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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。