Факторы, влияющие на доступность элементов питания у растений
15.03.2018
Наличие достаточного количества питательных веществ в почве не дает гарантии их попадания в растения. Усваиваемость элементов питания культурами зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Прежде всего, каждое растение испытывает потребность в определенном наборе химических соединений, который связан с типом культуры, ее фазой развития и индивидуальными особенностями. В течение вегетационного периода растения потребность и степень усваиваемости одного и того же элемента может сильно отличаться. Поскольку все растительные организмы обладают избирательной способностью, то поглощение веществ, необходимых на данном этапе их развития, происходит более активно, чем всех остальных.
Урожайность и качество растительной продукции обеспечиваются необходимым уровнем, соотношением и доступностью элементов питания. И если кислород, водород и углерод растения могут в достаточном количестве получать из атмосферного воздуха (в виде СО2 и Н2О), то остальные необходимые элементы питания поступают в их организм почти полностью из почвы. Главным условием хорошей поглощаемости растениями микроэлементов является их доступность. Если элементы питания находятся в почвенном растворе, они наиболее легко усваиваются растениями. Наиболее важными для питания культур являются находящиеся в почвенном растворе ионы Са 2+ , К + , Mg 2+ , NH 4+ , NO 3- , SO4 2- и H2PO4 — . В процессе поглощения их корневой системой растений необходимо постоянное пополнение этих элементов путем внесения органических и минеральных удобрений.
Растения способны питаться не только ионами микро- и макроэлементов, которые находятся в почвенном растворе, но и теми ионами, которые связаны в коллоидах. С помощью корневых выделений (угольная кислота, органические и аминокислоты), обладающих растворяющей способностью, растения способны воздействовать на твердую фазу почвы, превращая необходимые им элементы из малодоступных соединений в легкоусваиваемую форму.
Немаловажный фактор, который следует учитывать при определении доступности того или иного вещества – это взаимодействие элементов питания между собой. Определенное количество и соотношение таких элементов как калий, фосфор и азот в питательной среде растения способствует не только его интенсивному росту, но и усвоению других важных микроэлементов. Достаточное количество азота в питании растения способствует лучшей усваиваемости кальция, калия, фосфора, железа, меди, магния, марганца и цинка. Но избыточные дозы азота провоцируют дефицит этих же элементов в растениях. Снижает поступление железа, марганца и магния переизбыток фосфора в питании растений. При недостатке калия наблюдается недостаточное потребление культурами азота, магния, кальция, и некоторых других элементов.
На уровень усваиваемости удобрений растениями большое влияние оказывают параметры окружающей среды: температура и влажность почвы, воздуха, освещенность, кислотно-щелочная реакция грунта, его механический и химический состав и пр. Замечено, что низкие температуры (+10. 11 ° С) замедляют усваиваемость фосфора и тормозят поглощение основных элементов питания корневой системой растений. При +5. 6 ° С прекращается поступление всех питательных веществ, в т. ч. и азота, в растения. Наиболее оптимальный температурный диапазон, при котором происходит максимальная усваиваемость микро- и макроэлементов у большинства растительных организмов, находится в пределах от +15 ° С до +30 ° С.
Освещение, необходимое для процессов фотосинтеза, так же необходимо и для поглощения растениями элементов питания. Чем меньше света, тем ниже уровень усвоения полезных веществ. Поступление некоторых элементов, например калия, напрямую зависит от яркости освещения, поэтому культуры, растущие в тени, часто страдают от его недостатка. Продолжительность воздействия и интенсивность солнечных лучей влияют на поступление в растения кальция, фосфора, магния, молибдена, серы, аммиака и других элементов. От освещенности зависит и оптимальная влажность воздуха для растений: чем больше освещенность, тем выше должна быть относительная влажность воздуха.
Достаточная влажность почвы положительно влияет на развитие корневой системы растений и улучшает ее поглотительную способность. Если в зонах с достаточным уровнем увлажнения усвоение растениями фосфора из минеральных удобрений составляет 10 – 20%, а калия и азота – 40 – 70%, то в условиях засушливого климата этот показатель уменьшается в 1,5 – 2 раза. Повышение содержания влаги в грунте (до определенного предела) увеличивает доступность элементов питания в связи с их растворяемостью в воде.
