導語:植物對鎂的吸收:土壤鎂含量狀況和土壤中鎂與其它離子的關係
植物根系吸收鎂,首先鎂主要以質流方式到達根系表面,通過質外體途徑進入內皮層,在載體的攜帶下跨膜進入細胞內,以共質體途逕到達根系中柱,從而完成鎂由外界溶液到根系中柱的吸收過程。植物對鎂的吸收主要分兩個階段,空間吸收和跨膜吸收。吸收開始階段,鎂離子從外界進入根系自由空間,這個過程與外界離子濃度、溫度及根系活性等因素密切相關。根系對鎂的吸收量主要取決於跨膜運輸過程中載體的活性,離子與載體的結合在根系營養吸收過程中起著極其重要的作用。
土壤中鎂豐缺程度受多種因素影響,如土壤母質、風化程度、淋溶作用和氣候。發育於砂巖、頁巖和花崗巖的土壤含鎂較少,發育於火成巖的土壤含鎂較多。土壤中的鎂大量存在於矽酸鹽類礦物中,如角閃石、黑雲母、輝石等。除矽酸鹽類礦物外,碳酸鹽類礦物如菱鎂礦、白雲石、方解石也富含大量的鎂。一般來說,土壤母質風化程度越高,鎂含量也越豐富,矽酸鹽類、碳酸鹽類礦物容易風化,因此以這兩類母質為主的土壤具有較高的鎂含量。我國從南到北土壤全鎂含量約為0.5~40 g kg ,平均含量為5 g kg 。
高溫多雨的氣候條件下,土壤中的鎂礦物易風化,鎂素易隨降水淋失。由於土壤中Mg2+易發生淋洗作用,因此高度風化的酸性和砂質土壤一般缺鎂。土壤鎂含量除受氣候分布影響外,還與土質類型有關,一般來說,粘土大於壤土大於砂土。土壤中鎂以有機和無機兩種形態存在,無機態中交換態鎂和水溶態鎂是土壤中有效鎂的主要形態。其中無機態為主要存在形式,包括礦物態鎂、代換態鎂和水溶性鎂。後兩者稱為土壤中的有效性鎂,約佔鎂總量的5%左右,是衡量土壤中鎂豐缺程度的重要指標。
我國南方酸性土壤中有效鎂含量在0.007~0.267 g kg ,北方石灰性土壤含量在0.1~0.6 g kg ,所以一般認為南方酸性土壤缺鎂,北方石灰性土壤並不缺鎂。植物吸收鎂主要來自土壤水溶性和交換性鎂,非交換態鎂是土壤儲備鎂庫,在一定條件下也會發生轉化供給植物吸收。土壤中鎂吸收主要決定於Mg2+生物有效性,而影響土壤中Mg生物有效性的因素很多,主要包括有效鎂的含量和植物對鎂的吸收。土壤有效鎂含量受土壤全鎂含量、質地、酸鹼度、陽離子交換量和土壤膠體種類的影響;根系對鎂的吸收利用效率主要決定於土壤中鎂的含量和形態及植物根系本身的吸收特性。土壤中鎂的豐缺、有效性、鎂與其它離子的關係都直接影響植物的鎂的吸收。
土壤中鎂與其它離子間存在著複雜的相互作用,對石灰性土壤來說,儘管土壤中鎂含量豐富,但土壤中Ca與HCO 含量較多,Ca、Mg間的競爭作用導致鎂易損失。對鹼性土壤來說,Mg易於CO 結合形成MgCO沉澱從而降低了鎂的有效性。Ca/Mg比值也是作物土壤有效鎂診斷的重要指標。土壤中交換態Ca/Mg比值一般要求在6.5左右,若大於7時則容易出現缺鎂現象。
儘管Mg離子半徑較小,但水合半徑較大,土壤膠體對其吸附力較弱,Mg陽離子交換能力較弱,因此土壤中Mg2+與多種陽離子如K、Ca、NH4易發生移動,Mg2+的淋溶損失也更大。土壤中交換態K/Mg比值也是作物土壤有效鎂診斷的重要指標,當土壤交換性K/Mg比值在0.67~1.40範圍內,土壤供鎂適宜。當K/Mg比值大於1.4時,土壤供鎂不足,植物易發生缺鎂問題。
氮的不同形態與Mg間也存在不同的作用,土壤中硝態氮對Mg2+有協同作用,但銨態氮對Mg有抑制作用。土壤中過多的Al明顯抑制植物對鎂的吸收,同時增加介質中鎂濃度可減輕或消除鋁毒害。可見,鎂與多種離子間均存在著不同關係,因此鎂的生物有效性與離子平衡關係密切相關。