Почва как субстрат, питающий растения
1. Постоянный рост корня в течение всей жизни растения (корневая система как стая хищников, все время передвигается вперед и вперед, обгладывая каждую встреченную песчинку).
4. В с/х практике необходимо внесение удобрений.
По химической природе элементы, извлекаемые растениями из почвы, можно разделить на 2 группы:
1) Металлоиды. N, P, S, Cl, Si поступают в растения в виде анионов соответствующих солей.
2) Металлы. K, Ca, Mg, Fe поступают в растения в виде катионов.
Первая группа элементов находится в растениях в значительных количествах и является составной частью белков и других соединений протоплазмы, т.е является структурным компонентом.
Вторая группа – металлы. Они находятся в растениях в виде свободных или слабосвязанных катионов. Главная их функция – воздействие на коллоидные вещества протоплазмы и регуляция биохимических процессов через влияние на гидратацию коллоидов.
Но деление это не является резким. Например, металлы Fe, Mg входят в состав органических соединений (хлорофилл, цитохромы), другие металлы выполняют роль кофакторов, т.е. влияют на активность ферментов.
О минеральном составе растений судят по анализу золы, остающейся после сжигания органического вещества растений.
Зольность (т.е. процент золы) в разных частях растений очень различается. Установлена такая корреляция: больше всего золы в тех тканях, которые состоят преимущественно из живых клеток (выше всего в листьях, меньше всего в древесине).
Зольность – лабильный показатель. Меняется в зависимости от состава почвы и условий увлажнения.
Почва включает 3 фазы: твердая – органические вещества (гуматы, результат разложения отмерших органов) и неорганические (цеолиты, продукт выветривания горных пород); жидкая – почвенный раствор, содержащий органические и неорганические вещества в жидкой фазе (пленки вокруг частиц почвы); газообразная (О2, СО2, N2). В почве также живут организмы разных видов (бактерии, грибы, водоросли, дождевые черви, насекомые, кроты).
Питательные вещества содержатся в почве в 4 формах:
1. растворенные в воде (почвенный раствор). Доступная форма для растений, но очень подвижная, легко вымывается.
2. адсорбированные на поверхности почвенных коллоидов, невымываемые, но доступные для растений при ионном обмене.
3. выделяемые растениями ионы.
4. труднодоступные для растений неорганические соли (фосфаты, карбонаты).
Адсорбирование и прочное удержание растворимых веществ почвой называется ее поглощающей способностью.
Эту способность обусловливает коллоидная часть почвы – почвенный поглощающий комплекс.
Различают 5 видов поглощения веществ почвой (по Гедройцу):
1. Механическая поглощающая способность связана с тем, что почва как пористое тело задерживает мелкие частицы.
2. Физическая поглощающая способность. На поверхности твердой и жидкой фаз почвы создается поверхностное натяжение, которое вызывает концентрирование твердых частиц возле поверхности – адсорбцию.
3. Физико-химическая поглощающая способность. Часть растворенных в жидкой фазе веществ адсорбируется на поверхности почвенных частиц, а остальные вступают в обменные химические реакции с почвенными частицами. Этот вид поглощения имеет существенное значение в создании плодородия почвы и в питании растений.
4. Химическая поглощающая способность обусловлена веществами, вносимыми в почву, образуют нерастворимые соединения. Например, фосфорные соли + Са почвы → Са3(РО4)2.
5. Биологическая поглощающая способность обеспечивается почвенными микроорганизмами, которые поглощают элементы минерального питания.
Для минерального питания растений значимыми являются физическая и физико-химическая поглощающая способность почвы. И только некоторые виды растений (бобовые), благодаря корневым выделениям, могут частично растворять и поглощать.
Весь процесс поглощения солей из почвы корнями растений сводится в значительной мере к обменным реакциям между корневыми волосками и почвенным поглощающим комплексом. Посредником является почвенный раствор. Кроме того, катионы и анионы поступают в клетки ризодермы, благодаря контактному обмену с почвенными частичками, без перехода в почвенный раствор. Зона поглощения корней и частицы почвы образуют единую коллоидную систему. Адсорбированные ионы клеточных стенок и прилегающих почвенных частичек находятся в постоянном колебательном движении, сферы колебаний могут перекрываться и результат этого – ионный обмен. Ионы, адсорбированные клеточными стенками, переходят на почвенные частички, взамен поступают ионы с почвенных частичек.
