植物的根系是吸收養分和水分的主要器官。
植物與環境之間的物質吸收與交換，大多是依靠根系來完成。植物的根系粗壯發達，根毛多，是植物生長勢強盛的基礎。
那麼植物的根系如何來吸收這些養分跟水分呢？可以分成被動吸收跟主動吸收兩類。
被動吸收是一種不需要消耗能量，屬於物理的或物理化學的作用。
被動吸收（Passive absorption）依照強弱又分成三種方式
1. 質流(Mass Flow)。
2. 根截取(Root Interception)。
3. 滲透作用(Permeation)。

什麼是質流(Mass Flow)？
a.　質流是水溶性的養分隨著水分被植物吸收之同時，進入植物根部。
b.　質流的驅動力量主要是靠葉的蒸散作用，帶動土壤水分由根往莖、葉移動，使土壤中的水分往根內移動，同時就把水溶液中的養分帶進根部。通常硝態氮、鈣離子、鎂離子藉由質流到根部最多。

什麼是根截取(Root Interception)：
根毛上的細胞壁的酚基脫氫之後帶有負電荷，因此可以吸附陽離子，當植物根毛接觸到土壤膠體時根毛上的陽離子可以和膠體上的陽離子直接交換，把膠體吸附的陽離子吸收到根部裡面，這樣的機制稱為根截取或稱為接觸交換，是一種離子交換的方式，主要吸收的養分為鈣離子、鎂離子、鉀離子、銨離子。

什麼是滲透作用(Permeation)：
自然界有幾種基本的原理，例如重力作用導致物體往下掉，擴散作用濃度高的往濃度低的跑，如水中滴進一滴墨汁，最後整杯水都均勻的變黑，就是擴散作用。由濃度高往濃度低處移動而中間有一層膜（植物根毛的細胞壁），就稱為滲透作用，只能部分的水分子及養分透過這個作用進入植物體內，擴散作用主要作用於磷酸根離子、鉀離子。

主動吸收（Active absorption）
主動吸收為植物根系吸收養分的最主要方式。當植物根所含養分濃度，高出根外土壤溶液的養分濃度時；或根細胞內的養分濃度高於細胞外的濃度時，植物對養分的吸收依舊會進行。
這種違反濃度由高向低的吸收方式，需要消耗能量才能完成，所以稱為主動吸收。

主動吸收所需要的能量，由根部呼吸作用所產生，因此根部呼吸作用的強弱將影響養分的主動吸收作用。

植物氮肥的吸收以質流及根部特殊膜蛋白主動吸收為主，主要吸附硝酸態氮(NO3--N)。
土壤內的有機質可以經微生物礦化後產生之銨基態氮NH4+-N，若再經硝化作用後則進一步生成亞硝酸態氮(NO2--N)及硝酸態氮(NO3--N)，其作用分別由自營性菌Nitrosomonas spp.及Nitrobacter spp.所進行。

Lewis(1986)指出，在酸性的環境下硝化作用進行緩慢，pH值在6.0以下，硝化作用有顯著的降低，pH值在5.0以下硝化作用幾乎不存在，酸性土壤施用石灰對硝化作用則有顯著的增加。
因此在酸性土壤之中施用尿素，本身溶解出來的銨態氮 難以轉化成硝態氮，因此吸收較困難。但是銨態氮屬於陽性可以被土壤膠體吸附（土壤膠體帶負電），一般硝酸態氮(NO3--N)是陰離子無法被土壤膠體吸收因此流失性較高。
而銨態氮可透過根截取及根部特殊膜蛋白主動吸收與硝酸態氮吸收比例而言，依照植物的不同約為1:2 到1:3 (NH4+-N : NO3--N) ，而銨態氮進植物體內，依舊要先經過硝化作用轉化成硝態氮才能儲存在細胞的液泡之中，要使用的時候又銨化變成氨態氮合成蛋白質，只能利用少部分的銨態氮直接合成蛋白質，因為銨態氮濃度太高時會造成植物體銨中毒.

磷肥的吸收以滲透作用(Permeation)以及主動吸收，吸收的H2PO4-、HPO42-和PO43-三種型式，主要的吸收途徑是H2PO4- 的形式，磷肥是三種養分中吸收的速度最慢。

鉀肥的吸收以主動吸收為主，被動吸收以根截取為主，擴散為輔，如果土壤膠體內的腐蝕質越多，有機膠體越多，就有辦法儲存越多的鉀離子，減少鉀離子的流失。

一般而言，植物體對於氮磷鉀的吸收量氮＞鉀＞磷，氮肥容易吸收跟流失，鉀肥吸收較慢又容易流失，磷肥吸收最慢又不容易流失，台灣大多農地都有磷酸鹽過高的現象。

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