根系離子交換吸附現象

A. 植物對礦質元素的主動吸收過程

植物對礦物元素的主動吸收過程是利用代謝能量逆著濃度梯度吸收實現的。

主動吸收需要轉運蛋白的參與。轉運蛋白有通道蛋白和載體蛋白之分。載體蛋白又分為單向運輸載體、同向運輸載體和反向運輸載離子也可以離子泵(質子泵和鈣泵)跨膜運輸。

3、直接功能性 這種元素對植物生長發育的影響必須是該元素直接作用的效果，而不是由於該元素通過改變土壤或培養基等條件所產生的間接效果。

B. 交換吸附的特點

這種交換吸附不需要代謝能量，吸附速率很快，當吸附表面形成單分子層就達到極限，吸附速率與溫度無關。因此，它是屬於非代謝性的。
離子交換後，鹽類離子吸附在根細胞的表面，為根系進一步吸收離子做了准備。而根系附近土壤溶液中的陽離子和陰離子，又會從較遠處得到進一步的補充。交換吸附不需要消耗代謝能量，與溫度無關，發生的速度也很快。是屬於非代謝性的。農業生產上及時中耕，防止土壤板結，其作用之一就是促進根系的呼吸，以大量產生可供交換的氫離子和碳酸氫根離子。

C. 離體根對銨離子的交換吸收實驗原理

實驗原理：植物根系以陽離子交換的方式吸收離子。根部細胞質的蛋白質大分子和原生質膜都帶負電荷，與陽離子（如H 等）結合。當根系浸在鹽類或其他電解質溶液中，陽離子就進行交換吸附，把介質中的陽離子吸附到原生質膜表面上，而將原來結合的H 或K 等陽離子釋放出來，此種交換吸附不需要代謝能量。
植物根部從土壤膠體中吸收鹽類，有間接交換和直接交換兩種方式從根中交換出來，其中K 的量為最多。這種交換過程不僅在根的細胞表面進行，也可能深入到細胞原生質內部。外界介質的pH值也影響著植物根系對離子的交換吸收。
材料選擇和處理：選擇生長正常，根系活力旺盛的水培小麥苗300株，剪下根系，在清水中漂洗一下，吸去表面水分，生成二組，每組稱取鮮重2g，分別放入兩只50ml三角燒瓶中。三角燒瓶加入30ml硫酸銨溶液。另取一隻三角燒瓶，加入30ml硫酸銨溶液，但不放根系，以作較正。上述各組處理貼上標簽。

D. 離子交替吸附作用

離子交替吸附作用主要發生在具有固定電荷的固體礦物表面，無論是陽離子還是陰離子，均可發生交替吸附作用，但目前研究得較多的是陽離子交替吸附作用。離子交替吸附作用的一個重要特點就是，伴隨著一定量的一種離子的吸附，必然有等當量的另一種同號離子的解吸（圖2-5-4）。離子交替吸附作用之所以具有這樣的特點，主要是由於吸附劑通常都具有一定的離子交換容量，因此這里首先對離子交換容量予以討論。

圖2-5-3 有機質表面的負電荷

圖2-5-4 陽離子交替吸附作用圖解

2.5.2.1 離子交換容量

離子交換容量包括陽離子交換容量（CEC—Cation Exchange Capacity）和陰離子交換容量（AEC—Anion Exchange Capacity），我們主要討論陽離子交換容量，它被定義為每100 g干吸附劑可吸附陽離子的毫克當量數。例如，在蒙脫石的結晶格架中，鋁八面體中的三價鋁可被二價鎂所置換，根據測定，每摩爾蒙脫石中鎂的含量為0.67 mol，即蒙脫石的分子式為：Si₈Al_3.33Mg_0.67O₂₀（OH）₄。已知蒙脫石的分子量是734 g，因此這種蒙脫石的陽離子交換容量為：

