一、植物吸收养分的基因型差异
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。
(一)植物形态特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。
根系吸收养分的潜力远远超过植物对养分的需要,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。
2.叶和茎
植物叶、茎不仅本身由于形态大小、角度、位置不同,而造成吸收养分能力不同,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)植物生理生化特征对吸收养分的影响
1.根系离子交换量
2.酶活性
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0.97。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,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
1.不同植物种类对元素吸收的选择性
某些植物对有益元素的必需性很强,如水稻对硅的需求。
2.植物不同生育阶段对元素吸收的选择性
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。大多数植物对磷的营养临界期在幼苗期。
施肥能够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。
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中的脉冲式变化。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
生长速率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。
生长速率大的植物如果处在贫瘠的土壤上,生长受到阻碍,产量也受到影响,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
(一)光照
当光照充足时,光合作用强大,产生的生物能也多,养分吸收的也就多,钾肥能够补偿光照不足的作用。
(二)温度
大多数植物根系吸收养分要求的适宜土壤温度为15~25摄氏度,在0~30摄氏度范围内,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,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。钾可以增强植物的抗旱性,所以植物越冬时还需施钾肥。
(三)通气
良好的土壤通气,有利于植物的有氧呼吸,有利于养分的吸收。
(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,吸收阳离子多于阴离子,不同植物对土壤酸碱度的敏感性不一样。
(五)水分
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。
当土壤中水分含量过高时,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气不足,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
离子拮抗作用(ion antagonism)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。一般来说,一阶离子的吸收比二阶离子快,而二阶离子与一阶离子之间的拮抗作用,比一阶离子与一阶离子之间所表现的要复杂得多。
离子协同作用(ion synergism)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。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。
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