植物吸收营养元素的主要形式是离子态，但确实也存在直接吸收部分小分子态物质的情况。

离子态吸收（占主导地位）

植物根系从土壤溶液中吸收的绝大部分矿质营养都是以离子态形式进行的。这是因为：

  • 溶解度与移动性：离子溶于水，便于在土壤溶液中运输并到达根表。
  • 跨膜运输：植物细胞膜带有电荷，离子可以通过特定的离子通道或载体蛋白被选择性地吸收，这个过程通常需要能量（主动运输）。

常见的离子态营养元素包括：

  • 阳离子：铵根离子（NH₄⁺）、钾离子（K⁺）、钙离子（Ca²⁺）、镁离子（Mg²⁺）、亚铁离子（Fe²⁺）、锌离子（Zn²⁺）、铜离子（Cu²⁺）等。
  • 阴离子：硝酸根离子（NO₃⁻）、磷酸二氢根/磷酸氢根离子（H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻）、硫酸根离子（SO₄²⁻）、硼酸根离子（B(OH)₄⁻）、钼酸根离子（MoO₄²⁻）等。

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分子态吸收（确实存在）

尽管是次要途径，但植物确实能直接吸收一些特定的小分子物质，尤其是在特定环境或现代农业实践中。主要例子包括：

  • 氮元素： 尿素（CO(NH₂)₂）：这是一种有机小分子。虽然它不能被所有植物高效吸收，但许多植物（特别是农作物）的根系可以通过特定的尿素转运蛋白直接吸收它。吸收后，尿素在植物体内被脲酶分解为NH₄⁺和CO₂，再被同化利用。
  • 某些氨基酸，核苷酸，和酰胺等小分子有机营养：在有机质丰富的土壤（如森林土壤）中，研究证实植物根系可以直接吸收溶解态的氨基酸（如甘氨酸、谷氨酰胺等），作为氮源的补充。这在氮竞争激烈的生态系统中具有重要意义。
  • 碳元素： 二氧化碳（CO₂）：主要通过叶片的气孔以气体分子形式吸收，用于光合作用。这是植物获取碳的主要方式。
  • 低分子量有机酸、糖类：有研究表明，在特定条件下，根系可以吸收极少量的简单有机分子，但这并非主要碳源。
  • 硫元素： 除了SO₄²⁻，植物也可以通过叶片微弱地吸收少量气态二氧化硫（SO₂），但主要途径仍是根系吸收硫酸根离子。

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  • 其他：

氧气（O₂） 和 水（H₂O）：显然是以分子形式被吸收的。

  • 一些矿质元素的螯合物：例如，铁、锌、锰等金属与EDTA、柠檬酸等形成的稳定螯合分子，可以被根系整体吸收，然后分解利用其中的金属离子。这更像是一种“分子包裹”的离子吸收。
  • 农药和生长调节剂：许多外源的有机分子（如草甘膦、2,4-D）可以被叶片或根系吸收，但这不属于营养元素范畴。

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总结

植物进化出了一套以吸收离子为主的高效系统来获取矿质营养。然而，自然界是复杂且高效的，植物也保留了直接吸收某些对生存有利的小分子的能力，作为对离子吸收途径的补充。

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