Питание растений особенности поступления

6. Влияние внешних факторов и биолог особенностей растений на поступление элементов питания.

Поглощение пит-х в-в от влажности почвы и воздуха. С током воды идѐт поступление и передвижение пит-х в-в в раст-и. Опт условия увлажнения улучшают общее физиолог состояние растений, хор развивается корневая система, улучшается поглотительная способность корней. Опт условия увлажнения в полевых условиях составляют 60-70 % от полной влагоѐмкости. При избыточном увлажнении > 80 % от ПВ нарушается режим почвенного питания в целом. При высокой относительной влажности воздуха поглощение пит-х в-в повышается. Дефицит влаги «-» сказывается на работе ферментов, резко снижается процесс фотосинтеза. Оптимальная влажность воздуха зависит от освещѐнности, чем выше освещенность, тем выше должна быть относительная влажность воздуха.

Освещенность влияет на процесс фотосинтеза, фотосинтез на поглотительную способность корней. При нормальной освещенности улучшается поступление фосфора, молибдена, магния, кальция, нитратов, аммиака, серы. При слабой освещенности резко снижается поступление фосфора и возрастает калия, растения плохо усваивают пит-х в-в из концентрированных растворов, поэтому применение высоких доз минеральных удобрений в весенний период ведѐт к снижению урожайности. В пасмурные дни в растениях увеличивается содержание нитратов.

Важное физиологическое значение для всех растительных организмов имеет реакция среды. Высокая конц в растворе ионов водорода «-» влияет на физико-хим состояние цитоплазмы клеток корня. Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшаются рост корней и поглощение ими питательных элементов. «-» действие кислой реакции сильнее проявл при отсутствии / недостатке в растворе др катионов, особенно Ca. Ca тормозит поступление ионов Н+. В искусственных питательных смесях катион кальция должен преобладать над всеми др ионами. Реакция р-ра влияет на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ. При кислой реакции повышается поступление анионов, но ограничивается поступление катионов, нарушается пит-е растений Ca и Mg и тормозится синтез белка, подавляется образование сахаров в растении. При щелочной реакции усиливается поступление катионов и затрудняется поступление анионов.

Немаловажным явл состав почвенного воздуха, который зависит от интенсивности газообмена между почвой и атмосферой. При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание CO2 в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается, что «-» сказывается на дыхании корней, росте, развитии растений и почвенных мо. Рост корней и поступление пит-х в-в в растение заметно снижаются при плохой аэрации почвы, низкой и слишком высокой t, избытке / резком недостатке влаги в почве.

Тепловой режим. При благоприятных условиях происходит переход веществ в усвояемую форму. Максимальное поступление пит-х в-в отмечается при t почвы от 20 до 25 С°. При t свыше 25 усиливается дыхание корней, снижается поступление всех пит-х в-в и процесс фотосинтеза. Также при высоких t происходит постепенная инактивация ферментной систем, участвующих в процессах питания, при этом также повышается проницаемость цитоплазмы и усиливается утечка элементов питания. Опт t воздуха в средней полосе составляют 10-20С°, на юге – 15-30С°.

Аэрация – влияет на содержание кислорода и СО2. Опт содержание кислорода составляет 2-3%. Наличие кислорода определяет окислительно-восстан потенциал. При недостатке кислорода идѐт образование закисных форм. Аэрация оказывает сильное воздействие на жизнедеятельность почвенных мо.

Физиолог реакцию солей, используемых в качестве минеральных удобрений, нужно обязательно учитывать во избежание ухудшения условий роста и развития с/х культур. Если из состава солей в больших количествах поглощаются анионы, то происходит подщелачивание, если катионы – подкисление.

