Теория Физиология растений Корень как орган поглощения воды и минеральных веществ

Корень как орган поглощения воды и минеральных веществ

Автор: В.А. Чесноков Е.Н. Базырина   

Статья из книги "Выращивание растений без почвы" 1960 г. В.А. Чесноков Е.Н. Базырина

   В ней даются основные понятия о потребностях растений в воде и кислороде. На основе этого нужно делать выводы о будущей конструкции гидропонной установки, в частности об организации её корневой зоны и об организации снабжения непосредственно корней (в случае аэропоники) или питательного раствора кислородом.

Поглощение корнем воды

   Одной из важнейших функций корневой системы является всасывание и подача воды в надземную часть. Как известно, растение на 80% состоит из воды. Вода участвует в дыхательном обмене, разлагается при образовании в процессе фотосинтеза органических веществ, таких, как сахар и крахмал. Однако расход ее на эти процессы ничтожен по сравнению с той тратой, которую растения производят при испарении воды листовой поверхностью (транспирация).

   В солнечную погоду листья, поглощая лучистую энергию, необходимую для процесса фотосинтеза, могут перегреться и погибнуть. Чтобы сохранить эти важнейшие органы от гибели, растения выработали защитные приспособления. Листья непрерывно испаряют воду, вследствие чего температура их снижается, и даже на ярком солнечном свету они почти не нагреваются. В зависимости от погоды площадь листьев, равная 1 м2, испаряет за час днем от 15 до 250 г воды, а ночью от 1 до 20 г.

   В тепличных условиях одно взрослое растение огурцов, подвязанное на шпалерах, испаряет ежедневно до 200-300 г воды. Для пополнения воды, потраченной на испарение, корень автоматически должен подавать новые порции ее. Если корень не справляется с этой работой, то растение завядает, прекращая одновременно вырабатывать в процессе фотосинтеза новые органические вещества, перестает расти, что сильнейшим образом сказывается на урожае.

   Корню приходится, таким образом, совершать колоссальную работу, чтобы обеспечить растение водой. При выращивании растений в почве корень разыскивает воду, углубляясь на 1,5- 2 м, и оплетает каждый комочек почвы в сравнительно большом объеме. В силу этого протяженность и общая поверхность корней у растений, выросших в естественных условиях, очень велика: она примерно в 50-100 раз превышает поверхность листьев.

   Роль корня в обеспечении растений водой намного облегчена при выращивании их на искусственных субстратах. Вода не связывается субстратом. Поиски ее делаются ненужными. Вода всегда имеется в изобилии и легко доступном виде.

   При выращивании растений на искусственных субстратах вода расходуется особенно экономно. Обычно при поливе почвы часть воды, проникая вглубь, не используется растением, часть вступает в прочное соединение с глинистыми частицами и становится недоступной для корней, иногда количество такой воды достигает 16% от общей влагоемкости. Наконец, очень много воды испаряется с поверхности почвьи. Таких потерь воды не имеется при выращивании растений без почвы.

 

Поглощение корнем минеральных веществ

   Известно, что только молодые растущие части корневой системы (до 5 см от кончика корня) хорошо поглощают минеральные соли. Более старые опробковевшие участки корня не способны к поглощению питательных солей. Таким образом, только при создании хороших условий для роста корня растение нормально обеспечивается питательными веществами.

   Корневая система (растений проделывает большую работу, разыскивая и собирая по крупицам рассеянные в почвенной толще питательные элементы. Лишь незначительная часть минеральных солей находится в так называемом почвенном растворе, из которого они без особого труда всасываются корнем. Однако почвенный раствор даже в самой плодородной почве содержит относительно мало питательных веществ и не может обеспечить нормального развития растений. Основная масса питательных солей находится в нерастворимом состоянии или адсорбирована на поверхности мельчайших почвенных частиц.

   Питание растений в почве является весьма сложным по сравнению с питанием растений в водных растворах. В почве необходима как большая поверхность корневых систем, так и наличие в ней значительного запаса дыхательных материалов.

   Питание растений в почве осложняется еще тем, что питательные вещества, в особенности азот и фосфор, находятся в форме органических соединений. Они становятся доступными для растения лишь после разложения его микроорганизмами, и чем благоприятнее условия для жизнедеятельности микроорганизмов в почве, тем больше питательных веществ получают растения. В холодную погоду разложение органического вещества не идет столь энергично, как летом, поэтому весной растения проявляют зачастую признаки азотного голодания. Вносимый в почву навоз, торф и другие органические удобрения также должны подвергнуться переработке микроорганизмами. Из этого следует, что урожай растений, растущих в почве, до некоторой степени зависит от жизнедеятельности микроорганизмов. К сказанному следует добавить, что зачастую даже плодородные почвы не всегда содержат достаточное количество микроэлементов, которые или отсутствуют или находятся в недоступной для растений форме.