Клеточные стенки поставляют для обмена преимущественно ионы Н + , которые выкачиваются из цитоплазмы протонной помпой. Ионы Н + обмениваются на ионы K, Ca, NH4 + .
Из анионов растительная клетка обменивает ионы НСО3 — (СО2, выделяемая в процессе дыхания, растворяясь на влажных клеточных стенках → НСО3 — ), анионы органических кислот на РО4 3- , NO3 2- .
Контактный обмен возможен при очень тесном сближении (не более 5 нм). Это обеспечивается благодаря тому, что клетки ризодермы лишены кутикулярного слоя и могут выделять слизи, способствуя образованию единой коллоидной системы почва – клеточные стенки.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
Почва как источник питательных веществ
Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, или способность снабжать растение водой и питательными веществами. Почва — это сложное природное тело, которое влияет па жизнь растений различными путями. Система почва — растение — сложный взаимодействующий комплекс. Расчеты показывают, что запасы питательных веществ в пахотном горизонте достаточно велики, чтобы полностью удовлетворить потребность в них растений. Между тем известно, что во многих случаях внесение небольших доз удобрений оказывает положительное влияние на рост и продуктивность растений. Это объясняется тем, что абсолютное (валовое) содержание того или иного питательного элемента еще не говорит о его доступности для растения.
Питательные вещества в почве и их усвояемость
Какие же формы питательных веществ являются усвояемыми, до ступными для растительного организма? Вопрос этот осложняется тем, что в почве непрерывно идут многочисленные химические и микробиологические процессы, быстро меняющие формы всех питательных веществ; кроме того, большое значение имеет и тип растения. Разные растения обладают различной усвояющей способностью. Это связано с их метаболической активностью и, что особенно важно, с характером корневых выделений. В некоторых случаях корневые выделения могут переводить одну форму питательных веществ (плохо усвояемую) в другую (хорошо усвояемую).
Наиболее доступной формой питательных веществ в почве являются вещества, находящиеся в почвенном растворе. Однако их недостаточно для поддержания нормального роста растений. При выращивании растения на воде, профильтрованной через почву, рост его будет чрезвычайно ослаблен по сравнению с тем, которое выращивалось прямо на почве.
Для питания растений важнейшее значение имеет физико-химическая, или обменная, поглотительная способность почвы. Это свойство почвы связано с наличием в ней частиц почвенного поглощающего комплекса — это мелкодисперсная коллоидная часть почвы, смесь минеральных (алюмосиликатных) и органических (гуминовых) соединений. Большая часть коллоидов почвы заряжена отрицательно. На их поверхности в адсорбированном (поглощенном) состоянии находятся катионы. Некоторая часть коллоидов почвы в определенных условиях может быть заряжена положительно, поэтому па них в поглощенном адсорбированном состоянии будут находиться анионы. Обменные катионы и анионы — это один из важнейших источников питания для растений. Катионы и анионы, находящиеся в поглощенном состоянии на частицах почвенного поглощающего комплекса, могут обмениваться на ионы, адсорбированные на поверхности клеток корпя. Особенно успешно проходит этот процесс при тесном контакте между коллоидами почвы и клетками корня (контактный обмен). Доступность поглощенных катионов зависит от ряда условий: 1) от степени насыщенности почвы данным катионом. Чем относительно больше данного катиона (по отношению ко всем другим поглощенным катионам) находится в почве, тем с меньшей силой он удерживается и легче поступает в клетки корня; 2) от насыщенности данным катионом поверхности клеток корпя растения. Чем больше эта насыщенность, тем меньше способность клеток корня к его поглощению. Насыщенность клеток катионом зависит от быстроты его продвижения внутрь растения, а также от скорости его использования. Чем интенсивнее процессы обмена веществ в растении, чем больше его темпы роста, тем выше его способность к поглощению катионов; 3) от содержания воды в почве. Показано, что обмен ионов между коллоидами почвы и клетками корня осуществляется легче в том случае, когда поверхность соприкосновения увлажнена.
В некоторых случаях растения могут использовать питательные вещества из труднорастворимых соединений. Это относится, прежде всего, к фосфатам.
Источник