陽(yáng)離子交換
植物生長(zhǎng)所必需的“土壤陽(yáng)離子”包括銨、鈣、鎂和鉀。還有另外三種“土壤陽(yáng)離子”，它們不是必需的植物元素，但會(huì)影響土壤的 pH 值。額外的“土壤陽(yáng)離子”包括鈉、鋁和氫。
對(duì)植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的土壤陽(yáng)離子
銨
鈣
鎂
鉀
影響土壤 pH 值的土壤陽(yáng)離子
鈉
鋁
氫
陽(yáng)離子的主要區(qū)別特征是它們的正電荷。就像磁鐵一樣，正電荷會(huì)被負(fù)電荷強(qiáng)烈吸引。當(dāng)土壤顆粒帶負(fù)電荷時(shí)，顆粒會(huì)吸引并保留陽(yáng)離子。據(jù)說(shuō)這些土壤具有陽(yáng)離子交換能力。盡管大多數(shù)土壤帶負(fù)電荷并吸引陽(yáng)離子，但我們將看到一些夏威夷土壤是例外。
“土壤陽(yáng)離子”進(jìn)一步分為兩類(lèi)。銨、鈣、鎂、鉀和鈉被稱(chēng)為“堿性陽(yáng)離子”，而鋁和氫被稱(chēng)為“酸性陽(yáng)離子”。
基礎(chǔ)陽(yáng)離子
銨
鈣
鎂
鉀
鈉*
* 與其他堿陽(yáng)離子不同，鈉不是所有植物的必需元素。含有高濃度鈉的土壤會(huì)出現(xiàn)鹽度和堿度問(wèn)題。
酸性陽(yáng)離子
鋁
氫
“堿”和“酸”是指特定陽(yáng)離子對(duì)土壤 pH 值的影響。正如您可能懷疑的那樣，土壤顆粒中含有大量酸性陽(yáng)離子的土壤的 pH 值會(huì)很低。相比之下，高堿性土壤主要由堿性陽(yáng)離子組成。
土壤中的陽(yáng)離子相互競(jìng)爭(zhēng)，在陽(yáng)離子交換能力上占有一席之地。然而，一些陽(yáng)離子比其他陽(yáng)離子被更強(qiáng)烈地吸引和保持。在降低保持強(qiáng)度時(shí)，土壤顆粒保持陽(yáng)離子的順序如下：鋁、氫、鈣、鉀和硝酸鹽，以及鈉。
各種土壤類(lèi)型、介質(zhì)和礦物質(zhì)的 CEC 值。具有大量有機(jī)質(zhì)和中等風(fēng)化粘土的土壤往往具有較高的 CEC。隨著土壤變得高度風(fēng)化，土壤的 CEC 降低。沙質(zhì)土壤通常也具有較低的 CEC 值。這是因?yàn)榕c粘土礦物相比，沙粒的表面較小，這降低了沙粒保持和保留養(yǎng)分的能力。
資料來(lái)源：布雷迪和威爾。2002. 土壤性質(zhì)和特性的要素。新澤西州普倫蒂斯霍爾。
陰離子交換
在熱帶地區(qū)，許多高度風(fēng)化的土壤具有陰離子交換能力。這意味著土壤將吸引和保留陰離子，而不是陽(yáng)離子。與陽(yáng)離子相反，陰離子帶負(fù)電。被土壤顆粒保持和保留的陰離子包括磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和氯（按強(qiáng)度遞減的順序）。與具有陽(yáng)離子交換能力的土壤相比，具有陰離子交換能力的土壤具有凈正電荷。具有陰離子交換能力的土壤通常含有風(fēng)化的高嶺土礦物、鐵和鋁的氧化物以及無(wú)定形材料。陰離子交換能力取決于土壤的 pH 值，并隨著土壤 pH 值的降低而增加。
基礎(chǔ)飽和度
堿飽和度是指示土壤中堿陽(yáng)離子相對(duì)量的測(cè)量值。根據(jù)定義，它是構(gòu)成總陽(yáng)離子交換容量的鈣、鎂、鉀和鈉陽(yáng)離子的百分比。例如，25% 的堿飽和度意味著 25% 的陽(yáng)離子交換容量被堿陽(yáng)離子占據(jù)。如果土壤不表現(xiàn)出陰離子交換能力，剩余的 75% 的 CEC 將被酸性陽(yáng)離子占據(jù)，例如氫和鋁。一般來(lái)說(shuō)，由基性火成巖形成的中度風(fēng)化土壤的基礎(chǔ)飽和度相對(duì)較高，例如夏威夷的玄武巖。土壤的 pH 值隨著堿飽和度的增加而增加。
相比之下，高度風(fēng)化和/或酸性土壤的堿飽和度往往較低。
養(yǎng)分從土壤到根的運(yùn)動(dòng)
