Какие вещества поглощают растения из почвы
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Вопрос 1. Какие вещества необходимы для минерального питания растения?
для нормального жизненного цикла растительного организма необходима лишь определенная группа основных питательных элементов, функции которых в растении не могут быть заменены другими химическими элементами. Для минерального питания больше всего растению нужны азот, калий и фосфор. Остальные вещества требуются в небольших количествах (обычно сотые доли процента от массы клетки и ниже). Это — магний, натрий, бор, марганец, цинк, медь, молибден и др.
Вопрос 2. Как растения поглощают питательные вещества?
Водоросли, а также некоторые другие водные растения усваивают вещества минерального питания всей поверхностью тела. Высшие наземные растения получают их из почвы через корневые волоски.
Вопрос 3. Что такое корневое давление?
Корневое давление — это сила (гидростатическое давление), обеспечивающая поступление воды в клетки или межклетники коры, а затем в сосуды корня и по ним — в другие органы растения. Показано, что у растений, обитающих в холодных и плохо аэрируемых почвах, а также в результате действия ядов и ингибиторов корневое давление снижено.
Вопрос 4. Почему растения нельзя поливать холодной водой?
Холодная вода плохо поглощается корнями. В связи с этим растение может погибнуть от недостатка влаги.
Вопрос 5. Какие виды удобрений вы знаете?
Существуют органические и минеральные удобрения.
Органические удобрения — это или отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичий помет), или отмершие части организмов животных и растений (перегной, торф).
Минеральные удобрения — это удобрения, состоящие из неорганических соединений, преимущественно солей. По виду основного питательного элемента различают азотные, фосфорные и калийные удобрения. Кроме того, широко используют микроудобрения, в которых содержатся такие элементы, как бор, медь, цинк, кобальт и др., потребляемые растениями в незначительных количествах.
Вопрос 6. Какое влияние на рост и развитие растений оказывают азот, калий, фосфор?
Вещества, содержащие азот, способствуют росту растений, фосфор — скорейшему созреванию плодов, калий — быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.
Вопрос 7. Что такое подкормка?
Подкормка — это внесение минеральных удобрений в период роста и плодоношения растений. Растения подкармливают минеральными веществами, необходимыми для нормального их роста в данный период жизни.
Для минерального питания растения необходимы такие вещества, как: азот, калий, фосфор, цинк и т.д.
№ 2. Как растения поглощают питательные вещества?
Высшие растения поглощают питательные вещества с водой из почвы с помощью корней и корневых волосков. Водные растения для усвоения питательных веществ используют поверхность своего тела.
№ 3. Что такое корневое давление?
Корневое давление – это активная подача воды корнем вверх по проводящим сосудам стебля, которая обусловлена поглотительной деятельностью корневой системы.
№ 4. Почему растения не рекомендуется поливать холодной водой?
Потому что холодная вода хуже поглощается корнями растения.
№ 5. Какие виды удобрений вы знаете?
Мне известны органические и минеральные удобрения, которые используются для подкормки почвы под растениями. Органические удобрения являются отмершими частицами растений или животных или отходами их жизнедеятельности.
Минеральные удобрения – это неорганические соединения, которые содержат в своем составе необходимые для питания растений элементы в виде разных соединений, например, калий, фосфор или азот.
№ 6. Какое влияние на рост и развитие растений оказывают азот, калий, фосфор?
Азот благотворно влияет на рост растений, фосфор способствует быстрому созреванию плодов. Калий оказывает воздействие на полноценный отток органических веществ от листьев растения к корням.
№ 7. Что такое подкормка?
Подкормка – это внесение удобрений (минеральных и органических) в почву для улучшения состояния растений, ускорения их роста и созревания плодов.
Корневой волосок — это длинный вырост наружной клетки корня, расположенный в зоне всасывания корня. Проникая между частицами почвы, корневые волоски плотно прилегают к ним и всасывают из почвы воду с растворёнными в ней минеральными веществами.
Корневые волоски способны значительно увеличить всасывающую поверхность корня растения, а значит и улучшить обеспечение растения водой и минеральными веществами.
3. Какие минеральные вещества вам известны?
Фосфор, калий, сера, магний, азот.
Вопросы в конце параграфа
1. Какие вещества необходимы для минерального питания растения?
Больше всего растению необходимы калий, азот и фосфор:
- калий способствует быстрому оттоку органических веществ из листьев к корням;
- азот необходим для роста растений;
- фосфор способствует быстрому созреванию плодов.
Кроме того, растениям для роста и развития необходимы и другие минеральные вещества, но уже в небольших количествах.
2. Как растения поглощают питательные вещества?
Различные виды растений поглощают питательные вещества разными способами. Например у водорослей питательные вещества усваиваются всей поверхностью тела.
У высших растений, например для покрытосемянных растений, которые изучаются в ходе этого курса, функцию поглощения питательных веществ из почвы выполняет корень.
