Корневое питание как важнейший фактор управления продуктивностью и качеством урожая
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Агроэкологические факторы. Л-2
Агроэкология включает специфические вопросы экологии, связанные с производством средств жизнеобеспечения (пища, одежда, топливо, стройматериалы, парфюмерия и т.д.) за счет производственной деятельности на земле. Пространственно это часть экологии суши, а функционально в сферу агроэкологии относят ту часть специфического обмена вещества и энергии, которая связана с аграрной деятельностью человека.
В общем виде значение агроэкологии определяется тем, что история взаимоотношений человека и природы - это в существенной мере история производства продовольствия и средств существования за счет ресурсов биосферы, в том числе за счет почвенных ресурсов. Алгоритм этого процесса можно представить так: рост населения ® рост потребностей ® рост нагрузки на среду обитания.
Как следует из приведенного алгоритма, рост нагрузки на среду обитания есть произведение роста населения и роста потребностей человека и в ограниченном пространстве планеты рост не может быть бесконечным, неизбежно исчерпание ресурсов , в том числе и почвенных, и наступление кризиса. Обострение экологических проблем есть признак наступления такого кризиса. Признание этого в мире обычно связывают с выходом книги Д.Форрестера "Мировая динамика" в 1971 году (перево д в СССР издан в 1978 году). В течение последующих 10-20 лет экологическая проблема вышла на первое место в мировом сознании по остроте, потеснив продовольственную и военную проблемы. Первым из ученых - естественников на принципиальную ограниченность Земли для роста населения указал В.И.Вернадский (ученик В.В.Докучаева) в работе "Научная мысль как планетное явление" (написанная в 1936 году эта работа по политическим мотивам не была опубликована при жизни ученого, "Правда",11.03.1988 г.). В этой статье где он писал, что полная заселенность суши Земли достигнута впервые в истории; дальнейший рост населения возможен только за счет интенсификации производства средств жизнеобеспечения. Защиту от кризиса В.И.Вернадский предложил в концепции "от биосферы к ноосфере". Суть этой концепции - разумное регулирование процессов взаимоотношения человека и природы в планетарном масштабе, на основании научно-технического прогресса.
За прошедшие годы концепции В.И.Вернадского не предложено конкурентоспособной альтернативы. Кризис же развивается; публикуются мнения и прогнозы, что "человечеству осталось жить 20-25 лет. " ( Комсомольская правда, 5.12.1992). Крупных неприятностей в грядущем не отрицает никто из ученых, специально занимающихся проблемами экологии. Большинством они прогнозируются не как мгновенная гибель, а как растянутое во времени ухудшение условий жизни, увеличение смертности, уменьшение рождаемости и, как итог, сокращение населения. В России эти процессы очевидны. В качестве общих мер защиты от надвигающихся неприятностей на одном из важных мест находится проблема экологического образования . Главная задача этого – стабилизировать ситуацию на приемлемом для человека уровне. Из вышеизложенного следует, что очень важная часть общеэкологической проблематики связана с аграрной деятельностью человека, поэтому соответствующие обстоятельства должны исследоваться во всей полноте.
Теперь все вопросы в развитии аграрной отрасли должны решаться с учетом как общих экологических последствий аграрных технологий в комплексе, так и отдельных проектов и операций. Одним из показателей важности такого подхода является повышенный спрос мирового рынка на экологически чистую продукцию по повышенной цене.
Факторы роста и развития растений в аграрных экосистемах как общеэкологические факторы
В обеспечении высокой продуктивности растений выделяют пять главных условий, которые называют факторами роста и развития растений. Изменение величины фактора во времени называется режимом: тепло (температурный режим), свет (световой режим), вода (режим влажности), воздух (воздушное питание СО 2 ), минеральные вещества (корневое питание элементами минеральной пищи растений (ЭМПР), или пищевой режим). Для земледелия как практической дисциплины важное значение имеет возможность влияния на режимы состояния факторов средствами технологии.
В этом отношении полнее всего техническими средствами контролируется пищевой режим, реально сейчас человечество до 70% пищевых калорий получает за счет технологии удобрений, т.е. если представить, что удобрений не стало, то 70% людей остаются без пищи.
В существенной степени регулируется водный режим. Осушительные и оросительные мелиорации оказывают капитальное влияние на водный режим больших территорий. Система обработки почв также одной из ключевых задач имеет оптимизацию режима продуктивной влаги в почве. Воздушный режим тесно связан с водным, поскольку обмен воды и воздуха в почве идет по одним и тем же порам. Соответственно, тесно взаимозависимо у них и влияние технологии на режимы.
Тепловой и световой режимы в открытом грунте только частично могут регулироваться технологией за счет приспособительных действий. В закрытом грунте, напротив, регулирование светового и теплового режима составляет основу технологии и преобладает по затратам. Удобрение и водообеспечение , которые в открытом грунте являются главными потребителями энергии и средств, в теплицах занимают относительно меньшую долю по затратам, а, соответственно, и в стоимости продукции.
При характеристике питания растений важно подразделять три стороны этого сложного комплексного явления. Остальные живые организмы существенно отличаются тем, что энергетически питаются за счет растений.
1. Питание как энергообеспечение. В этом смысле растения потребляют кванты света и называются автотрофы; они осуществляют единственный в природе процесс преобразования электромагнитной энергии света в форму энергии химических связей, пригодную для использования живыми организмами.
