植物与土壤中的互动关系

土壤与植物的基本关系

本章的目的是讨论土壤中离子交换现象，同时探讨关于土壤溶液中离子的运移及其被吸入根细胞的机理。离子交换是可逆过程，一种吸持在固相上的阳离子或阴离子可与另一种液相中的阳离子或阴离子发生交换。若使两个固体接触，其接触面上也发生离子交换。在阳离子交换和阴离子交换这两种过程中，一般认为前者更重要，因为大多数农业土壤保持阴离子的能力远逊于保持阳离子的能力。阳离子交换的性质是区别土壤与其他植物生根介质的主要特征。

第一节 阳离子交换

一、阳离子交换的概念

土壤由三种状态的物质组成：固体、液体和气体。土壤中的固态物质由有机物和无机物组成。有机组分包括处于各个分解阶段的植物和动物残体，其稳定部分通常称为腐殖质。

土壤固相的无机组分由不同粒径的原生和次生矿物组成。土壤离子交换是在有效粒径小于20毫微米（μm）的有机物质和矿质组分上进行的。这些颗粒包括部分粉粒和全部粘粒（小于2μm的部分）以及胶体有机质。

因为阳离子带正电荷，故其附着于带负电胶体颗粒的表面。有机组分中，其位点由某些功能团，尤其是羧基（-COOH）和酚基（-C6H4OH）上的H+解离生成。在pH值低于7时，许多羧基会解离，在功能团所在部位留下负电荷，如以下方程式所示：

-COOH ←→ COO- + H+

估计腐殖质中负电荷的85%~90%都由这两种功能团生成。另两种功能团，烯醇（-COH=CH）和酰亚胺（=NH）也为有机质提供负电荷。

无机粘粒组分的电荷一般有两个来源。一个是蒙脱石等层状硅酸盐矿物的同晶置换；另一个是硅氧四面体平面破裂边缘上连接硅原子的羟基（-OH）和层状硅酸盐矿物晶层暴露的AlOH基脱去质子造成的。

同晶置换形成的电荷由于硅或铝原子被一个几何形状相同但电荷较低原子取代所致（如Mg2+取代Al3+，或Al3+取代Si4+）。由此产生的负电荷相对均匀地分布在片状粘粒上。同晶置换主要发生在层状硅酸盐矿物结晶过程中，而且一旦产生电荷，不再受以后环境变化的影响。同晶置换形成的电荷是土壤的永久电荷。

浅谈土壤微生物与植物的关系

内蒙古师范大学生命科学与技术学院 刘宇宁

摘要：土壤中生活着丰富的微生物类群，是一个重要的生物地下宝库。土壤微生物是土壤中的主要分解者，对环境起着天然的“过滤”和“净化”作用，在自然生态系统的功能发挥和维持能力方面极其重要。植物、土壤和微生物相互作用，构成了一个植物-土壤-微生物的有机整体。本文从植物根际有益微生物、根系分泌物、植物种植模式等方面，探讨土壤微生物与植物的关系，以期为今后农业生产、森林植物保护、植被恢复、污染土壤修复等环境治理提供参考。

关键词：土壤微生物；植物；关系

在陆地生态系统中，植物是生产者，土壤微生物是分解者，植物将光合产物以根系分泌物和植物残体形式释放到土壤，供给土壤微生物碳源和能源，微生物则将有机养分转化成无机养分，以利于植物吸收利用。根际微生物被认为是土壤微生物的子系统，影响着植物定植、生长和群落演替。植物通过其根系产生的分泌物影响根际微生物的群落结构。土壤微生物和植物共同作用在污染土壤的生物修复方面发挥着巨大作用。

1 植物根际有益微生物

植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。这些微生物可以通过各种途径，促进植物定植、生长和发育。根据根际有益微生物主要作用可以将其分为植物根际促生微生物PGPM（Plant growth promoting micribiology）和生防微生物BCA（Biological control agents）两大类。

1.1 植物根际促生微生物 PGPM

植物根际促生微生物可界定为在一定条件下自由生活在土壤、根际、根表对植物具有直接促进作用的土壤微生物，主要包括细菌中的根际促生菌和菌根真菌。根际促生菌指根际对作物有益的细菌，主要包括固氮微生物、根瘤菌、沙雷氏菌属等20种属。

1.2 植物根际生防微生物 BCA

根际生防微生物指通过产生一些抗菌物质抑制病原菌在植物根际定殖和发展，同时也能够诱导植物系统对病原菌和外界不良条件产生一定抗性，从而间接促进植物生长的一类根际微生物。只有生防微生物定殖菌数达到有效水平，才能在植物根际同病原菌竞争，防止病原菌对植物的侵害。继续从土壤和植物根际筛选生防微生物，并通过生物工程、细胞工程等手段进行改良从而获得高效生防微生物，并将其商品化是我国学者在该领域仍需深入研究的关键问题。

百度文库 - 让每个人平等地提升自我

1 植物与土壤的关系简介

1. 土壤的生态意义

土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质。它提供了植物生活必需的营养和水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所。由于植物根系与土壤之间具有极大的接触面，在土壤和植物之间进行频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是植物的一个重要生态因子，通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。

