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    目前被確定和公認的植物必需營養元素有17種，它們分別是：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼、氯、鎳。習慣上按照植物體干物質中的元素含量，把這17種元素劃分為大量元素、中量元素和微量元素。一般把元素含量大于1/100的稱為大量元素，含量大于1/1000的稱為中量元素，而含量小于10000的稱為微量元素。按照這樣分類，大量元素有碳、氫、氧、氮、磷、鉀，中量元素有鈣、鎂、硫，微量元素包括鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯、鎳。此外，還有許多元素未被證明是一般高等植物的必需營養元素，但對某種特定植物可能是必需的，或者對其生長發育有刺激和促進作用，這些元素被稱為有益元素。當前被認為有益的元素有硅、鈉、硒、鈷和稀土元素。

    某一元素是否是植物必需的營養元素，有以下3條標準：

    ①它必須是植物完成整個生活周期所不可缺少的，即這種元素的缺乏會導致植物不能完成它的生活周期。

    ②缺少該元素時植物會表現出特有的癥狀(缺素癥)，從而影響植物的生長發育，唯有補充該元素后才能恢復或預防。

    ③該元素必須直接參與植物的有益作用，而不是間接地起改善環境的作用。

    根據以上標準可知，所有的必需元素都會直接或間接影響根的生長發育。而根據現有研究顯示，氮、磷、鈣、鋅是影響根系生長最關鍵的四種元素。

    氮對根系生長的影響

    氮元素的含量對根系有一定的調控和局部刺激作用，可增加根系的冠幅和干重量。在配合適量的氮肥情況下，可以促進根系生長。比如，水稻秧苗發根明顯受氮素水平的影響，因為秧苗發根主要取決于秧苗莖上根原基的數量，而根原基的分化與根細胞的增長，都需要蛋白質、核酸等含氮化合物的供應。研究結果表明，莖稈基部含氮量大于1%時,不斷長出新根；小于1%時，則新根停止萌發；如果含氮量在0.75%以下，老根也停止生長。因此，在缺氮的土壤上施用氮肥，對促進根的發育和伸長是必要的。小麥苗期適量追施氮肥可促進根的生長，增加次生根條數、根的干重和根系的活力。

    磷對根系生長的影響

    磷對根生長的影響，主要不是表現在根重的變化上，而是表現在單位根重有效面積的差異。在低磷條件下，根的半徑減小，單位根重的“比表面積”增加，從而提高根系對磷的吸收，這是作物對磷的一種適應性調節。磷能促進根生長點細胞的分裂和增殖，苗期磷素營養充足，次生根條數增加，小麥在越冬前施磷肥，越冬后，次生根條數比不施磷的可增加1倍，隨著生育期的推進，次生根對水分和養分的吸收起重要作用。

    鈣對根系生長的影響

    鈣多集中在生長成熟的部位，幼嫩部位含量較少，并且鈣在植株體內移動難度較大，一旦缺乏時缺鈣的表現首先發生在幼嫩部位，如果實臍部、頂端生長點、莖、根尖生長點等，導致生長點的分生組織生長漸弱，進而腐爛壞死。鈣能穩定細胞膜，穩固細胞壁結構，同時參與信息傳遞，促進細胞產生與信號相對應的生理反應，如細胞分裂、物質合成等。在根中，鈣能促進根尖細胞壁和細胞膜結構穩定，促進根系下扎。

    鋅對根系生長的影響

    鋅是植物合成生長素前體物的重要養分，對生長素的合成影響很大。生長素（吲哚乙酸）不僅是能夠促進莖尖生長點的生長，更多是促進根尖生長點的生長，研究表明，植物根系中的鋅含量要高于地上部分，當鋅供應充足時，可在根系中積累。當鋅缺乏時，葉片失綠是最明顯的表現，其次是葉片變小、節間縮短，植株生長受到抑制。但同時根系生長也會受到嚴重抑制，從而表現根系長勢弱，吸收能力差等，最終導致植株營養不良。

其他元素根系生長的影響

    鉀元素：鉀對作物根系生長有明顯影響。鉀素營養不良，小麥次生根的條數、長度及玉米須根的形成均顯著減少，水稻根系中白根減少,黑根增多，根系活力下降。鉀素營養良好能促進水稻中核糖核酸的合成，加速稻根中乙醇酸循環,產生更多的過氧化氫。鉀還能提高過氧化氫酶的活性，增強水稻根系供氧量，在其周圍形成氧化圈,抑制還原性物質的形成。另外，鉀可減少稻根的分泌物使微生物的活動降低，土壤中氧的消耗相對減少，從而提高了土壤的Eh值。上述種種，都為根系生長創造了良好的環境條件，必然有利于作物的生長。

    硼元素：硼能使作物的根尖和莖生長點等分生組織正常生長，促進主根和側根生長，根體積增大,同時也能提高根瘤菌的固氮能力。缺硼根短粗且顯褐色。硼還與醇類、糖類以及其他化合物形成過氧化物，從而改善作物根部氧氣的供應。

    錳：缺錳側根幾乎完全停止生長，錳對根細胞的伸長作用大于分裂作用。

    鉬：增加根系養分吸收和運輸速率。參與根瘤菌的固氮作用，對花生、大豆等根瘤作物是必不可少的營養元素。

    根系對營養元素的影響

    根際及根際效應對養分的吸收和活化也具有重要意義。在某些特殊情況下，根系會分泌專一性的分泌物，如禾本科植物缺鐵時，根系會分泌大量的麥根酸等高鐵載體，以增加鐵的有效性和植物對鐵的吸收。其實根系分泌物對營養元素有多種作用：（1）活化土壤養分，如蘋果酸、檸檬酸、麥根酸等通過酸化土壤、改變氧化還原電位、螯合等方式，增加土壤中的磷、鐵、錳、銅等養分的有效性及移動性；（2）抵御過量的鐵、鋁、錳以及重金屬元素對根系毒害作用，如粘膠中的高分子有機物對有毒元素有明顯的阻滯作用；（3）根系分泌物還能為微生物繁殖提供能源與碳源，大幅度增加根際微生物數量與活性，間接影響養分的有效性。

    此外，像菌根（是一種分布最廣的微生物與高等植物之間的聯合共生體）這種特殊的根系形態，在多數情況下，菌根增加寄主對磷的吸收和改善磷營養，促進寄主生長和增加產量。此外，菌根還可以增加鉀、鐵、鋅、鉬和銅等元素的吸收。