В питании растений большое значение имеют живущие в почве мо: бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, водоросли, дождевые черви и др, составляющие почвенно-биотический комплекс. От состава, численности и биолог активности почвенной биоты зависят плодородие почвы, еѐ «здоровье», уровень производства и качество с/х продукции, состояние окр среды. Ризосферные и почвенные мо играют важную роль в превращении пит-х в-в почвы и удобрений. Они разлагают орган вещество почвы, растительные пожнивные и корневые остатки, внесенные орган удобрения, в результате содержащиеся в них элементы питания переходят в усвояемую для растений минеральную форму. Параллельно с разложением орган-го вещества в почве наблюдаются процессы гумификации и иммобилизации элементов минерального питания вследствие биолог поглощения. Некоторые почвенные мо обладают способностью фиксировать газообразный атмосферный N и вовлекать его в круговорот питательных в-в в земледелии.

Источник

Поступление элементов питания в растения.

Схематически процесс поступления элементов питания в корневую систему растений и передвижения в растении можно описать следую­щим образом. К внешней поверхности цитоплазматической мембраны корневых волосков и наружных клеток молодых корешков ионы мине­ральных солей передвигаются из почвенного раствора с током воды и за счет процесса диффузии. Далее происходит поглощение ионов (ка­тионов и анионов) наружной оболочкой клетки (цитоплазматической мембраной или плазмалеммой, поверхность которой имеет участки с положительными и отрицательными зарядами (благодаря свойствам белков, входящих в состав мембраны). На этих участках происходит обмен между ионами почвенного раствора (например, катиона калия и аниона фосфорной кислоты) и ионами, выделяемыми клеткой корня. Обменным фондом растительной клетки являются ионы Н+ и ОН — во­ды, а также Н+ и НСО₃ — , образующиеся при диссоциации угольной кислоты, выделяемой при дыхании. Кроме того, из клетки выделяются органические кислоты (например, яблочная), которые тоже диссоции­руют на катионы и анионы и могут обмениваться клеткой на ионы почвенного раствора.

Адсорбированные клеточной мембраной ионы затем поступают внутрь клетки, а также в соседние клетки и сосуды.

Через мембрану или плазмалемму ионы проникают двумя способа­ми. Во-первых, за счет диффузии и разного электрического потенциала между наружной поверхностью мембраны и внутренней. Такое по­глощение происходит через плазмодесмы (поры) без затраты дополни­тельной энергии и условно называется пассивным. Во-вторых, пере­движение поглощенных ионов с наружной поверхности мембраны на внутреннюю и в соседние клетки происходит и от меньшей их концен­трации к большей, а также против электрического потенциала. Этот процесс требует затраты дополнительной энергии и называется ак­тивным. Механизм такого передвижения очень сложен. Он происхо­дит с помощью так называемых переносчиков, а также ионных насо­сов. При этом одним из источников энергии является аденозинтри- фосфорная кислота (АТФ).

Поступившие в клетку катионы и анионы, превратившись в по­движные органические соединения (например, сахара) или в неизмен­ном виде, передвигаются по сосудам в стебли и листья, где и происхо­дит синтез сложных органических веществ: белков, крахмала, клетчат­ки, жиров и др.

Влияние внешних условий на питание растений.

Поглощение растениями питательных элементов зависит от свойств почвы, ее водно-воздушного и теплового режимов, освещен­ности и других условий внешней среды. Особенно сильное влияние на поступление питательных элементов в растение оказывают реакция почвенного раствора, его концентрация и соотношение в нем солей.

Растения способны усваивать питательные элементы из почвенного раствора при невысокой их концентрации: от 0,01-0,05 до 0,1-0,2 %. При концентрации выше 0,2 % поглощение растениями воды и эле­ментов питания резко замедляется, что приводит к их завяданию (плазмолизу клеток). Это наблюдается на засоленных почвах. Лучше усваиваются элементы питания из растворов умеренно повышенных концентраций. Чувствительность к концентрации почвенного раствора у разных растений неодинакова.

Важнейшее условие нормального питания растений — это оптималь­ное соотношение в почвенном растворе питательных элементов, т. е. соотношение катионов и анионов. Оно должно полностью отвечать по­требностям конкретного растения. Такой раствор называется физиоло­гически уравновешенным.

