择性 植物的生长速
7、率不同，对养分吸收的多少也不同，生长速度小的植物，即使在肥力较低的土壤中，也能正常生长，施用肥料的增产效果较差；相反，生长速度大的植物，如果处在贫瘠的土壤上，生长受到阻碍，产量也受影响，施用肥料能收到较好的增产效果。 二、环境因素对植物吸收养分的影响 在自然条件下， 植物生长发育时刻受到土壤和气候条件的影响。 光照、 温度、通气、 酸碱度、 养分浓度和养分离子间的相互作用都直接影响植物对养分的吸收速度和强度。 (一)光照 植物吸收养分是一个耗能过程， 根系养分吸收的数量和强度受地上部往地下部供应的能量所左右。当光照充足时，光合作用强度大，产生的生物能也多，养分吸收的也就多。有些营养元素还可以弥
8、补光照的不足，例如，钾肥就有补偿光照不足的作用。光由于影响到蒸腾作用，因而也间接地影响到靠蒸腾作用而吸收的养分离子。 (二)温度 植物的生长发育和对养分的吸收都对温度有一定的要求。大多数植物根系吸收养分要求的适宜土壤温度为 1525。在 030范围内，随着温度的升高，根系吸收养分加快，吸收的数量也增加。 低温影响阴离子吸收比阳离子明显， 可能是由于阴离子的吸收是以主动吸收为主。低温影响植物对磷、钾的吸收比氮明显。所以植物越冬时常需施磷肥，以补偿低温吸收阴离子不足的影响。钾可增强植物的抗寒性，所以，越冬植物要多施磷肥、钾肥。 (三)通气 大多数植物吸收养分是一个好氧过程，良好的土壤通气，有利于植
9、物的有氧呼吸，也有利于养分的吸收。某些植物如水稻、芦苇等，在淹水条件下，仍能正常生长，是因为它们的叶部和茎秆有特殊的构造能进入氧气，并向根部运输供植物利用。 (四)酸碱度 土壤溶液中的酸碱度常影响植物对养分离子形态的吸收和土壤中养分的有效性。在酸性反应中，植物吸收阴离子多于阳离子；而在碱性反应中，吸收阳离子多于阴离子。表 2-1 是番茄吸收-N 和-N 的培养试验，在 pH 4.07.0 范围内，培养液的 pH 值越低，则使阴离子-N 的吸收增加；反之则阳离子-N 的吸收增加。 土壤溶液中的酸碱度影响土壤养分的有效性。如在石灰性土壤上，土壤 pH值在 7.5 以上，施入的过磷酸钙中的常受土壤中
10、钙、镁、铁等离子的影响，而形成难溶性磷化合物，使磷的有效性降低。大多数养分在 pH 6.57.0 时其有效性最高或接近最高。因此这一范围通常认为是最适 pH 范围。 表 2-1 pH 对番茄吸收和的影响 各种植物对土壤溶液的酸碱度的敏感性不一样。据中国科学院南京土壤研究所在江西甘家山红壤试验结果：大麦对酸性最敏感，金花菜、小麦、大豆、豌豆次之，花生、小米又次之，芝麻、黑麦、荞麦、萝卜菜、油菜都比较耐酸，而以马铃薯最耐酸。茶树只宜于在酸性土壤中生长。植物对土壤碱性的敏感性也有类似情况。田菁耐碱性较强，大麦次之，马铃薯不耐碱，而荞麦无论酸、碱都能适应。 (五)水分 水是植物生长发育的必要条件之一，
11、土壤中养分的释放、迁移和植物吸收养分等都和土壤水分有密切关系，土壤水分适宜时，养分释放及其迁移速率都高，从而能够提高养分的有效性和肥料中养分的利用率。 应用示踪原子研究表明， 在生草灰化土上， 冬小麦对硝酸钾和硫酸铵中氮的利用率， 湿润年份为 43%50%，干旱年份为 34%。反之当土壤含水量过高时，一方面稀释土壤中养分的浓度，加速养分的流失；另一方面会使土壤下层的氧不足，根系集中生长在表层，不利于吸收深层养分， 同时有可能出现局部缺氧而导致有害物质的产生而影响植物的正常生长，甚至导致死亡。 (六)离子间的相互作用 土壤是一个复杂的多相体系， 不仅养分浓度影响植物的吸收，而且各种离子之间的相互
12、关系也影响着植物对它们的吸收， 从已有的研究结果可知，离子间的相互关系中影响植物吸收养分的主要有离子拮抗作用和离子协同作用。 这些作用都是对一定的植物和一定的离子浓度而言的， 是相对的而不是绝对的。 如果浓度超过一定的范围，离子协同作用反而会变成离子拮抗作用。 离子拮抗(ion antagonism)作用是指介质中某种离子的存在能抑制植物对另一种离子吸收或转运的作用， 这种作用主要表现在阳离子与阳离子之间或阴离子与阴离子之间。 如 K+、Cs+、Rb+的拮抗作用； 、Cs+也有这种作用， 但不及 K+、Rb+、Cs+那样明显。Ca2+、Mg2+有抑制作用，如果同时存在 Ca2+、K+，则大豆对
13、Mg2+的吸收所受的抑制作用就显著的增加。 水稻吸收K+能减少对Fe2+的吸收。一般来讲， 一价离子的吸收比二价离子快， 而二价离子与一价离子之间的拮抗作用，比一价离子与一价离子之间所表现的要复杂得多。此外阴离子如 Cl-、Br-之间， 、Cl-之间，都存在不同程度的拮抗作用。 离子协同(ion synergism)作用是指介质中某种离子的存在能促进植物对另一种离子吸收或转运的作用， 这种作用主要表现在阴离子与阳离子之间或阳离子与阳离子之间。阴离子均能促进阳离子的吸收，这是由于这些阴离子被吸收后，促进了植物的代谢作用，形成各种有机化合物，如有机酸，故能促使大量阳离子K+、Ca2+、Mg2+等的吸收。阳离子之间的协同作用最典型的是维茨效应，据维茨(Viets)研究，溶液中 Ca2+、Mg2+、Al3+等二价及三价离子，特别是 Ca2+，能促进 K+、 Rb+以及 Br-的吸收。 值得注意的是，吸收到根内的 Ca2+并无此促进作用。根据这些事实，认为 Ca2+的作用是影响质膜，并非影响代谢，通常这一作用称为“维茨效应” 。试验证明，Ca2+非但能促进 K+的吸收，而且还能减少根中阳离子的外渗。氮常能促进磷的吸收，生产上氮磷配合使用，其增产效果常超过单独作用正是由于氮磷常有正交互效果所致。