Оптимальный (средний) уровень влажности для каждого типа почв не одинаков. Для суглинистого чернозема он составляет около 55 – 61%, для песчаного чернозема этот показатель находится в пределах 35 – 40%, а для подзолистых почв – от 41% до 61%. Но при этом необходимо учитывать также различие химического и физико-механического составов различных слоев почв, в которых находятся вещества, необходимые для питания растений. На усваиваемость микро- и макроэлементов растениями негативно влияют как засуха, так и переувлажнение грунта.
Не меньшее влияние на доступность питательных элементов для растений оказывает и кислотно-щелочная среда почвы. Для каждого из элементов минерального питания есть определенное значение рН почвы, при котором он будет максимально доступен для растения. Так, некоторые виды фосфорсодержащих удобрений (фосфоритная мука) становятся доступными лишь после растворения в кислой среде. Как правило, более доступны и лучше усваиваются элементы в слабокислой или близкой к нейтральной почвенной среде (6,2 < pH < 6,5). Избыток водорастворимых солей в почвенном растворе очень вреден для растительных организмов, а высокие концентрации (0,3 – 0,5%) приводят к гибели растений.
Источник
Управление питанием растений
Для хорошего роста и высокой продуктивности растений необходимо обеспечить им правильное питание. Но присутствие всех необходимых элементов в питательном растворе вовсе не гарантирует, что растения их усвоят в нужном количестве.
Поглощение питательных веществ — это сложный физико-химический и метаболический процесс
Поэтому важно понимать взаимосвязи между питанием и физиологическими процессами, чтобы создавать и поддерживать оптимальные условия для беспрепятственного поглощения ионов. Рационально обеспечивая питание растений возможно существенно снизить затраты на удобрения, не снижая при этом урожай и его качество. Благодаря пониманию процессов, регулирующих поглощение, передвижение и усвоение элементов питания, приходит понимание потребностей растений, что позволяет вовремя на них реагировать. Как раз об этом мы и поговорим в этой статье.
Как питаются растения? Каков механизм поглощения ионов?
Поглощение элементов минерального питания может быть активным (белки-переносчики, ионные каналы, насосы, эндоцитоз) и пассивным (диффузия и адсорбция).
Пассивное поступление элементов (неметаболическое) идет по градиенту химического потенциала и не требует затрат энергии. Пассивное поглощение мало зависит от внешних условий, так как напрямую не связано с жизнедеятельностью растений. В растворах с высокой концентрацией питательных веществ преобладает пассивное поступление ионов.
Активное поглощение ионов (метаболическое) идет против электрохимического градиента и требует энергии, поэтому зависит от интенсивности дыхания, фотосинтеза, температуры и аэрации субстрата.
Первичное поглощение корнями ионов происходит пассивно, путем адсорбции и диффузии. Адсорбция ионов происходит путем обмена катионов и анионов из питательного раствора на ионы H+ или ОН- и HCO3-, которые образуются на поверхности корней в результате растворения углекислого газа, выделяющегося в процессе дыхания корней. Начальное поглощение зависит от величины рН, которая влияет на доступность и соотношение количества поглощаемых катионов и анионов. Поглощение катионов происходит интенсивнее при подщелачивании раствора, а анионов — при подкислении (3). Для томата оптимальная доступность всех элементов питания происходит при рН 5,5-6,0 ед., для огурца — при рН=5,5-5,8 ед. Часто проблемы с питанием у растений возникают не в связи с недостатком того или иного элемента, а из-за невозможности их поглощения, когда рН питательной среды выходит за пределы оптимального диапазона (2).
При возрастании рН усвоение микроэлементов и фосфора растениями снижается, образуются нерастворимые соединения кальция и магния. С понижением рН ниже оптимума снижается поглощение молибдена, кальция, магния и возрастает потребление железа, марганца, цинка, меди, что может оказать токсичное действие на растения.
С лишком низкая рН (менее 5,0 ед.) увеличивает проницаемость мембран, в результате чего они повреждаются и происходит подкисление клеточного сока, ухудшается углеводный и фосфорный обмен, а в растениях снижается содержание белка и концентрация хлорофилла.
Источник