根系是連接植物和土壤的紐帶，作為吸收養分的主要器官，對于植物的生長(cháng)發(fā)育起著(zhù)重要作用。那么作物根系是如何吸收土壤中的礦質(zhì)養分呢？主要是以下三個(gè)過(guò)程（如圖1）：

（1）土壤礦質(zhì)養分（離子）向根表的遷移；

（2）離子吸附在根部細胞膜表面；

（3）離子跨膜運輸進(jìn)入根細胞質(zhì)（根細胞內部）。

圖1根系礦質(zhì)養分吸收過(guò)程簡(jiǎn)圖

若要了解根系對養分的吸收，首先需要知道根尖的結構。如圖2所示，根尖從頂端依次分為根冠，分生區，伸長(cháng)區，成熟區。對于根系來(lái)說(shuō)，無(wú)論主根還是側根都具有根尖，根尖是根系生命活動(dòng)最為活躍的部分，扮演著(zhù)吸收養分的重要角色。通常，根尖成熟區根毛的壽命只有1-2周，根毛死亡之后，伸長(cháng)區就會(huì )產(chǎn)生新的根毛來(lái)補充，所以根毛區一直在向前推移，也改變了根系在土壤中吸收養分的位置。根毛的形成大大增加了根系吸收養分的面積，但是根毛易受土壤濕度影響，在干旱的土壤里幾乎不能發(fā)育。

圖2根尖示意圖及各分區功能

2.1土壤礦質(zhì)養分向根表的遷移

對于整個(gè)土壤空間來(lái)說(shuō)，根系分布只占了約3%的體積，僅僅依靠根系主動(dòng)去覓食養分是不能滿(mǎn)足作物生長(cháng)的需求，所以養分向根表的遷移是植物獲取養分的重要途徑。土壤養分向根表遷移途徑主要有三種：主動(dòng)截獲，質(zhì)流，擴散，如圖3所示。

表1根系獲取大量元素（養分）的途徑

（1）對于根系來(lái)說(shuō)，主動(dòng)截獲就是根“走”到哪就“吃”到哪，直接從接觸的土壤中獲取養分。但該方式獲取的養分只占極少部分，主要還是通過(guò)質(zhì)流或擴散獲取。

（2）根系質(zhì)流取決于根系吸水和植物的蒸騰作用，此過(guò)程植物體內形成不斷將水分向上拉的“拉力”，導致土壤溶液與根表面形成壓力差，該壓力促使土壤養分隨水分向根表遷移。

（3）根系不斷從土壤中吸收養分，導致根區土壤的養分濃度降低，離根區較遠土壤的養分濃度相對較高，有助養分向低濃度區域擴散，進(jìn)而到達根表。

不論質(zhì)流還是擴散，若要完成養分向根表的遷移，必須有水作為媒介。也就是說(shuō)，肥料只有溶解在水里面才能到達根表被吸收，否則養分就變成了無(wú)效養分，無(wú)法被根系吸收。

圖3土壤養分向根表遷移示意圖

2.2養分離子吸附在根細胞膜表面

根表面的離子通過(guò)質(zhì)外體（細胞壁和細胞間隙等空間構成）途徑到達根細胞膜上，并且與根細胞表面的離子（H+和HCO3-，由根呼吸產(chǎn)生）發(fā)生交換，并吸附在細胞膜上的吸附位點(diǎn)，如圖4。

2.3養分離子的跨膜運輸

細胞膜是離子進(jìn)入細胞的最主要和最終的屏障，到達細胞膜吸附位點(diǎn)的離子需要通過(guò)跨膜運輸途徑才能進(jìn)入細胞質(zhì)內，再經(jīng)其它途徑到達植物體內。而離子的跨膜運輸方式有以下三種類(lèi)型（如圖5）：簡(jiǎn)單擴散、協(xié)助擴散、主動(dòng)運輸（載體運輸、離子通道、離子泵）。

（1）簡(jiǎn)單擴散就是細胞膜內外溶液中的離子存在濃度差時(shí)，離子順濃度梯度從高濃度區進(jìn)入低濃度區。此過(guò)程不需要任何載體（蛋白類(lèi)物質(zhì)）和能量（ATP）；

（2）協(xié)助擴散類(lèi)似于簡(jiǎn)單擴散，細胞膜內外溶液存在濃度差即可。但此過(guò)程的發(fā)生需要載體，不需要能量；

（3）主動(dòng)運輸是離子逆濃度梯度從低濃度區運輸到高濃度區，植物吸收礦質(zhì)養分主要就依靠這種運輸方式。進(jìn)行此過(guò)程需要載體和能量。

圖5離子跨膜運輸示意圖

文中所述即為根系吸收礦質(zhì)養分的過(guò)程，該過(guò)程受諸多因素的影響，例如土壤養分濃度、光照、溫度、土壤水分和pH等，在此不做詳細闡述。礦質(zhì)養分被根系吸收后，經(jīng)過(guò)共質(zhì)體或質(zhì)外體途徑，將養分從根表運輸到中柱，再經(jīng)過(guò)木質(zhì)部輸送到地上部，供植物吸收利用。

文章來(lái)源：華南農大作物營(yíng)養與施肥研究室

作者： 胡義熬

農業(yè)助手