養(yǎng)分與根表面接觸以供植物吸收的三種基本方法。它們是根截取、質(zhì)量流和擴(kuò)散。
根截留：當(dāng)養(yǎng)分與根表面物理接觸時(shí)發(fā)生根截留。作為一般規(guī)則，根截獲的發(fā)生隨著根表面積和質(zhì)量的增加而增加，從而使植物能夠探索更多的土壤。菌根真菌可以增強(qiáng)根截獲，菌根真菌定植根并增加根對(duì)土壤的探索。根截獲負(fù)責(zé)吸收大量的鈣，以及一定量的鎂、鋅和錳。
質(zhì)量流：當(dāng)養(yǎng)分通過(guò)土壤中水的運(yùn)動(dòng)（即滲透、蒸騰或蒸發(fā)）被輸送到根部表面時(shí)，就會(huì)發(fā)生質(zhì)量流。水流的速度控制著輸送到根表面的養(yǎng)分量。因此，質(zhì)量流量的減少是土壤水分的減少。大多數(shù)氮、鈣、鎂、硫、銅、硼、錳和鉬通過(guò)質(zhì)量流移動(dòng)到根部。
擴(kuò)散：擴(kuò)散是特定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沿濃度梯度的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)土壤溶液中特定養(yǎng)分的濃度存在差異時(shí)，養(yǎng)分將從濃度較高的區(qū)域移動(dòng)到濃度較低的區(qū)域。您可能已經(jīng)觀察到向水中加入糖時(shí)的擴(kuò)散現(xiàn)象。隨著糖的溶解，它會(huì)在糖濃度較低的部分水中移動(dòng)，直到它均勻分布或均勻濃縮。擴(kuò)散會(huì)向根表面輸送大量的磷、鉀、鋅和鐵。與水向根部移動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì)量流相比，擴(kuò)散是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程。
營(yíng)養(yǎng)吸收到根部和植物細(xì)胞中
在水和養(yǎng)分被吸收到植物中之前，兩者都必須首先被植物根部吸收。
根吸收水分和養(yǎng)分
根毛以及根表面的其余部分是水分和養(yǎng)分吸收的主要場(chǎng)所。
水通過(guò)滲透作用和毛細(xì)管作用進(jìn)入根部。
土壤水含有溶解的顆粒，如植物養(yǎng)分。土壤水中的這些溶解顆粒被稱(chēng)為溶質(zhì)。滲透是土壤水從低溶質(zhì)濃度區(qū)域向高溶質(zhì)濃度區(qū)域的運(yùn)動(dòng)。滲透本質(zhì)上是土壤水的擴(kuò)散。
毛細(xì)管作用由水的粘性（對(duì)固體表面的吸引力）和內(nèi)聚力（對(duì)其他水分子的吸引力）產(chǎn)生。毛細(xì)作用使水能夠克服重力向上移動(dòng)，從周?chē)寥乐羞M(jìn)入植物水中。
營(yíng)養(yǎng)離子通過(guò)擴(kuò)散和陽(yáng)離子交換進(jìn)入植物根部。
擴(kuò)散是離子沿高濃度梯度到低濃度梯度的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)營(yíng)養(yǎng)陽(yáng)離子被吸引到根內(nèi)細(xì)胞（稱(chēng)為皮層細(xì)胞）的帶電表面時(shí)，就會(huì)發(fā)生陽(yáng)離子交換。當(dāng)發(fā)生陽(yáng)離子交換時(shí)，植物根部會(huì)釋放出氫離子。因此，根中的陽(yáng)離子交換導(dǎo)致緊鄰?fù)寥赖?pH 值降低。
一旦水和營(yíng)養(yǎng)離子進(jìn)入植物根部，它們就會(huì)穿過(guò)相鄰細(xì)胞之間根部組織內(nèi)存在的空間。
然后水和養(yǎng)分被輸送到木質(zhì)部，木質(zhì)部將水和養(yǎng)分輸送到植物的所有部分。
一旦水和養(yǎng)分進(jìn)入木質(zhì)部，兩者都可以運(yùn)輸?shù)街参镏行枰宛B(yǎng)分的其他部分。植物細(xì)胞如何吸收營(yíng)養(yǎng)離子的基本概述如下。
