开放式增温与不同施氮量对冬小麦镁吸收的影响(2)
土壤中镁含量为0.1g·kg-1~50g·kg-1，主要有四种存在形态，矿物态、缓效态、交换态和有机态。矿物态镁约占70-90%,土壤中交换态镁10-500mg·kg-1。当阳离子交换量中镁低于10%时，可能造成缺乏。土壤中镁元素含量的主要影响要素包括风化程度、气候和淋溶作用等。在土壤中，镁来源于镁矿物，在这些矿物分解时，镁释放进入土壤溶液，然后它的去向是随排水淋失、作物吸收、土壤胶体吸附，再次沉淀为次生矿物。我国南方的土壤成土母质风化程度高，含镁的原生矿物化学稳定性较低，易风化，所以镁含量低。矿物态镁在风化后会转变为缓效态，即非交换态，并在非交换态镁与交换态镁之间进行十分缓慢的互相转化。一般研究认为交换态镁是有效镁的主要形态，土壤的全镁量是供应镁营养的物质基础，全镁量与交换性镁之间存在着一定的相关性。在土壤中，只有有效镁才能够被作物吸收并利用，但土壤全镁转化成可利用的有效镁需要十分缓慢、复杂的过程。
镁是植物生长发育过程中的第四大必需元素，植物体内含镁量约占干物重的0.05% - 0.7%，禾本科作物的水稻和小麦需镁较少。植物不同器官的镁含量也存在着较大差异，多集中在果实种子中，茎叶次之，根系最少。如小麦籽粒镁含量为0.15%，茎秆中只有0.08%。一般认为，植株叶片中的含镁量在0.20%以上，若<0.20%，就有缺乏的可能。在植物体内，镁有俩种存在形态：70%以上的镁与无机离子（如NO3-、Cl-、SO42-等）和有机阴离子（如柠檬酸、苹果酸等）结合，易于迁移；其余部分的镁则与果胶酸、草酸和植素磷酸盐等结合在一起，形成难以迁移的物质，植素磷酸镁主要存在于种子中。植物主要被动吸收镁离子，它通过离子载体作媒介，顺电化学梯度而进入细胞，所以，镁的吸收与呼吸作用之间的关系并不大，但受到其他阳离子，特别是NH4+和K+的抑制，引起植物缺镁。在植物体内，镁离子随木质部蒸腾流上行运输，运输速度与降雨量、土壤质地、化学肥料的施用和石灰施用量等有关，但与钙不同的是，镁在韧皮部汁液中的浓度较高，容易移动，再利用能力强。镁在冬小麦的生长发育过程和光合作用中有着不可或缺的地位，其不仅是形成叶绿素必需的元素，也是冬小麦植株体内各种酶的重要活化剂，对其多种代谢活动有着促进作用，同时镁还是核糖体的组成成分，并能影响线粒体的发育，进而影响能量的产生。因此，镁的缺乏势必会致使冬小麦品质、产量和经济效益的大幅降低[3,4,5]。
目前的研究表明，植物对镁的吸收受土壤和温度多重因素影响，但温度的影响机制研究还亟待系统展开。IPCC第五次气候变化报告中指出，在过去的130年里，全球气温平均升高0.85℃，且预计到21世纪末，全球的地表气温将比21世纪初升高0.3℃至4.8℃[6]。目前的研究表明，温度的上升对土壤镁的有效性有双重影响，一方面，温度升高导致土壤湿度降低，镁被固定，使其无法被植物吸收利用；但另一方面，温度上升，又可能会致使土壤的pH值降低，进而导致土壤中可交换性镁的含量升高。有研究表明，在酸性条件下，伴随着pH值的减小，可溶性镁的浓度也会随之增长[7]，且pH较低时，植物根尖附近的镁浓度会增加1.7倍[8]，反之，随着pH值的提升，镁的固定作用也会随之加强[9,10]。土壤温度的升高，导致土壤湿度下降、土壤pH值降低、土壤营养环境发生的一系列变化，这些因素变化进而如何影响作物对土壤镁的吸收和利用仍有待深入研究。
同时，铵态氮肥的大量使用会导致土壤体系的改变，NH4+含量的增加以及其对镁离子的拮抗作用会影响植株对镁离子的吸收。此外，随着氮、磷、钾这些大量养分的施用量的不断增长，小麦的需镁量也不断增加[11]。因此，土壤环境特别是土壤pH变化和土壤中其他阳离子变化，将直接影响镁的有效性，但是，土壤温度变化对土壤镁活性研究还非常不足，一般认为温度升高导致土壤湿度降低，镁被固定，使其无法被植物吸收利用；但温度上升，又可能导致土壤pH降低，可交换性镁含量升高，但强酸性土壤对植物生长又存在不良影响，主要是铝过多引起根部损害，吸收镁降低。因此，全球变暖趋势下，土壤温度必随之升高，土壤湿度下降，土壤pH值降低，土壤营养环境发生变化，这些因素变化如何影响作物对土壤镁的吸收和利用有待深入研究。
下一篇：梨种质资源花期与花器官调查分析