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在實際中，通常都是通過實驗來測定吸附劑的陽離子交換容量。尤其是對於野外所採取的土樣或岩樣，由於其中含有多種吸附劑，實驗測定往往是唯一可行的方法。陽離子交換容量的實驗測定在多數情況下都是用pH為7的醋酸銨溶液與一定量固體樣品混合，使其全部吸附格位被所飽和，然後用其他溶液（例如NaCl溶液）把被吸附的全部交換出來，達到交換平衡後，測定溶液中Na⁺的減少量，據此便可計算樣品的陽離子交換容量。表252列出了一些粘土礦物及土壤的陽離子交換容量，由表可見，與土壤相比，礦物的陽離子交換容量有更大的變化范圍。

鬆散沉積物的陽離子交換容量受到了多種因素的影響，主要有：

（1）沉積物中吸附劑的種類與數量。例如，我國北方土壤中的粘土礦物以蒙脫石和伊利石為主，因此其CEC值較大，一般在20 meq/100 g以上，高者達50 meq/100 g以上；而南方的紅壤，由於其有機膠體含量少，同時所含的粘土礦物多為高嶺石及鐵、鋁的氫氧化物，故CEC較小，一般小於20 meq/100 g。

表2-5-2 一些粘土礦物及土壤的陽離子交換容量

（2）沉積物顆粒的大小。一般來說，沉積物的顆粒越小，其比表面積越大，CEC值越高。例如，根據一河流沉積物的粒徑及其CEC的實測結果，隨著沉積物的粒徑為從4.4μm增至1000μm，其CEC從14～65 meq/100 g變到4～20 meq/100 g，最終減小到0.3～13 meq/100 g。

（3）水溶液的pH值。一般來說，隨著水溶液pH值的增加，土壤表面的可變負電荷量增多，其CEC相應增加；相反，隨著水溶液pH值的減小，土壤表面的可變負電荷量不斷減少，其CEC也隨之減小。

2.5.2.2 陽離子交換反應及平衡

陽離子交換反應的一般形式可寫為：

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式中：A^m+、Bⁿ⁺表示水溶液中的A、B離子；AX、BX表示吸附在固體表面的A、B離子。上述反應的平衡常數可寫為：

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式中：a標記溶液中組分的活度；{}表示表示吸附在固體表面上的離子的活度。對於水溶液中的離子，其活度可使用表2-1-1中的公式進行計算；但對於吸附在固體表面上的離子，其活度的計算至今還沒有滿意的方法。目前主要採用兩種替代的方法來處理這一問題，一種是Vanselow慣例，另一種是Gaines-Thomas慣例。Vanselow慣例是由Vanselow於1932年提出的，他建議使用摩爾分數來代替式（2-5-7）中的{AX}和{BX}。若固體表面僅吸附了A離子和B離子，在一定重量（100 g）的吸附劑表面A、B的含量（mmol）依次為q_A和q_B，則吸附劑表面A、B的摩爾分數分別為：

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顯然，x_A+x_B=1。這樣式（2-5-7）可改寫為：

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Gaines-Thomas慣例是由Gaines和Thomas於1953年提出的，他們建議採用當量百分數來代替式（2-5-7）中的{AX}和{BX}。若用y_A和y_B分別表示吸附劑表面A、B的當量百分數，則有：

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同樣，y_A+y_B=1，這樣式（2-5-7）變為：

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目前，這兩種慣例都還在被有關的研究者所使用，各有優點，互為補充。事實上，離子交換反應的平衡常數並不是一個常數，它往往隨著水溶液的成分、pH值及固體表面成分的變化而變化，因此許多研究者認為將其稱為交換系數（Exchange Coefficient）或選擇系數（Selectivity Coefficient）更合適一些（Appelo，1994；Deutsch，1997；Benefield，1982；Kehew，2001）。

若已知兩種不同離子與同一種離子在某種吸附劑中發生交換反應的交換系數，則可計算出這兩種離子發生交換反應的交換系數。例如，若在某種吸附劑中下述反應：

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交換系數分別為K_Ca-Na和K_K-Na，則在該吸附劑中反應：

