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养分吸收

花匠小妙招
2025-05-02 13:25

养分吸收

植物从环境中摄取养分的过程。养分吸收以可逆电化学梯度进行，亦可沿电化学梯度进行。前者需要消耗代谢能，称为主动吸收；后者只是间接与代谢过程相联系，吸收过程不需供应代谢能，称为被动吸收。根是植物吸收养分的主要器官，但地上部亦可吸收。根外追肥就是通过枝、叶吸收的。植物吸收养分的形态在一般情况下，植物常吸收无机离子（表1），但也可吸收简单的有机养分

目录 1 植物吸收养分... 2 植物吸收养分... 3 吸收养分的动... 4 主动吸收和被...

植物从环境中摄取养分的过程。养分吸收以可逆电化学梯度进行，亦可沿电化学梯度进行。前者需要消耗代谢能，称为主动吸收；后者只是间接与代谢过程相联系，吸收过程不需供应代谢能，称为被动吸收。根是植物吸收养分的主要器官，但地上部亦可吸收。根外追肥就是通过枝、叶吸收的。

植物吸收养分的形态

在一般情况下，植物常吸收无机离子（表1），但也可吸收简单的有机养分，例如氨基酸。也可吸收分子态养分。

表1 植物吸收养分的主要形态及土壤溶液中的一般形态

植物吸收养分的特点

植物吸收养分不是简单的物理过程，其特点为：①对各种养分的吸收有选择性。其吸收速度与吸收量皆不相同；②可逆电化学势梯度吸收养分。在土壤溶液中养分浓度远低于细胞液中的浓度时，根仍可吸收，其动力是来自代谢能的供应；③不同植物或品种之间存在基因型差异，在同样环境下，其吸收利用养分的情况不同。例如，在磷胁迫条件下，不同植物或品种对磷的吸收速度有很大差异，凡单位重量根的表面积较大的，对磷的吸收速度亦较快。

吸收养分的动力

植物根吸收养分可以是被动的。它不需要代谢供应能量，可沿电化学势梯度，通过质膜内的载体（carriers）或离子通道（ion channels）扩散入内，亦可通过杜南平衡（Donnan equilibrium）的原理，在细胞内积累离子；也可以是主动的。主动吸收需要代谢供应能量，通过H＋泵ATP酶的作用，逆电化学势梯度进行（见养分的被动吸收、养分的主动吸收），二者同时存在。但主动吸收养分的方式常占主导地位，当土壤温度降低或用呼吸抑制剂处理，使植物根系呼吸受抑制的同时，根对养分的吸收亦受到抑制。下图为离子通过生物膜运输的示意。

通过生物膜的离子运输及信息传递示意图

主动吸收和被动吸收的推断

要鉴定植物摄取某种养分是主动吸收或被动吸收，利用楞斯特（Nernst）方程式有助于判别其动力的性质。该方程式是描述在平衡状态下，离子通过膜的分布及电势梯度间的关系。

养分吸收

式中 Ei为膜内（细胞内）的电势；E0为膜外（细胞外）的电势；为离子j的电势；为膜外溶液中离子j的活度（活度a与浓度c的关系为a＝fc，f为活度系数，即溶液的实际浓度除有效浓度的商，在稀溶液中f≈1，a≈c）；为膜内溶液中离子j的活度；R为气体常数；T为绝对温度；Zj为离子j的净电荷，如指阴离子，前面加负号。

可用微电极测定某种离子在膜内外的电势梯度及膜内外的离子浓度，将测定值代入楞斯特方程式，求出E的计算值。如以Ecal表计算的电势值，Em表测定的电势值，Ed表Em-Ecal的差，则

Em-Ecal＝Ed

Ed为吸收离子的动力（driving force）。对阳离子而言，当Ed为负值时表示被动吸收，Ed为正值时表示主动吸收；阴离子则反之，Ed为负值时表主动吸收，为正值时表被动吸收。

测定丽藻属（Nitella）植物细胞内外的离子浓度及电势差结果如下表。丽藻为大细胞的海藻，较便于测定。如用整株植物研究就颇为困难，因为植物先端分生组织是根吸收的离子的很强的库，情况远较复杂。

表2 丽藻（Nitella translucens）中离子的电势梯度的测定值（Em）、计算值（Ecal）和吸收离子的动力（Ed）

实际上活细胞较外界溶液有较强的负电荷，所以阴离子一般都是主动吸收。当细胞内阴离子浓度高于外界溶液时，就要靠代谢供应能量才能吸收，NO3-、Cl-、SO42-及H2PO4-都是逆电化学势梯度积累；但阳离子的情况不同，不需供应代谢能也可在细胞内积累（见养分被动吸收）。例如K＋，一般在细胞外K＋浓度较高时即可被动吸收，如细胞外的K＋浓度较低时就需供应代谢能进行主动吸收。

有很多环境因子影响根对养分的吸收，例如，当温度过高、过低；氧气缺乏；土壤pH值不适以及离子间相互竞争等都使根吸收养分的量明显降低，甚至不能吸收。栽培作物时应改善环境条件，促进养分的吸收，使施用的肥料能充分发挥作用。