Процесс поглощения воды и растворённых в ней минеральных веществ происходит в зоне всасывания корня. Именно в этой зоня на наружной поверхности корня вырастают корневые волоски — специальные вытянутые клетки, способные проникать сквозь частицы почвы и всасывать воду.
Число корневых волосков у различных растений разное, но их всегда очень много. Чем больше у растения корневых волосков, тем большую поверхность всасывания имеет растение и тем больше питательных веществ оно получит.
Далее из корневого волоска вода поступает в соседние клетки, а потом в сосуды корня. По сосудам вода и питательные вещества поднимаются в другие органы растения. Подняться вверх по сосудам воде помогает корневое давление растения.
3. Что такое корневое давление?
Корневое давление — это давление, которое создается в сосудах корней и благодаря которому обеспечивается движение воды и растворённых в ней минеральных веществ из корня вверх в другие части растения.
4. Почему растения не рекомендуется поливать холодной водой?
При поливе холодной водой происходит снижение поглощающей способности корня. Холодная ода хуже впитывается корневыми волосками и растение не получает всех необходимых ему веществ .
5. Какие виды удобрений вы знаете?
Существуют органические, минеральные и микроудобрения удобрения:
- органические удобрения — это отходы от жизнедеятельности животных (навоз, птичий помёт) или отмершие части организмов животных и растений (торф, перегной);
- минеральные удобрения — это удобрения, содержащие необходимые для жизни растений минеральные вещества, различают азотные минеральные удобрения, калийные и фосфорные;
- микроудобрения — это удобрения, которые содержат различные химические вещества, помогающие росту растений, например бор, медь, цинк, кобальт и прочие.
6. Какое влияние на рост и развитие растений оказывают азот, калий, фосфор?
Азот способствует росту растений. Калий обеспечивает быстрый отток органических веществ от листьев в корням. Фосфор необходим для скорейшего созревания плодов.
7. Что такое подкормка?
Подкормка — это внесение в почву удобрений, необходимых растению в данный период жизни. В разные сроки вносятся разные удобрения, всё зависит от конкретных потребностей и вида растений.
Подумайте
Правильно ли поступают люди, убирая осенью опавшую листву с газонов в скверах и парках населённых пунктов?
В природе опавшая листва перегнивает и обогащает почву минеральными веществами. Убирая опавшую листву с газонов и в скверах люди лишают городские растения естественной подкормки. Это неправильною
С чем связаны особенности строения клетки корневого волоска?
По своему строению корневой волосок — это длинный вырост наружной клетки корня. Длина корневых волосков в среднем 10 мм. Поверхность их покрыта слизью, которая помогает корневому волоску как можно более тесно соприкасаться с частицами почвы и эффективно всасывать воду и растворённые в ней минеральные и органические вещества.
Задания
1. Возьмите два одинаковых растения колеуса средних размеров. Поставьте их в светлое тёплое место и три дня не поливайте. Затем регулярно поливайте: первое растение — ежедневно утром и вечером, расходуя на каждый полив по 50 мл воды, второе растение — три раза в неделю (понедельник, среда, пятница), расходуя на каждый полив по 200 мл воды. Опыт проводите в течение месяца. Результаты наблюдений записывайте в тетрадь. Сравните результаты наблюдений и сделайте вывод.
Результаты эксперимента будут сильно зависит от времени года, в который будет проводиться эксперимент. Так, в зимний период у колеуса наступает период покоя. На протяжении всех зимних месяцев необходимо максимально ограничить полив и не удобрять это растение. Если же этого не сделать, то растение не зацветёт.
Поливать колеус нужно в зависимости от состояния грунта — на ощупь он должен быть слегка подсохшим. Летом к поливу можно добавить и опрыскивание.
Вывод: если эксперимент будет проводиться летом, то лучше себя будут чувствовать растения поливаемые первым способом (каждый день) Если же провести эксперимент осенью или зимой, то наиболее комфортно будет растению поливаемому три раза в неделю.
2. Для подготовки к изучению прорастания семян в стакан из тонкого прозрачного стекла поместите промокательную бумагу так, чтобы она плотно прилегла к стенкам стакана. На дно стакана налейте немного воды. Между стеклом и промокательной бумагой поместите зерновки пшеницы, ржи, ячменя или овса и наблюдайте за их прорастанием. В другой стакан положите семена фасоли или гороха также для наблюдения за прорастанием. В третий стакан поместите семена фасоли или гороха, отделив у них одну семядолю. Следите, чтобы семена не высохли. Установите, когда они набухнут. Проследите, когда у проростков появятся корни, сколько их разовьётся через некоторое время, как происходят рост и дальнейшее развитие проростков. Свои наблюдения запишите.
