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部分大、中、微量元素的生根作用
查看:212 發(fā)布時(shí)間:2021/4/8 14:41:19

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    目前被確定和公認(rèn)的植物必需營(yíng)養(yǎng)元素有17種,它們分別是:碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼、氯、鎳。習(xí)慣上按照植物體干物質(zhì)中的元素含量,把這17種元素劃分為大量元素、中量元素和微量元素。一般把元素含量大于1/100的稱為大量元素,含量大于1/1000的稱為中量元素,而含量小于10000的稱為微量元素。按照這樣分類,大量元素有碳、氫、氧、氮、磷、鉀,中量元素有鈣、鎂、硫,微量元素包括鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯、鎳。此外,還有許多元素未被證明是一般高等植物的必需營(yíng)養(yǎng)元素,但對(duì)某種特定植物可能是必需的,或者對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育有刺激和促進(jìn)作用,這些元素被稱為有益元素。當(dāng)前被認(rèn)為有益的元素有硅、鈉、硒、鈷和稀土元素。

    某一元素是否是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素,有以下3條標(biāo)準(zhǔn):

    ①它必須是植物完成整個(gè)生活周期所不可缺少的,即這種元素的缺乏會(huì)導(dǎo)致植物不能完成它的生活周期。

    ②缺少該元素時(shí)植物會(huì)表現(xiàn)出特有的癥狀(缺素癥),從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育,唯有補(bǔ)充該元素后才能恢復(fù)或預(yù)防。

    ③該元素必須直接參與植物的有益作用,而不是間接地起改善環(huán)境的作用。

    根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)可知,所有的必需元素都會(huì)直接或間接影響根的生長(zhǎng)發(fā)育。而根據(jù)現(xiàn)有研究顯示,氮、磷、鈣、鋅是影響根系生長(zhǎng)最關(guān)鍵的四種元素。

    氮對(duì)根系生長(zhǎng)的影響

    氮元素的含量對(duì)根系有一定的調(diào)控和局部刺激作用,可增加根系的冠幅和干重量。在配合適量的氮肥情況下,可以促進(jìn)根系生長(zhǎng)。比如,水稻秧苗發(fā)根明顯受氮素水平的影響,因?yàn)檠砻绨l(fā)根主要取決于秧苗莖上根原基的數(shù)量,而根原基的分化與根細(xì)胞的增長(zhǎng),都需要蛋白質(zhì)、核酸等含氮化合物的供應(yīng)。研究結(jié)果表明,莖稈基部含氮量大于1%時(shí),不斷長(zhǎng)出新根;小于1%時(shí),則新根停止萌發(fā);如果含氮量在0.75%以下,老根也停止生長(zhǎng)。因此,在缺氮的土壤上施用氮肥,對(duì)促進(jìn)根的發(fā)育和伸長(zhǎng)是必要的。小麥苗期適量追施氮肥可促進(jìn)根的生長(zhǎng),增加次生根條數(shù)、根的干重和根系的活力。

    磷對(duì)根系生長(zhǎng)的影響

    磷對(duì)根生長(zhǎng)的影響,主要不是表現(xiàn)在根重的變化上,而是表現(xiàn)在單位根重有效面積的差異。在低磷條件下,根的半徑減小,單位根重的“比表面積”增加,從而提高根系對(duì)磷的吸收,這是作物對(duì)磷的一種適應(yīng)性調(diào)節(jié)。磷能促進(jìn)根生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞的分裂和增殖,苗期磷素營(yíng)養(yǎng)充足,次生根條數(shù)增加,小麥在越冬前施磷肥,越冬后,次生根條數(shù)比不施磷的可增加1倍,隨著生育期的推進(jìn),次生根對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收起重要作用。

    鈣對(duì)根系生長(zhǎng)的影響

    鈣多集中在生長(zhǎng)成熟的部位,幼嫩部位含量較少,并且鈣在植株體內(nèi)移動(dòng)難度較大,一旦缺乏時(shí)缺鈣的表現(xiàn)首先發(fā)生在幼嫩部位,如果實(shí)臍部、頂端生長(zhǎng)點(diǎn)、莖、根尖生長(zhǎng)點(diǎn)等,導(dǎo)致生長(zhǎng)點(diǎn)的分生組織生長(zhǎng)漸弱,進(jìn)而腐爛壞死。鈣能穩(wěn)定細(xì)胞膜,穩(wěn)固細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),同時(shí)參與信息傳遞,促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生與信號(hào)相對(duì)應(yīng)的生理反應(yīng),如細(xì)胞分裂、物質(zhì)合成等。在根中,鈣能促進(jìn)根尖細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,促進(jìn)根系下扎。

