根阳离子交换量root cation exchange capacity植物根组织具有可交换阳离子的数量。国际上通用以英文CEC表示。由于根组织的表面是以负电性占优势,其电荷来源主要是由细胞壁组成分的果胶质和埋藏于其间的蛋白质等羧基的解离,以及原生质膜所产生的恒定负电荷。因而在细胞组织的表面形成双电层,其扩散层中的阳离子群可以与土壤表面和土壤溶液中可交换的阳离子进行交换。这种根系的阳离子交换性能可以用根的阳离子交换量为指标进行测定。 植物根的CEC与吸收矿质养分的能力有关。主要与植物地上部的阳离子总量 (Ca2++Mg2++K++Na+)呈正相关,其中Ca2+、Mg2+的吸收对根的CEC有较大的依赖性,其次与根中阴离子总磷量也有一定的相关性。但是,对K+吸收的影响要小得多。 作物吸钙的能力是影响难溶性磷酸盐中磷有效性的主要因素。根CEC较大的作物,对难溶性磷酸盐具有较大的吸收能力,这是因为它们对钙的结合能力较强。因此,可以利用难溶性磷酸盐吸收中植株CaO/P2O5的比率来衡量这一能力。 某些作物如甘蔗、韭菜不同品种的CEC与产量有关,其幼苗根的CEC与产量呈正相关,并可利用根的阳离子交换量作为衡量产量的一个相对指标。对于选育品种也是有参考价值的。然而由于影响产量形成的因素极为复杂,尤其是以籽实为产量的作物则产量与根CEC之间并无明显的规律性。 影响根CEC的因素 植物种类或品种间根CEC不尽相同。双子叶植物根的CEC通常大于单子叶植物(表)。这是与它们根细胞壁内果胶的自由羧基含量不同有关。但是,也都随植株生长时期的增长而减小。 作物根(干根)的CEC与果胶质羧基含量的关系(c mol/kg)
| 作物名称 | 果胶中总 羧基含量 | 果胶中自由 羧基含量 | 根CEC | 小 麦 玉 米 大 豆 烟 草 番 茄 | 25 34 60 49 72 | 18 24 38 49 56 | 23 29 54 60 62 |
植物根中总氮和蛋白质含量影响根CEC。因此,氮肥用量不同,直接影响根内蛋白质含量和根的表面积,尤其是影响新生根的活性表面积,根的阳离子交换量也就随之变化。 此外,介质中有害元素的浓度也影响根CEC。如酸性土壤中锰浓度过高,可使根CEC下降。NaCN、NaN4和NaAsO3的存在也将导致根CEC降低。 测定方法 经典的方法是应用0.01摩尔/升HCl浸泡根系或透析制成H质根,然后用1摩尔/升KCl取代交换性H+,用0.01摩尔/升KOH滴定或pH计测定解吸的H+量,计算成每100克干根或鲜根的H+毫克当量数。此外,也可以应用放射性元素如45Ca测定根阳离子代换量。 |