2. 土壤的物理性质及其对植物的影响

（1）土壤质地和结构 土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂（直径~）、细砂（~）、粉砂（~）和粘粒（以下）。这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。

土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。它可分为微团粒结构（直径小于）、团粒结构（~10mm）和比团粒结构更大的各种结构。团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥百度文库 - 让每个人平等地提升自我

土壤和植物中重金属元素含量与土壤性质关系探讨李红英1,潘　平2,安晓骥1,余世同3(1.宁夏大学化学化工学院,宁夏银川　750021;　2.宁夏农业勘查设计院;　3.宁夏气象局)摘要:为了了解土壤中重金属元素的含量及土壤性质与植物对该元素的吸收累积关系,对土壤及植物中重金属元素Cu,Zn,Pb,Cr,Cd及土壤pH值和土壤有机质含量进行了分析测定,并对所得数椐进行了多因素回归分析。结果表明:小麦和玉米中的重金属元素Cu,Zn,Pb和Cd含量与土壤中该元素及土壤性质间有较好相关性(R2>0.7)。关键词:重金属元素;　土壤性质;　多因素回归分析中图分类号:X502 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2007)04-0014-02 土壤中有害重金属元素含量的高低在某种程度上反映了植物对该元素的吸收累积程度,但这并不意味着土壤中重金属元素含量越高植物对该元素的吸收积累越多。土壤中有害重金属元素能否被植物所吸收,主要取决于含该元素矿物的有效态(有效性),而重金属元素的有效性受到多种因素影响,包括土壤类型,土壤环境的pH、有机质含量和金属元素化合物种类及作物种类等。上述条件发生改变将影响土壤对有害金属元素的吸附和解吸能力,影响有害金属元素的型态及金属矿物在土壤溶液中的溶解度,从而直接影响植物对有害金属元素的吸收[1]。我国现行的土壤污染评价标准评判土壤中有害金属元素是否超标,是以土壤中金属元素总含量为准,未考虑影响植物吸收的许多其他因素。即如果土壤中有害重金属元素总含量超过标准规定值,该土壤被认为是受有害元素污染,不适宜种植农作物。笔者对宁夏红寺堡土壤及主要作物小麦和玉米中Cu,Zn,Pb,Cd和Cr含量,土壤pH值及土壤有机质含量进行了分析测定,以了解植物中金属元素含量和土壤金属元素含量及土壤性质的关系。1　材料与方法1.1　试样采集及制备1.1.1　小麦和玉米样品　采样点选在红寺堡新灌区,随机分布。多点混合采集小麦穗部和成熟玉米约2kg,自然晾干,脱粒。用去离子水冲洗3～4次,在40℃恒温下烘干,粉碎后过100目筛,供分析植物中微量元素含量备用。共采集植物样20个。1.1.2　土壤样品　土壤样品在作物收割后采集,采样深度0～20cm,以梅花形5点混合法采集约1kg。去除杂质,在室温下风干,粉碎研磨后根据分析项目不同,分别过100目、60目和20目筛,用于测定微量元素Cu,Zn,Pb,Cd,Cr含量,土壤有机质含量及土壤pH值分析测定。土壤样共40个。1.2　测试项目及分析方法1.2.1　土壤及小麦中Cu,Zn,Pb,Cd和Cr含量测定　Cu,Zn,Pb和Cd采用原子吸收分光光度法测定其含量[2～6];Cr含量采用二苯碳酰二肼分光光度法测定[7]。1.2.2　土壤有机质的测定　重铬酸钾∃硫酸溶液氧化土壤有机碳,多余的重铬酸钾用硫酸亚铁标准溶液滴定[8]。1.2.3　土壤pH值测定　采用电位法测定土壤pH,水土比1∶1[8]。1.3　数据分析数据处理用SPSS统计软件进行。2　结果与分析2.1　作物中重金属元素含量特征由表1看出:小麦和玉米子粒中重金属元素Pb,Cd和Cr含量有一定差异,Cu和Zn含量差异较大。Pb,Cd,Cu和Zn在小麦中的含量大于玉米的。这表明植物对重金属元素的吸收富集与植物的种类相关。小麦子粒中重金属元素含量最高为Zn,在11.3～29.0mg.kg-1之间,含量最低为Cd,在0.0104～0.0136mg.kg-1之间。玉米子粒中重金属含量最高也是Zn,在11.2～19.0mg.kg-1之间,含量最低为Cd,在0.0096～0.0152mg.kg-1之间。2.2　土壤中重金属元素含量特征及土壤有机质和pH分析测定结果土壤中重金属元素含量及土壤有机质和pH分析测定结果见表2。可以看出:同一元素在小麦地土壤和玉米地土壤中含 表1 小麦和玉米子粒中重金属元素含量mg.kg-1测试项目PbCdCrCuZn小麦n1010101010平均值0.0660.0120.0984.8318.6最大值0.0820.01360.1185.8829.0最小值0.0590.01040.0744.3811.3标准差0.0060.00110.0140.465.1变异系数(%)9.69.114.39.527.