Растение
Появление стебелька
Злаки (пшеница, рожь, овёс, ячмень)
Бобовые (горох фасоль) с двумя семядолями
Также в процессе развития проростков можно наблюдать, что у гороха и фасоли развивается стержневая корневая система, а у злаков — мочковатая корневая система.
Задания для любознательных
С марта—апреля по июль применяйте жидкую подкормку комнатных растений, которыми озеленена школа. Для этого берите куриный или голубиный помёт. Готовьте подкормку следующим образом: четверть объёма литровой банки заполните птичьим помётом, затем до верха банки налейте горячей воды. Полученный раствор размешайте деревянной палочкой и дайте ему остыть. Один стакан приготовленной таким способом жидкой подкормки перед удобрением растений надо разбавить десятью стаканами воды. Можно также подкармливать растения раствором минеральных веществ. Применять подкормку следует один раз в неделю.
Растения стали развиваться быстрее и выглядеть более здоровыми.
Словарик
Минеральное питание — это процесс поглощения, передвижения и усвоения растениями из почвы воды и растворённых в ней минеральных солей.
Корневое давление — это свойство сосудов корней растения поднимать воду и минеральные вещества вверх в другие части растения.
Почва — это верхний плодородный слой земли.
Плодородие — это свойство почвы обеспечивать растения питательными веществами и влагой, создавать условия для их жизнедеятельности.
Органические удобрения — это отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичий помёт) или отмершие части организмов животных и растений (перегной, торф).
Минеральные удобрения — это удобрения, содержащие минеральные вещества необходимые для жизнедеятельности растений. Различают фосфорные, калийные и азотные минеральные удобрения.
Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.
Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:
1) ультрамикроэлементы - серебро, радий, ртуть, кадмий и т. д. (миллионные доли процента);
2) микроэлементы - медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие, потребляемые в малых количествах (от стотысячных до тысячных долей процента);
3) макроэлементы - фосфор, азот, кальций, калий, сера, железо, магний, потребляемые в относительно больших количествах (от сотых долей процента до нескольких процентов).
Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.
Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.
Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.
Магний - элемент, включающийся в состав хлорофилла растений. При недостатке этого элемента листья приобретают хрупкость, становятся "мраморными". Магний создает нейтральную реакцию почв, а также помогает устранить вредное действие избыточного количества извести. Калий требуется растениям для разнообразных физиологических процессов, протекающих в них. Этот элемент отвечает за развитие корневой "системы. Его наличие делает корневые системы растений более морозоустойчивыми. Как правило, калия содержится в почве от 1 до 2,5 процента. В очень тяжелых и средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании больше всего страдают верхние листья растений. Они осветляются, по краям желтеют, а зелеными остаются только участки листа, окружающие сосуды.
Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.
Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.
Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.
Цинк нормализует дыхание растений.
Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.
Молибден , присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.
Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.
Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.
Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
С6 Н12 O6 +6 O2 ® 6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания — ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.
Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов). Так, азот может поглощаться в виде аниона NO3 и катиона NH4+ (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера — в виде анионов фосфорной и серной кислот — Н2РО4- и SO42- , калий, кальций, магний, натрий, железо — в виде катионов К+ , Са2+ , Mg2+ , Fe2+ , а микроэлементы — в виде соответствующих анионов или катионов.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла. Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы — нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень. На расстоянии 1—3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы — ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений. Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5—72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне. За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков. Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается. Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы —-до 2—8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве. При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм). Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.
Поглощение питательных веществ растениями через корни
Росянка поймала добычу.mp4
В то же время хорошо известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке, как и в пасоке растений (транспортируемой по ксилеме из корней в надземные органы) чаще всего значительно выше, чем в почвенном растворе. В этом случае поглощение питательных веществ растениями должно происходить против градиента концентрации и невозможно за счет диффузии.
Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли, особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на растение Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого иона в клетки корня Например, Са3+ в высоких концентрациях тормозит избыточное поступление K+, Na+ Mg2+ и наоборот Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов K+ и Na +, K+ и NH4+, K+ и Mg2+, NO3- и H2PO4, Cl- и H2PO4- и др.
Физиологическая уравновешенное IB легче всего восстанавливается при введении в раствор солей кальция При наличии кальция в растворе создаются нормальные условия для развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях Са2+ должен преобладать над другими ионами. Особенно сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, т е при повышенной кислотности раствора Высокая концентрация в растворе ионов водорода оказывает отрицательное влияние на физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корпя Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных веществ. Отрицательное действие кислой реакции сильнее проявляется при отсутствии или недостатке других катионов, особенно кальция, в растворе Кальций тормозит поступление ионов H+,, поэтому при повышенном количестве кальция растения способны переносить более кислую реакцию, чем без кальция
Реакция раствора оказывает влияние на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ.
Влияние СаСl2 на рост корней пшеницы при различной кислотности раствора
Читайте также: