文档介绍：Plant Nutrition
第八章植物对逆境土壤条件的适应性
植物正常生长发育有赖于良好的土壤环境。但自然界植物生长的土壤往往存在着各种各样的障碍因素,限制着植物生长。例如世界陆地表面大面积盐碱土中有高浓度的盐分离子;酸性土壤中有高浓度的Al3+、H+、Mn2+、Fe2+等;淹水土壤中有过量的还原性物质和Fe2+等;石灰性土壤中缺乏足够的有效磷、铁和锌等。这些具有植物生长障碍因素的土壤称为逆境土壤。逆境土壤分布的面积广泛,而且改良难度大,已成为限制农业生产发展的重要因素。
植物在长期的生长发育过程中对环境产生了一定的适应能力。了解植物对土壤环境的生理反应和抗逆机理,对农业生产的发展是十分重要的。
逆境土壤的定义
在自然环境中,很多地方的土壤条件较差,存在着一些限制因素使植物生长不良,这类土壤称之为“逆境土壤”。
常见逆境土壤的类型
酸性土壤、盐(碱)土壤、旱(涝)土壤和重金属污染土壤等。
研究逆境土壤中植物营养的意义
了解植物对这些不良环境的生理反应和忍耐机理,可以为进一步改造植物对问题土壤的适应能力提供理论基础。
第一节
植物对酸性土壤的适应性
酸性土壤是低pH土壤的总称,包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤和部分灰壤等。
(一)氢离子毒害
当土壤pH<4时,H+对植物生长会产生直接的毒害作用,不仅根数减少,而且形态发生变化,如根变短、变粗,根表呈暗棕色至暗灰色等症状,严重时造成根尖死亡。
1、破坏生物膜
高浓度H+通过离子竞争作用将稳定原生质膜结构的阳离子交换下来,其中最为重要的是钙,从而使质膜的酯化键桥解体,导致膜透性增加。试验表明,在pH < 4时,植物根系中的大部分矿质元素(如钾、钙、磷、可溶态氮等)和一些有机物质都会外渗,同时,还降低根系对介质中矿质养分的选择性吸收。
一、酸性土壤的主要障碍因子
2. 降低土壤微生物活性
高浓度H+抑制根瘤菌的侵染,并降低其固氮效率,从而造成植物缺氮。土壤过酸会严重降低土壤有机质的矿化速率。
当土壤pH <,硝化细菌的活动受到严重抑制,硝化作用基本不能进行,而氨化细菌受抑程度比较轻,从而致使土壤中积累大量氨态氮。
(二)铝的毒害
土壤溶液中铝可以多种形态存在,各种形态铝的含量及其比例取决于溶液pH值
当土壤溶液中可溶性铝离子浓度超过一定限度时,植物根就会表现出典型的中毒症状:根系生长明显受阻,根短小,出现畸形卷曲,脆弱易断。在植株地上部往往表现出缺钙和缺铁的症状。
pH
pH对土壤中不同形态铝的含量和平均电荷的影响
+3

0
相对活性(%)

20
40
60
80
100
Al(OH)3
Al(OH)4-
Al(OH)2+
AlOH2+
Al3+
0
+1
+2
+1
-1
-2
平均电荷
平均电荷
造成植物铝毒害的机理有以下几种可能:
1、抑制根分生组织细胞分裂,干扰DNA的复制
铝过多则可能干扰和破坏DNA的构象,使得DNA的复制功能遭到破坏,因而使细胞分裂停止。
2、破坏细胞膜结构和降低ATP酶活性
过多的Al3+可以与膜上的磷脂或蛋白质结合,破坏膜的延展性,并影响膜的功能。