植物根系對養分的吸收及其階段性需求 ─ 曾明寶

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植物營養與肥料施用要點   系列十
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( j, s2 p( ~  b2 _, l& o  d& _% n植物根系對養分的吸收及其階段性需求

文：曾明寶
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/ z7 v+ a2 s; J, c, K植物的根是吸收水分和養分的主要器官，並對地上部起固定和支撑的作用。植物的根系比人們想像的要强大，例如小麥、大麥和黑麥的根垂直的深度可達2 米左右，水平方向可展開幾十公分。如果把一株黑麥的根和鬚根連成一條直綫，可長達數萬米。這還沒有包括壽命短促的根毛在內。
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但是，根具有吸收養分能力的是沒有木質化的幼嫩部分。這部分根只有接觸到養分，才能吸收它。
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. R9 U- `# J5 J; a( W  Y根據研究養分在土壤中向根系運送主要有三種途徑。由於植物地上部的蒸散作用，使土壤溶液中的養分(溶質)隨溶液運送到根的表面，這一過程稱爲質流。由於植物根系對養分的吸收，造成根表面及其周圍(根際)養分的濃度低，而根際外的養分濃度高，兩者之間的濃度差可使根際外的養分向根際遷移，稱爲擴散。這是兩種養分向根系運送的主要途徑。還有根系本身的生長，新根與土壤粒子及其表面養分的接觸，稱爲截獲。這種途徑在養分運送中所占比例較少，一般不超過5%。
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養分到達根系表面後如何進入到根內，又可分爲兩種情况。

5 [/ E1 o/ d' m. E一種稱爲主動吸收，這是養分離子穿過細胞質膜進入細胞的過程。這一過程具有選擇性，可以逆濃度梯度進入細胞，即植物吸收根系外的養分是根據自身的需要選擇，養分可以由細胞外濃度低的溶液中，進入細胞內濃度高的細胞質中。因此，這是一個耗能過程。

4 }/ Q3 y6 _9 ?& t: b: I) _3 @另一種稱爲被動吸收，這是土壤溶液中的養分，通過細胞間的空隙，擴散進入根系的過程，不具有上述主動吸收的特點。
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' ^7 O0 Z8 g, w7 N植物對養分吸收的數量，總體上是幼苗期少，生長旺盛期多，成熟期又减少。養分吸收量隨生長時間的變化呈“S”型曲綫。不同生育期養分吸收量與植 株幹物質累積量的趨勢一致。
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; A3 _4 e+ K- v1 c但是，不同植物，甚至同一植物氮、磷、鉀養分的吸收高峰並不一致。在一年生作物的一生中，對養分的要求常有兩個極其重要的時期，這就是作物營養臨界期和作物營養最大效率期。
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作物在生長過程中常有一個時期，對某種養分的需要量雖然不多，但很迫切，缺乏這種養分對生長發育有很大的影響，導致嚴重减産，在過了這一時期後再供給這種養分，也難以彌補，這個時期叫營養臨界期。另外，作物還有一個吸收養分數量最多，增産作用也最爲顯著的時期，叫做營養大量吸收期或營養最大效率期。
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- _$ I( W  z) s% @6 f6 I& h$ {營養臨界期與營養大量吸收期往往不在一起。營養臨界期多在作物生長發育的轉折點，營養大量吸收期多在作物生長發育的旺盛期。
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8 ?  W; P9 D5 k3 e$ y例如大多數作物的磷素營養臨界期在幼苗期，此時種子中貯存的磷已將近用盡或已經用盡，迫切需要從土壤中吸收磷，但此時作物根系小，吸收能力弱，如果土壤中速效磷供應不足，幼苗生長受抑制，若能有效在此階段提供足夠的有效性磷肥，或利用土壤微生物溶磷菌增加臨的有效性。接種菌根菌可增加根部吸收效益及提高磷肥的效益，這也是能快速提升磷肥效益的方法。
水稻初期磷肥不足容易造成分蘖少，生長慢，形成“老苗”現象。因此應當用水溶性磷肥做基肥或接種微生物。玉米在出苗後一星期進入需磷臨界期，此階段為磷肥供應的關鍵時刻。
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' a9 i7 r( T. A! p  s! S4 C作物的氮素營養臨界期晚於磷素營養臨界期，往往在由營養生長（長枝長葉）轉向生殖生長（開花結果）的時期。例如水稻是在分蘖期和幼穗分化期(這兩個時期都是氮素臨界期)，這時供給充足的氮素有利分蘖和形成大穗，此時增產效果相當明顯。玉米的氮素營養臨界期是穗分化期，棉花是在現蕾初期。
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6 I! K3 z$ a0 a" N$ D鈣肥，在作物結果初期需求量相當大，此一階段若鈣肥供應不足，將造成作物缺鈣，往後再補充則效果相當有限。芒果於小果期吸收所有的鈣，供果實全階段成長所需的鈣，小果期鈣補充不足造成芒果缺鈣。

7 V. g  }, p% j& m+ h  _/ Y營養最大效率期(大量吸收期)都在作物生長的最旺盛期。例如水稻在分蘗後到抽穗，玉米在喇叭口到抽雄蕊。這時滿足作物養分的需要對提高産量非常顯著，可發揮作物增産的潜力。但是，有時同一作物的不同養分最大效率期是不同的。例如甘薯生長前期氮素營養的效率高，在塊根開始膨大後，則以磷、鉀營養的效果好。瞭解作物營養吸收的階段性，對確定施肥時期和肥料種類有重要的指標作用。

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本文已刊於：神農廣播雙週報245期（97年3月20日出版）