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的交換系數為：

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這是因為（以Vanselow慣例為例）：

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故有：

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表2-5-3列出了不同離子與Na⁺發生交換反應的交換系數（Vanselow慣例），據此便可按照上述的方法求得這些離子之間發生交換反應時的交換系數。

需要說明的是，在表2-5-3中，I離子與Na⁺之間交換反應的反應式為：

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表2-5-3 不同離子與Na⁺發生交換反應時的交換系數

其交換系數的定義式如下：

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【例】在某地下水系統中，有一段含有大量粘土礦物、因此具有明顯陽離子交換能力的地段，假定：

（1）該地段含水層的陽離子交換容量為100 meq/100 g，含水層中的交換性陽離子只有Ca²⁺和Mg²⁺，初始狀態下含水層顆粒中Ca²⁺、Mg²⁺的含量相等；

（2）在進入該地段之前，地下水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度相等，均為10^-3 mol/L；

（3）含水層的孔隙度為n=0.33，固體顆粒的密度為ρ=2.65 g/cm³；

（4）含水層中發生的陽離子交換反應為：

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不考慮活度系數的影響，其平衡常數（Vanselow慣例）為：

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試使用陽離子交換平衡關系計算，當地下水通過該地段並達到新的交換平衡後，水溶液中及含水層顆粒表面Ca²⁺、Mg²⁺濃度的變化。

【解】：設達到新的交換平衡後，含水層顆粒中Ca²⁺的摩爾分數為y、水溶液中Ca²⁺的濃度為x（mmol/L），則這時含水層顆粒中Mg²⁺的摩爾分數為1-y、水溶液中Mg²⁺的濃度為2-x（mmol/L），故有：

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整理得：

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已知含水層的CEC=100 meq/100g，因此對於二價陽離子來說，含水層顆粒可吸附的陽離子總量為50 mmol/100 g=0.5 mmol/g。若用z表示達到交換平衡後1 g含水層顆粒中Ca²⁺的含量，則有：

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以式（2-5-25）帶入式（2-5-24）得：

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為了計算上述變化，需要對1 L水所對應的含水層中Ca²⁺的質量守恆關系進行研究。已知含水層的孔隙度為0.33，顯然在這樣的含水層中，1 L水所對應的含水層顆粒的體積為0.67/0.33（L），相應的含水層顆粒的質量為：

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故吸附作用前後1 L水所對應的含水層中Ca²⁺的質量守恆關系為：

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式中的0.25為吸附作用前1 g含水層顆粒中Ca²⁺的含量（mmol），由式（2-5-27）可得：

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以式（2-5-26）帶入式（2-5-28）並整理得：

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這是一個關於z的一元二次方程，求解該方程可得：z=0.2500627 mmol/g。代z入式（2-5-25）和式（2-5-26）可得達到新的交換平衡後含水層顆粒中Ca²⁺的摩爾分數為0.5001254，水溶液中Ca²⁺的濃度為0.75 mmol/L，故這時含水層顆粒中Mg²⁺的摩爾分數為0.4998746、水溶液中Mg²⁺的濃度為1.25 mmol/L。由此可見，地下水通過該粘性土地段後，盡管Ca²⁺、Mg²⁺在含水層顆粒中的含量變化很小，但它們在地下水中的含量變化卻較大，Mg²⁺從原來的1 mmol/L增加到了1.25 mmol/L，Ca²⁺則從原來的1 mmol/L減少到了0.75 mmol/L。

2.5.2.3 分配系數及離子的吸附親和力

除了交換系數，還有一個重要的參數需要介紹，這就是分配系數（Separation Factor）（Benefield，1982）。對於反應（2-5-6），它被定義為：

