植物根系對離子的交換吸附武安市職教中心農林部：張世華1.離子被吸附在根系細胞的表面

根部細胞呼吸作用放出CO２和H２O。CO２溶于水生成H２CO３,H２CO３能解離出H+和HCO－３離子,這些離子可作為根系細胞的交換離子,同土壤溶液和土壤膠粒上吸附的離子進行離子交換,離子交換有兩種方式：植物體對礦質元素的吸收一、植物根系對礦質元素的吸收(1)根與土壤溶液的離子交換：CO2-３、H+、HCO－３這些離子可以和根外土壤溶液中以及土壤膠粒上的一些離子如K+、Cl-等發生交換,結果土壤溶液中的離子或土壤膠粒上的離子被轉移到根表面。如此往復,根系便可不斷吸收礦質。(2)接觸交換：當根系和土壤膠粒接觸時,根系表面的離子可直接與土壤膠粒表面的離子交換，這就是接觸交換。因為根系表面和土壤膠粒表面所吸附的離子,是在一定的吸引力范圍內振蕩著的,當兩者間離子的振蕩面部分重合時,便可相互交換。

由于H+和HCO－３分別與周圍溶液和土壤膠粒的陽離子和陰離子迅速地進行交換,因此鹽類離子就會被吸附在根表面。2.離子進入根部導管離子從根表面進入根導管的途徑有質外體和共質體兩種

(1)質外體途徑根部有一個與外界溶液保持擴散平衡、自由出入的外部區域稱為質外體，又稱自由空間。(2)共質體途徑離子通過自由空間到達原生質表面后,可通過主動吸收或被動吸收的方式進入原生質。在細胞內離子可以通過內質網及胞間連絲從表皮細胞進入木質部薄壁細胞，然后再從木質部薄壁細胞釋放到導管中。影響根系吸收礦質元素的因素植物對礦質元素的吸收受環境條件的影響以溫度、氧氣、土壤酸堿度和土壤溶液濃度的影響最為顯著。(一)溫度土溫能通過影響根系呼吸而影響根對礦質元素的主動吸收。原生質膠體狀況也能影響根系對礦質元素的吸收,在適宜溫度下原生質粘性降低,透性增加,對離子的吸收加快。高溫(40℃以上)使酶鈍化,從而影響根部代謝;高溫還導致根尖木栓化加快,減少吸收面積;高溫還能引起原生質透性增加,使被吸收的礦質元素滲漏到環境中去。(二)通氣狀況土壤通氣狀況直接影響到根系的呼吸作用，通氣良好時根系吸收礦質元素速度快。因此,增施有機肥料,改善土壤結構,加強中耕松土等改善土壤通氣狀況的措施能增強植物根系對礦質元素的吸收。土壤通氣除增加氧氣外,還有減少CO２的作用。(三)土壤溶液濃度當土壤溶液濃度很低時,根系吸收礦質元素的速度,隨著濃度的增加而增加,但達到某一濃度時,再增加離子濃度,根系對離子的吸收速度不再增加。這一現象可用離子載體的飽和效應來說明。濃度過高,會引起水分的反滲透,導致“燒苗”。所以，向土壤中施用化肥過度,或葉面噴施化肥及農藥的濃度過大,都會引起植物死亡,應當注意避免。四)土壤pH值土壤pH值對礦質元素吸收的影響,因離子性質不同而異，一般陽離子的吸收速率隨pH值升高而加速;而陰離子的吸收速率則隨pH值增高而下降pH值對陰陽離子影響不同的原因,認為與組成細胞質的蛋白質為兩性電解質有關。一般認為土壤溶液pH值對植物營養的間接影響比直接影響大得多。例如引起元素沉淀和淋失、引起植物中毒。一般植物最適生長的pH值在6～7之間,但有些植物喜稍酸環境,如茶、馬鈴薯、煙草等,還有一些植物喜偏堿環境,如甘蔗和甜菜等植物吸收礦質元素的特點

大量研究證明,植物吸水和吸收鹽分的數量會因植物和環境條件的不同而變化很大。植物對水分和礦質的吸收是既相互關聯,又相互獨立。前者,表現為鹽分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并隨水流進入根部的質外體。而礦質的吸收，降低了細胞的滲透勢，促進了植物的吸水。后者,表現在兩者的吸收比例不同，吸收機理不同:水分吸收主要是以蒸騰作用引起的被動吸水為主,而礦質吸收則是以消耗代謝能的主動吸收為主。另外兩者的分配方向不同，水分主要分配到葉片，而礦質主要分配到當時的生長中心。(一)根系吸收礦質與吸收水分不成比例(二)根系對離子吸收具有選擇性

離子的選擇吸收是指植物對同一溶液中不同離子或同一鹽的陽離子和陰離子吸收的比例不同的現象。例如供給NaNO３,植物對其陰離子(NO-3)的吸收大于陽離子(Na+)，由于植物細胞內總的正負電荷數必須保持平衡,因此就必須有OH-或HCO3－排出細胞。植物在選擇性吸收NO-３時,環境中會積累Na+，同時也積累了OH-或HCO-３，從而使介質pH值升高，故稱這種鹽類為生理堿性鹽，如多種硝酸鹽。同理,如供給(NH４)２SO４,植物對其陽離子(NH+４)的吸收大于陰離子(SO２-４),根細胞會向外釋放H+,因此在環境中積累SO２-４的同時,也大量地積累H+,使介質pH值下降,故稱這種鹽類為生理酸性鹽，如多種銨鹽。如供給NH４NO３,則會因為根系吸收其陰、陽離子的量很相近,而不改變周圍介質的pH,所以稱其為生理中性鹽。生理酸性鹽和生理堿性鹽的概念是根據因植物的選擇吸收引起外界溶液是變酸還是變堿而定義的。如果在土壤中長期施用某一種化學肥料,就可能引起土壤酸堿度的改變,從而破壞土壤結構，所以施化肥應注意肥料類型的合理搭配。(三)根系吸收的單鹽毒害

任何植物,假若培養在某一單鹽溶液中,不久即呈現不正常狀態,最后死亡。這種現象稱單鹽毒害。單鹽毒害無論是營養元素或非營養元素都可發生,而且在溶液濃度很稀時植物就會受害。例如把海水中生活的植物,放在與海水濃度相同的NaCl溶液中,植物會很快死亡。若在單鹽溶液中加入少量其它鹽類,這種毒害現象就會消除。這種離子間能夠互相消除毒害的現象,稱離子頡頏，也稱離子對抗或離子拮抗。所以，植物只有在含有適當比例的多鹽溶液中才能良好生長,這種溶液稱平衡溶液(balancedsoluti