植物細(xì)胞吸收養(yǎng)分
植物細(xì)胞含有屏障（質(zhì)膜和液泡膜），可以選擇性地調(diào)節(jié)水和養(yǎng)分進(jìn)出細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。這些細(xì)胞屏障是：
可滲透氧氣、二氧化碳以及某些化合物。
半透水。
選擇性滲透無(wú)機(jī)離子和有機(jī)化合物，如氨基酸和糖。
營(yíng)養(yǎng)離子可以主動(dòng)或被動(dòng)地穿過(guò)這些屏障
被動(dòng)傳輸是離子沿濃度梯度的擴(kuò)散。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)部的特定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度低于細(xì)胞外部時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以擴(kuò)散到細(xì)胞中。這種運(yùn)輸方式不需要能源。
主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是營(yíng)養(yǎng)離子逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。與被動(dòng)運(yùn)輸不同，這種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)需要能量。
營(yíng)養(yǎng)流動(dòng)
廠(chǎng)內(nèi)
一些營(yíng)養(yǎng)素的一個(gè)重要特征是能夠在植物組織內(nèi)移動(dòng)。一般而言，當(dāng)植物組織中缺乏某些營(yíng)養(yǎng)素時(shí)，該營(yíng)養(yǎng)素能夠從較老的葉子轉(zhuǎn)移到生長(zhǎng)需要該營(yíng)養(yǎng)素的較年輕的葉子。具有這種能力的營(yíng)養(yǎng)素被稱(chēng)為可移動(dòng)營(yíng)養(yǎng)素，包括氮、磷、鉀、鎂和鉬。相比之下，固定的養(yǎng)分沒(méi)有能力從舊的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移到新的生長(zhǎng)。固定營(yíng)養(yǎng)素包括鈣、硫、硼、銅、鐵、錳和鋅。
在診斷缺乏癥狀時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流動(dòng)性或不動(dòng)性為我們提供了特殊的線(xiàn)索。如果缺乏癥狀首先出現(xiàn)在舊的生長(zhǎng)中，我們就知道缺乏的養(yǎng)分是流動(dòng)的。另一方面，如果癥狀出現(xiàn)在新的生長(zhǎng)中，則缺乏的營(yíng)養(yǎng)素是不動(dòng)的。
土壤內(nèi)
土壤中養(yǎng)分的流動(dòng)性與土壤的化學(xué)性質(zhì)（如 CEC 和 AEC）以及土壤條件（如水分）密切相關(guān)。當(dāng)土壤中有足夠的水分發(fā)生浸出時(shí)，滲濾水會(huì)攜帶溶解的養(yǎng)分，這些養(yǎng)分隨后會(huì)從土壤剖面中流失。容易浸出的養(yǎng)分通常是那些被土壤顆粒吸附的養(yǎng)分較弱的養(yǎng)分。例如，在具有高 CEC 和低 AEC 的土壤中，硝酸鹽（陰離子）比鈣（陽(yáng)離子）更容易浸出。此外，在這樣的土壤中，鉀（一價(jià)陽(yáng)離子）比鈣（二價(jià)陽(yáng)離子）更容易浸出，因?yàn)殁}比鉀更牢固地附著在土壤顆粒上。
在風(fēng)化過(guò)程中，礦物中的二氧化硅也會(huì)從土壤剖面中溶解和浸出。正是這種溶解和浸出將主要礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為風(fēng)化程度更高的次生礦物質(zhì)，構(gòu)成毛伊島質(zhì)地細(xì)膩的土壤。
會(huì)員1.png)