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式中c_A和c_B分別為水溶液中A、B離子的摩爾濃度。顯然，若不考慮活度系數的影響，對於同價離子間的交換反應，Q_A-B=K_A-B。式（2-5-29）可改寫為：

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由式（2-5-30）可見，Q_A-B反映了溶液中B與A的含量之比與吸附劑表面B與A的含量之比之間的相對關系。當Q_A-B=1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例等於其在吸附劑表面的比例，因此對於該吸附劑，A和B具有相同的吸附親和力；當Q_A-B＞1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例大於其在吸附劑表面的比例，因此A與B相比具有更大的吸附親和力；當Q_A-B＜1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例小於其在吸附劑表面的比例，因此B與A相比具有更大的吸附親和力。

事實上，即使對於同一陽離子交換反應，其分配系數也會隨著水溶液性質的變化而變化（Stumm and Morgan，1996）。圖2-5-5給出了Na—Ca交換反應的分配系數隨Na⁺濃度的變化。沿著圖中的虛線，Q_Na-Ca=1，這時Na⁺和Ca²⁺具有相同的吸附親和力。但在稀溶液中，例如［Na⁺］=10^-3 mol/L和10^-2 mol/L，Ca²⁺在吸附劑中的比例要遠大於其在水溶液中的比例，因此在這種情況下Ca²⁺具有更強的吸附親和力。隨著Na⁺濃度的增大，Ca²⁺的吸附親和力逐漸減弱，Na⁺的吸附親和力則逐漸增強，當［Na⁺］=2 mol/L時，Na⁺已經變得比Ca²⁺具有更強的吸附親和力。Na—Ca交換反應分配系數的這種變化對於解釋一些實際現象具有重要的意義，根據這種變化，我們可以推斷淡水含水層中通常含有大量的可交換的Ca²⁺，而海水含水層中通常含有大量的可交換的Na⁺。這種變化關系也解釋了為什麼硬水軟化劑能夠選擇性地去除Ca²⁺，同時通過使用高Na⁺濃度的鹵水溶液進行沖刷而再生。

圖2-5-5 溶液中Ca²⁺的含量對吸附作用的影響

根據離子交換反應的分配系數，可以定量地評價離子的吸附親和力。一般來說，離子在土壤中的吸附親和力具有下述的規律：

（1）高價離子比低價離子具有更高的吸附親和力。例如，Al³⁺＞Mg²⁺＞Na⁺；＞。這是因為離子交換反應從本質上說是一個靜電吸引過程，離子價越高，所受到的靜電吸引力就越大，它就越容易被吸附劑所吸附。

（2）同價離子的吸附親和力隨著離子水化半徑的減小而增大。例如，Ca²⁺＞Mg²⁺＞Be²⁺；＞K⁺＞Na⁺＞Li⁺。這是因為離子的水化半徑越小，它越容易接近固體表面，從而也就越易於被固體所吸附。

Deutsch（1997）根據Appelo和Postma（1994）的資料，對二價陽離子的吸附親和力進行了研究，他所得到了吸附親和力順序如下：

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在常見的天然地下水系統中，Ca²⁺和Mg²⁺通常為地下水中的主要陽離子，它們在水溶液中相對較高的含量將使其成為含水層顆粒表面的主要吸附離子，盡管一些微量元素可能更緊密地被吸附在含水層顆粒表面上。但在污染地下水系統中，若吸附親和力更強的Pb²⁺和Ba²⁺的含量與Ca²⁺、Mg²⁺的含量在同一水平上，則含水層顆粒表面的主要吸附離子將變為Pb²⁺和Ba²⁺，這將大大地影響Pb²⁺和Ba²⁺在地下水中的遷移能力。

綜合來講，陽離子和陰離子的吸附親和力順序分別為（何燧源等，2000）：

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可見，陽離子中Li⁺和Na⁺最不易被吸附，陰離子中Cl^-和最不易被吸附。