   Если рассматривать почву с этих позиций, то каждый почвенный образец представляет собой настолько сложную среду, что часто самый точный химический анализ не в состоянии дать ответ, сколько и каких веществ находится в данный момент в распоряжении растений. Это создает большие трудности при решении вопросов, связанных с подкормкой при интенсивной культуре растений, так как излишнее внесение минеральных удобрений приводит к засолению почвы и ухудшает ее физические свойства.

   Выращивание растений без почвы легко разрешает задачу рационального питания растений, так как в любое время простой количественный анализ позволит дать точный ответ, в каком количестве то или иное вещество находится в растворе. В случае необходимости состав среды можно изменить в нужном направлении. Это является одним из основных преимуществ метода.

   Поглощение минеральных веществ является физиологическим процессом и тесно связано с дыханием корней. Поэтому одним из условий интенсивного поглощения питательных солей является хорошая аэрация корневой системы. Очень важны также температурные условия, кислотность и концентрация окружающего раствора. Остановимся отдельно на каждом из этих условий, которые способствуют обеспечению растений питательными веществами.


Роль аэрации корня в поглощении им питательных веществ

   Как уже говорилось, корень нуждается в кислороде, иначе функции его по поглощению воды и питательных солей затормаживаются. Воздушные пространства между крупными комочками структурной почвы вполне удовлетворяют эту потребность. В бесструктурной почве с очень мелкими частицами и незначительными воздушными полостями имеется ничтожный запас кислорода, что отрицательно сказывается на росте растений.

   Интенсивнее всего дышат растущие молодые корни, они главным образом и поглощают питательные соли. Старые корни действуют лишь как транспортные пути, передавая поглощенные ионы в надземную часть растений. Нежные молодые корешки в сухом пространстве отмирают, не достигнув питательного раствора. Поэтому при выращивании растений в искусственной среде необходимо в первую очередь обратить серьезное внимание на создание благоприятных условий аэрации и влажности воздуха, что обеспечит и нормальный рост корня и его работу.

   Какова фактическая потребность корня в кислороде? Опыты показали, что корень взрослого растения томатов при сухом весе в 2 г поглощает за один час в среднем 15-16 мг кислорода (Базырина, 1950). Если сравнить эту величину с содержанием кислорода в одном литре воздуха, которое составляет около 300 мг - станет ясным, что корень, помещенный во влажную, хорошо проветриваемую воздушную среду, никогда не будет страдать от недостатка кислорода. Совершенно другая картина наблюдается при полном погружении корня в питательный раствор и особенно при внезапном затоплении его. В таких случаях уже через 3 - 4 часа начнется подвялание листвы и отмирание растений, так как корень начинает испытывать недостаток в кислороде.

   Объяснение этого явления кроется в том, что в одном литре воды (питательного раствора) содержится всего 8-9 мг кислорода. Такой мизерный запас может обеспечить нормальное дыхание мощно развитой корневой системы в течение очень короткого времени.

   В дальнейшем дыхание корня будет поддерживаться только за счет поступления в питательный раствор новых порций кислорода, что происходит крайне медленно. Через поверхность в 100 см2 за каждый час в раствор будет поступать всего 0,5 мг кислорода. Корень будет находиться в состоянии удушья - кислородного голодания, которое может привести к частичному отмиранию корневой системы и затормозить рост растений.

   Залог успеха выращивания растений в водных растворах, прежде всего заключается в том, чтобы создать для жизнедеятельности корня наиболее благоприятные условия: корневая система должна находиться в хорошо проветриваемом воздушном пространстве, насыщенном водяными парами, и только кончики корней могут быть погружены в питательный раствор. Нарушение этих условий, хотя бы частичное, неблагоприятно скажется на росте растений.


Комментарии  
  •  
  •  
  • Ответить
  • Ответить с цитатой
  • Цитировать

# Пася » 11.01.2012 14:10

:lol: :-) клас!
+1 +−

Пася

  •  
  •  
  • Ответить
  • Ответить с цитатой
  • Цитировать

# Ли Любовь » 10.03.2014 20:00

ухты как интересно.Спосибо что помагли по Ботанике :lol: ;-) 8) :D :o :oops:
0 +−

Ли Любовь

Уважаемые спамеры, никакие HTML теги и прочие не поддерживаются. Добропорядочных граждан это правило не касается.
Комментарии
Защитный код
Обновить