其中D为分子扩散系数；S为传输的距离；V为与表面积As相接触的溶液容积。至于化学控制反应，与一般的化学反应机制是相同的，在此不予赘述。

　　2.根系提取

　　植物根系摄取土壤中的营养元素，是一个更为复杂的过程，它包括了图9－26所示的各种形式。

　　图9－26中所标明的数字，分别表示：(1)接触交换；(2)液—液扩散过程；(3)随水流的移动；(4)交换吸附；(5)主动吸收；(6)表面扩散；(7)补充过程。

　　根在土壤中摄取养分元素的各种途径，从目前来看，对它们的认识和分析还是不大深刻的。总的来说，可以归纳为两大类：一是直接交换过程；二是离子交换过程。后者是大量的、普遍的。养分离子从土壤颗粒向根系的移动，除了通常的扩散作用外，也可以通过土壤中的水分运动被携带至植物根部。这种水分运动的原因，主要是与植物的水分蒸腾作用直接有关。一些研究者认为，植物通过气孔向大气中的水分蒸腾量与所吸取的养分元素之间有很好的关系。根的这种被动吸收，恰好说明了土壤—植物—大气之间作为整体的统一性，它联系着地理环境中有关各相、各态和复杂的物质运动状况。

　　瓦尔凯尔和巴拜尔曾经利用同位素放射自显技术，研究了锶—90的移动规律，表明了沿着植物根系形成了明显的水分梯度。根据他们的综述，到达根表面的离子总数量，主要是由4种形态构成的。这4种形态的传输过程，基本上反映了植物根系对于养分元素吸收的主要途径。

　　式中J为单位时间到达单位根表面的总离子数；D1为离子在土壤溶液中的扩散系数；D2为离子在土壤颗粒表面上移动的扩散系数；C1为土壤溶液中的离子浓度；C2为土壤颗粒表面上可移动离子的浓

　　a为其它的补充因子。

　　上式中等号右边的第一、二项，主要取决于各自的扩散系数及相应的浓度梯度；第三项与植物的蒸腾作用直接有关，取决于土壤中的水分梯度以及水溶液中的离子浓度。以上3项中的任何一项，在特定条件下，均可能成为根系吸收养分元素的主导因子，并可单独达到掩盖其它两项的程度。看来水趋向植物根部的流动所引起的养分元素摄取和由于浓度梯度存在而产生的扩散作用，都具备某种程度的重要性。

　　一旦远处的养分元素接近于根系表面，则此种近根处离子向根表面移动的机制，主要是通过离子交换。离子交换的方式，目前有两种假定，一种是通过液相间接交换，即根系的代谢产物——碳酸与近根土壤溶液中的阴、阳离子进行交换；另外一种即是直接交换，不需要液体作媒介，与根系直接接触土壤表面时的摄取一样。珍尼在1939年曾经提出过这种直接接触假说，即离子直接由土壤固体颗粒表面与根系表面二者扩散层的“振荡容积”相重迭，离子可以在土壤颗粒表面的双电层内扩散，并通过根系吸收造成浓度梯度，使离子可能顺利地从土壤颗粒表面迁移至根部。

　　后来，珍尼与格拉塞尔等又详尽地描述了铁离子的交换模式，模拟了根系表面与土壤颗粒间直接接触交换的过程。在他们的试验条件下，绝大多数铁离子与植物根系直接接触时，是以阳离子接触交换的形态，通过细胞壁的多孔体而被摄取的。这种交换的方式，找不出更多的证据予以确认，但也找不出更多的反证予以否定，因此它仍然作为一种解释的理论被列于下：
　　本文标题：土壤—植物系统(4)
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