離子交換對地下水質產生重要影響的一種常見情況就是海水入侵到淡水含水層中。當在沿海地帶大量抽取含水層中的淡水時，海水將對含水層進行補給。初始狀態下含水層顆粒表面吸附的主要是Ca²⁺和Mg²⁺，海水中的主要陽離子為Na⁺，陰離子為Cl^-。這樣入侵的海水將導致含水層中發生下述的陽離子交換反應：

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由於Cl^-通常不易被吸附，也不參與其他的水岩作用過程。所以相對於Cl^-來說，該過程將使得Na⁺的遷移能力降低。

地下水系統中另一種常見的情況與上述過程相反，這就是Ca²⁺置換被吸附的Na⁺，反應式如下：

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人們在大西洋沿岸的砂岩含水層（Zack and Roberts，1988；Knobel and Phillips，1988）以及北美西部的沉積盆地中（Thorstenson等，1979；Henderson，1985）均發現了這種天然的軟化過程。該反應發生的前提條件是：含水層中含有碳酸鹽礦物，CO₂的分壓較高，含水層顆粒中含有大量的可交換的Na⁺。

E. 什麼是土壤離子吸附與交換作用

植物在生活狀態下，根細胞呼吸作用釋放大量二氧化碳，這些二氧化碳溶於土壤溶液生成的碳酸，可以離解成氫離子和碳酸氫根離子，並吸附在根細胞的表面。在土壤溶液中也含有一些陽離子和陰離子。根部細胞表面吸附的陽離子、陰離子與土壤溶液中陽離子、陰離子發生交換的過程就叫交換吸附。離子交換後，鹽類離子吸附在根細胞的表面，為根系進一步吸收離子做了准備。而根系附近土壤溶液中的陽離子和陰離子，又會從較遠處得到進一步的補充。交換吸附不需要消耗代謝能量，與溫度無關，發生的速度也很快。是屬於非代謝性的。農業生產上及時中耕，防止土壤板結，其作用之一就是促進根系的呼吸，以大量產生可供交換的氫離子和碳酸氫根離子。
離子交換
藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。