Большое значение для нормального питания растений имеет реак­ция почвенного раствора. Для большинства растений оптимальной реакцией почвы считается слабокислая и близкая к нейтральной, с рН солевой вытяжки 5,5-6,5. Однако есть растения, которые лучше растут на почвах с кислой (люпин) или слабощелочной (люцерна) реакцией среды. При повышенной кислотности почвенного раствора ухудшается развитие корневой системы, снижается поглощение питательных эле­ментов, особенно кальция и магния, подавляется синтез белков и саха­ров. При щелочной реакции затрудняется поступление анионов (например, фосфорной кислоты), но усиливается усвоение катионов.

Большую роль в питании растений играет корневая система. Она выделяет в почву угольную кислоту и некоторые органические кисло­ты, а также ферменты и другие вещества. Под влиянием корневых вы­делений элементы питания из труднодоступных соединений переходят в легкодоступную форму, в результате чего улучшается питание рас­тений фосфором, калием, кальцием и другими элементами.

Влажность почвы также имеет большое значение для поступления питательных элементов в растение и его нормального развития. Преж­де всего, вода является средой, в которой происходит диффузия ионов из почвенного раствора и почвенного поглощающего комплекса к кор­ням растений. При оптимальном увлажнении увеличивается поступле­ние питательных элементов в растение, при недостатке влаги — умень­шается. Избыточное увлажнение почвы отрицательно сказывается на развитии растений: усиливается поступление токсичных закисных со­единений железа, марганца и уменьшается — кислорода.

Важное значение в питании растений имеет воздушный режим (аэрация). Воздух необходим, прежде всего, для дыхания растений. При его недостатке нарушается питание растений. Для большинства сельскохозяйственных культур достаточным является содержание в почвенном воздухе 8-12 % кислорода. При уменьшении его содержа­ния растения угнетаются, а при содержании менее 5 % — погибают.

На питание растений большое влияние оказывает температура поч­вы. Корни растений при пониженной температуре плохо развиваются и слабо усваивают питательные элементы и воду. Поступление элементов питания усиливается с повышением температуры почвы от 10 до 25 °С. При понижении температуры ниже 10 °С снижается поступление в рас­тение, прежде всего, азота и фосфора.

Интенсивность поглощения растением питательных элементов тес­но связана с освещенностью. В процессе фотосинтеза растение усваи­вает солнечную энергию, это усиливает поглощение питательных эле­ментов из почвыЗатенение растений в посевах, чрезмерное их загущение снижают ин­тенсивность фотосинтеза и дыхания, а следовательно, урожайность.

В питании растений огромное значение имеют микроорганизмы, прежде всего те, которые поселяются на корнях или непосредственно около них, т. е. в ризосфере. Ризосферные микроорганизмы, используя в качестве пищи и энергетического материала выделения корней, вме­сте с другими почвенными микроорганизмами играют важную роль в превращении органического вещества почвы и органических удобре­ний в усвояемые растениями формы. Некоторые виды микроорганиз­мов способны также разлагать труднорастворимые минеральные со­единения фосфора и калия, делая их доступными для растений. Кроме того, в почве есть бактерии (клубеньковые, свободноживущие, ризо- сферные), которые усваивают молекулярный азот воздуха, и он также становится доступным для растений. Наконец, с жизнедеятельностью микроорганизмов тесно связано образование гумуса.

Однако микроорганизмы могут и ухудшать условия питания расте­ний, так как у них одни и те же источники питания — азот и зольные элементы почвы. Микроорганизмы становятся конкурентами растений в использовании питательных элементов.

В почве есть также бактерии-денитрификаторы, которые превра­щают нитраты (ИОз) в закисные формы (И₂О) и молекулярный азот (N₂), который улетучивается из почвы. Кроме того, некоторые почвен­ные микроорганизмы вызывают болезни растений.

Источник