    鋅對(duì)根系生長(zhǎng)的影響

    鋅是植物合成生長(zhǎng)素前體物的重要養(yǎng)分,對(duì)生長(zhǎng)素的合成影響很大。生長(zhǎng)素(吲哚乙酸)不僅是能夠促進(jìn)莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)的生長(zhǎng),更多是促進(jìn)根尖生長(zhǎng)點(diǎn)的生長(zhǎng),研究表明,植物根系中的鋅含量要高于地上部分,當(dāng)鋅供應(yīng)充足時(shí),可在根系中積累。當(dāng)鋅缺乏時(shí),葉片失綠是最明顯的表現(xiàn),其次是葉片變小、節(jié)間縮短,植株生長(zhǎng)受到抑制。但同時(shí)根系生長(zhǎng)也會(huì)受到嚴(yán)重抑制,從而表現(xiàn)根系長(zhǎng)勢(shì)弱,吸收能力差等,最終導(dǎo)致植株?duì)I養(yǎng)不良。

其他元素根系生長(zhǎng)的影響

    鉀元素:鉀對(duì)作物根系生長(zhǎng)有明顯影響。鉀素營(yíng)養(yǎng)不良,小麥次生根的條數(shù)、長(zhǎng)度及玉米須根的形成均顯著減少,水稻根系中白根減少,黑根增多,根系活力下降。鉀素營(yíng)養(yǎng)良好能促進(jìn)水稻中核糖核酸的合成,加速稻根中乙醇酸循環(huán),產(chǎn)生更多的過氧化氫。鉀還能提高過氧化氫酶的活性,增強(qiáng)水稻根系供氧量,在其周圍形成氧化圈,抑制還原性物質(zhì)的形成。另外,鉀可減少稻根的分泌物使微生物的活動(dòng)降低,土壤中氧的消耗相對(duì)減少,從而提高了土壤的Eh值。上述種種,都為根系生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件,必然有利于作物的生長(zhǎng)。

    硼元素:硼能使作物的根尖和莖生長(zhǎng)點(diǎn)等分生組織正常生長(zhǎng),促進(jìn)主根和側(cè)根生長(zhǎng),根體積增大,同時(shí)也能提高根瘤菌的固氮能力。缺硼根短粗且顯褐色。硼還與醇類、糖類以及其他化合物形成過氧化物,從而改善作物根部氧氣的供應(yīng)。

    錳:缺錳側(cè)根幾乎完全停止生長(zhǎng),錳對(duì)根細(xì)胞的伸長(zhǎng)作用大于分裂作用。

    鉬:增加根系養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸速率。參與根瘤菌的固氮作用,對(duì)花生、大豆等根瘤作物是必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素。

    根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的影響

    根際及根際效應(yīng)對(duì)養(yǎng)分的吸收和活化也具有重要意義。在某些特殊情況下,根系會(huì)分泌專一性的分泌物,如禾本科植物缺鐵時(shí),根系會(huì)分泌大量的麥根酸等高鐵載體,以增加鐵的有效性和植物對(duì)鐵的吸收。其實(shí)根系分泌物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素有多種作用:(1)活化土壤養(yǎng)分,如蘋果酸、檸檬酸、麥根酸等通過酸化土壤、改變氧化還原電位、螯合等方式,增加土壤中的磷、鐵、錳、銅等養(yǎng)分的有效性及移動(dòng)性;(2)抵御過量的鐵、鋁、錳以及重金屬元素對(duì)根系毒害作用,如粘膠中的高分子有機(jī)物對(duì)有毒元素有明顯的阻滯作用;(3)根系分泌物還能為微生物繁殖提供能源與碳源,大幅度增加根際微生物數(shù)量與活性,間接影響?zhàn)B分的有效性。

    此外,像菌根(是一種分布最廣的微生物與高等植物之間的聯(lián)合共生體)這種特殊的根系形態(tài),在多數(shù)情況下,菌根增加寄主對(duì)磷的吸收和改善磷營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)寄主生長(zhǎng)和增加產(chǎn)量。此外,菌根還可以增加鉀、鐵、鋅、鉬和銅等元素的吸收。

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