F. 求解，關於農學的兩個問題

採用無土栽培（霧培、水培、基質培）後，就不存在有機與無機之說，因為不管是土壤的有機栽培還是無土營養液栽培，植物根系只能吸收無機的離子化礦質元素，就是有機肥施入土壤，也是在微生物作用下分解為礦質離子，才能被植物根系吸收利用，有機與無機是一種肥料的形態，植物真正利用吸收的還是離子化的礦質元素，只有帶電的離子或者一些小分子植物根系才能吸收，有機肥的大分子沒有分解植物是無法吸收利用的。植物根系的吸收分為主動吸收與被動吸收，以下就兩種吸收機製作詳細說明。
根系主要吸收無機營養元素，按吸收方式和耗能情況，可以分為被動吸收和主動吸收。
(一)被動吸收
被動吸收包括擴散、質流和截獲。
質流又稱集流或液流。質流吸收主要是由作物的蒸騰液流所引起的，溶液中營養元素隨著水溶液而進入根細胞。
截獲是根系與營養離子接觸，進行直接吸收的方式。截獲吸收量與根系生長量關系很密切，在土壤系統中，作物根系佔耕作層土壤總體積不到2％～3％，故截獲吸收總量是很有限的，但在無土栽培中，截獲吸收總量提高3倍以上。
被動吸收還包括離子交換吸附，它是由根細胞進行呼吸所產生的H+和HCO3-( HCO3-還可進一步電離出H+)，吸附在根系表皮細胞的原生質膜表面上，可能與土壤溶液中的離子或黏土顆粒表面吸附的離子，進行離子交換而被根系吸收，離子交換吸附被認為是擴散、質流和截獲吸收的一種特殊形式。
(二)主動吸收
植物體內離子態的濃度一般比土壤溶液(或營養液環境)中或土壤膠體表面所吸附的離子濃度高的多，但仍能逆濃度梯度吸收，這是需要生物代謝能量的過程。目前關於主動吸收的具體機理及代謝能量被利用方式較為完整的假說有兩種。
1、載體假說該假說認為，生物膜上存在著一些能攜帶離子通過膜的大分子，這些大分子就叫載體。有人認為，載體可能是蛋白質分子，類似變構酶。載體對一定的離子有專一的結合部位，能選擇性地攜帶某種離子通過膜。載體的形成需要ATP，ATP的來源主要是由呼吸作用中糖分解產生的，ADP和無機磷在光合磷酸化、氧化磷酸化的作用下重新獲得能量，又形成ATP。
離子泵假說較好的解釋了ATP酶活性與陽離子吸收的關系，在離子膜運輸過程方面(反向運輸)又與現代的化學滲透學說相符合。另外，離子泵假說在能量利用方面與載體理論基本一致，認為ATP酶本身就是一種載體。
另外，植物根系在吸收無機養分的同時，還可以吸收分子量不大的有機養分，如各種氨基酸、醯胺、磷酸己糖、磷酸甘油酸、核酸和核苷酸以及腐殖酸等。這些有機化合物固然可以被作物吸取，但不是作物吸收利用的主要成分，吸收的數量比起無機成分微不足道。對於有機養分的吸收機制，多數認為是屬於主動吸收，需要載體也需要能量，並具有選擇性。wheeler和Hancheg(1971)等認為，植物細胞也有類似動物的「胞飲作用」，先是原生質膜內凹呈嘴形，把有機分子引入，然後封口，成為細胞的內含物。但一般認為胞飲作用不常見，可能只是在特殊的情況下，如大分子物質，植物細胞才發生胞飲作用，所以不是有機養料吸收的主要途徑。現在已經在生物膜上發現了許多能吸收和轉運有機物質的載體。
通過市場調研，萬庄新肥信息部發現，在中國的多數經濟作物產區，廣大果農、菜農普遍存在增產不增收的現象。以富士蘋果為例，不同的果徑、不同的著色度、不同的口感，在收購價上差別巨大，然而果農往往只關注產量，卻忽略了農產品的品質和商品性能。基於這種情況，萬庄新肥推出了全新拳頭產品——「雲離子」復合肥。
這款改變植物根系營養吸收方式的高科技產品——「雲離子」復合肥料，將植物根系從「被動吸收」轉為「主動吸收」（逆滲透的養分輸送方式），為植物「高品質」、「高產出」提供保障。此產品依據植物營養學界「離子泵」理論，採用ION』S PUMP國際科技前沿領先技術，極大改善植物根系營養吸收能力，顯著提高肥料利用率。「雲離子」對生產環境要求十分苛刻，環境濕度不能高於一定的標准，南方地區濕度過大，無法進行生產，只有最先進的水冷高塔設備才能夠生產。目前全國只有萬庄新肥有生產「雲離子」復合肥的條件和能力，可謂獨此一家，其他廠家沒有同類產品。
「『雲離子』區別於傳統硝基、硫基復合肥，與進口挪威肥相比肥效毫不遜色，而價格卻低很多。」萬庄新肥總經理韓成林說。施用「雲離子」後可助力經濟作物平均增產10%以上，提高肥料利用率至60%，幫助農民種植高端瓜果蔬菜，目前該產品已在山東、河南、河北、廣西、海南等高端果蔬種植區全面開售。
在全面推廣「雲離子」之前，萬庄新肥農化人員在各地的大量試驗證明，這是一款性價比超高的好肥料。萬庄新肥董事長孫海林表示，通過對比試驗，同等條件下，施用44%含量的萬庄「雲離子」復合肥與普通硝硫基51%含量的復合肥相比，農產品不僅產量高，還表現出了上市早、色澤佳、品質好的特點。

