植物如何进行矿物质代谢

人在喝水的时候，把水里面的溶解物质也一起喝下去了。植物“喝水”的时候，是否把溶解在水里面的矿物质也顺带喝下去了呢？问题不是这么的简单。事实上，植物对矿物质的吸收和对水分的吸收，是两个相对独立的过程。植物对水分的吸收，是依照水势的高低顺序而进行的一个“被动”的过程，而植物对矿物质的吸收，则是具有选择性的，是一个可以逆着浓度梯度的“主动”的过程。

植物根系的呼吸作用产生CO2，它与水分子作用以后可以形成－HCO3和H＋。这两种附着在根毛细胞表面的正、负离子，可以与土壤溶液中的矿物质正、负进行交换，这个过程称之为交换吸附。吸附到根毛细胞表面的矿质离子，在载体的帮助下，有选择地被吸收到细胞的内部。其中，金属离子以离子状态向上运输；P元素主要以正磷酸根离子向上运输；N元素主要以氨基酸和酰胺的形式向上运输，少量以硝酸根离子运输；S元素主要以硫酸根离子向上运输。

植物根对离子的选择性吸收，会导致被吸收的盐类对环境影响的改变。如铵盐，由于其正离子被吸收得多，负离子被吸收得少，被交换下来的H＋也相对较多，因而使环境有变酸的趋势，这类盐就是生理酸性盐；而硝酸盐，由于其负离子被吸收得多，正离子被吸收得少，被交换下来的－HCO3也相对较多，因而使环境有变碱的趋势，这类盐就是生理碱性盐；硝酸铵，由于其正、负离子被吸收得差不多，被交换下来的－HCO3与H＋也差不多，因而使环境的酸碱度保持稳定，这类盐就是生理中性盐。生产上长期使用化肥（NH4）2SO4会导致土壤的板结，这是一个重要的原因。

植物与动物类似，也需要营养均衡，如果对矿质“偏食”，就会导致营养不良，这就是单盐毒害。如小麦放在CaCl2或NaCl溶液中培养，其根系的生长就会受到抑制；而放在两种盐的混合液中培养，这种抑制就会缓和；当放至KCl，CaCl2和NaCl三种盐的混合液中培养的时候，根系的生长就完全正常了。

植物体内矿质的分布，主要依据这些矿质是否可以被再利用。可再利用的元素，以离子或不稳定化合物的存在，需要的时候可转移至其他部位循环利用。如N，P，Mg，K，Zn等，其中以N，P最为典型。当植物缺乏这类元素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛的部位，所以衰老的叶片出现相应的缺素症。不可再利用的元素，以难溶解的稳定化合物形式存在，难以循环利用，如Ca， B，Cu，Mn，S，Fe，其中以Ca最为典型。这些元素在老叶中的含量高于幼叶中的含量，缺乏这些元素，幼叶或新生组织会表现出相应的缺素症。明白这一点，在植物种植、尤其在家庭养花方面具有非常实用的指导意义。在我们做绿色植物的浸渍标本的时候，需要将植物的绿色部分置于Cu2SO4溶液中煮一段时间，目的就是让Cu元素取代Mg元素在叶绿素卟啉环中的位置，维持结构的稳定，从而使绿色能够长久保存。

在北魏时期的《齐民要术》之中，就载有“美田之法”，即为施肥的技术。在当今的农业生产中，施肥已经成了不可或缺的措施。各种功能肥料不断被开发出来，施肥的技术也不断改进。同时，由于人们对矿物质营养的深入了解，采用营养液来进行无土栽培在设施农业中已经非常普遍。