G. 怎樣證明植物的根具有吸水的作用這是為什麼

根的主要作用是固定植物體，並從土壤里吸收水分和無機鹽。
根吸收水分和無機鹽的部分主要是根毛。根毛的細胞壁很薄，細胞質緊貼著細胞壁形成一薄層，細胞的中央是一個很大的液泡，裡面充滿著細胞液。這樣的構造是適於吸收水分的。根毛在土壤里的生長狀況，也適於吸收水分。根毛在土壤里跟土粘貼在一起，土粒之間含有水分，水裡溶解著無機鹽，形成了土壤溶液。細胞液和土壤溶液有不同的濃度，在一般情況下，根毛的細胞液總比土壤溶液要濃，在滲透壓的作用下，土壤溶液中的水分能夠透過細胞壁、細胞膜和細胞質進入到根毛的液泡里。土壤里的水分就這樣被根毛吸收進去。土壤里的水分被根毛吸收後，並不停留在根毛和表皮里，而是經過表皮以內的層層細胞，逐步向裡面滲入，最後進入導管，再由導管輸送到植物的其他器官。
根是植物長期適應陸地生活而在進化過程中逐漸形成的器官，構成植物體的地下部分。它主要的功能是吸收作用。通過根，植物可以吸收到土壤里的水分、無機鹽類及某些小分子化合物。根還能固著和支持植物，以免倒伏。根是由主根、側根和不定根組成的，並且按根系的形態，可將植物分為直根系和須根系兩大類。
莖是種子植物地上部分的骨幹，是聯系根、葉的軸狀結構。其主要功能是輸導和支持作用。根部從土壤中吸收的水分和溶於水的無機鹽通過莖運送到地上各部。同時葉光合作用所製造的有機營養物質經過莖又運輸到體內各部被利用或儲藏。因此，莖的運輸作用把植物體各部分的活動聯成了一個統一體。
植物的新陳代謝_水分代謝和礦質代謝
植物的根是植物主要的吸水器官，主要是靠滲透吸水的原理來吸收水分的。水分是從低濃度的一邊流向高濃度的一邊。也就是說，如果植物細胞液濃度低於外界土壤溶液的濃度，植物就通過滲透作用吸水，如果土壤濃度高於細胞液濃度，植物就通過滲透作用失水，這就是鹽鹼地不能種植植物的原因。
植物的根吸收礦質離子的過程叫做礦質代謝。植物所需要的元素主要有兩大類，大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg等；微量元素：Zn、Fe、Cu、Mo、Cl等。除C、H、O外，其他元素叫礦質元素。根主要是通過交換吸附的原理吸收礦質元素的。空氣中的二氧化碳溶解於水中形成碳酸，碳酸不穩定，電離成氫離子和碳酸氫根離子，離子在土壤中與礦質離子發生離子交換，被根吸收，就是交換吸附，交換吸附不需消耗能量，是植物吸收礦質離子的主要方式。

H. 根是怎樣吸收養分的

根吸收養分的過程：

1. 土壤礦質養分（離子）向根表的遷移；

2. 離子吸附在根部細回胞膜表面；答

3. 離子跨膜運輸進入根細胞質（根細胞內部）。
   

根系吸收養分的部位：

若要了解根系對養分的吸收，首先需要知道根尖的結構。如圖2所示，根尖從頂端依次分為根冠，分生區，伸長區，成熟區。對於根系來說，無論主根還是側根都具有根尖，根尖是根系生命活動最為活躍的部分，扮演著吸收養分的重要角色。通常，根尖成熟區根毛的壽命只有1-2周，根毛死亡之後，伸長區就會產生新的根毛來補充，所以根毛區一直在向前推移，也改變了根系在土壤中吸收養分的位置。根毛的形成大大增加了根系吸收養分的面積，但是根毛易受土壤濕度影響，在乾旱的土壤里幾乎不能發育。

I. 根系離子交換吸附現象的觀察實驗水溶液為什麼淺藍色

呵呵!離子交換就是吸附技術,概念上就是一個原理…。一傑華粼