2. Субстратное питание, как усвоение вещества (элементов), из которого строится основная масса тела живых организмов. В этом отношении растения питаются углекислым газом и водой.
1. Свет
Свет как главный экологический фактор имеет глобальное значение как источник энергии для основного блока продукционного процесса - фотосинтеза. Для фиксации моля углекислого газа в среднем необходимо 8 Эйнштейнов (Е) световой энергии. Эйнштейном называется моль квантов света.
Е = N h n ,
где: N - число Авогадро 6,02 ´ 10 23 ;
h - постоянная Планка 0,66 ´ 10 -33 Дж ´ сек;
n - частота, сек -1 .
Таким образом энергия Эйнштейна зависит от длины волны. Красный свет с длиной волны 680 нм, основной диапазон синтеза углеводов, имеет энергию моля квантов (Эйнштейна), равную 176 ´ 10 3 Дж.
Влияние солнечной радиации определяется тремя обстоятельствами:
1) Температурный эффект определяется тем, что около 70% солнечных лучей, поглощенных растениями, превращается в тепло, используемое на транспирацию, регулирование температуры растений и пр. Это – важный экологический фактор, определяющий условия реализации температурного оптимума существования всех агроэкосистем . При температурах выше и ниже оптимума эффективность процессов в экосистемах снижается. В естественных экосистемах стремление к оптимуму проявляется формированием списка видов в эволюции, за миллионы лет. В агроэкосистемах подобное достигается за счет интродукции и селекции;
2) Фотосинтез - использование фотосинтетически активной радиации (ФАР), видимой части света с длиной волны 380-710 нм. Разные участки спектра имеют разную эффективность усвоения, у красных лучей больше, у синих - меньше, в среднем по спектру считается возможной фиксация 22% энергии ФАР. В среднем на Земле усваивается около 0,2% от ФАР, в рекордных полевых посевах достигнут уровень фиксации 2,5%, а в экспериментах до 5% ФАР; ФАР составляет около 40% солнечной радиации.
3) фотоморфогенетическое (регулирующее) воздействие на рост и развитие определяется составом света и временными факторами освещения, вызывает явления фотопериодизма.
Обобщенно значение отдельных частей спектра для роста и развития растений характеризуется данными таблицы 1.
Тема: Цель: Выяснение роли почвенного питания в жизни растений..
Тип урока: усвоение новых знаний.
Задачи:
Образовательные:
-Вспомнить основные процессы жизнедеятельности;
-Изучить корневое питание как основной процесс жизнедеятельности растений;
-Познакомиться с классификацией удобрений.
Развивающие:
-Развивать умение работать с текстом;
-Умение применять полученные знания;
-Развивать навыки исследования;
-Умение формировать понятия;
-Развивать логику.
Воспитательные:
-Жизненное и профессиональное самоопределение.
Оценить 828 0
Учитель МКОУ СОШ с.п. Кара-Суу Жабоева Раиса Муратовна
Тема: Цель: Выяснение роли почвенного питания в жизни растений..
Тип урока: усвоение новых знаний.
Образовательные:
-Вспомнить основные процессы жизнедеятельности;
-Изучить корневое питание как основной процесс жизнедеятельности растений;
-Познакомиться с классификацией удобрений.
Развивающие:
-Развивать умение работать с текстом;
-Умение применять полученные знания;
-Развивать навыки исследования;
-Умение формировать понятия;
Воспитательные:
-Жизненное и профессиональное самоопределение.
Изучение новой темы.
1 Всасывание воды корнями. Минеральные удобрение растений.
Беседа по вопросам.
Почему растения не могут жить без корней?
Поглощают ли корни из почвы кроме воды еще и растворенные в ней минеральные соли ?
Какие еще вещества необходимы для питания растений?
Для чего эти вещества нужны растению ?
Что происходит с водой и минеральными веществами, когда они попадают из корневых волосков в зону всасывания?
От чего зависит потребность растения в минеральных веществах?
2.Самостоятельное изучение
Первый вопрос. Что такое питание растений? Чтобы это узнать дополним определение из большой советской энциклопедии, вставляя пропущенные слова.
Питание – этопроцесс поглощения и усвоениярастениями из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни. 1
Питание растений существенно отличается от питания животных. Оно состоит из двух взаимосвязанных типов воздушного и почвенного питания. Посмотрите на слайд и подпишите типы питания на схеме.
Цель нашего урок изучить почвенное питание. Такой тип питания также называют корневым или минеральным.
Почвенное питание изучает целая наука – агрохимия. А специалистов этой науки называют агрохимиками, или врачевателями полей. Я предлагаю вам пройти обучение основам агрохимии. А также пройти стажировку. (Слайд 8)
Для начала ответим на главный вопрос агрохимии. Какие вещества поглощает корень?
Воду и минеральные соли.
Правильно, корень поглощает воду. Вода имеет для растения большое значение, ведь тело растения на 50-98 процентов состоит из воды 2 . Вместе с водой в растения попадают растворимые минеральные соли, включающие такие химические элементы как фосфор, азот, калий и т. д. Они необходимы растению для построения более сложных веществ.
Записывают ответ на вопрос.
Поступление воды и минеральных веществ через корень называется почвенным питанием.
Записывают определение.
Часто агрохимикам приходится сталкиваться с большой проблемой. В естественном растительном покрове поглощённые минеральные вещества возвращаются обратно в почву с опавшими листьями, ветками и т.д. На полях же минеральные вещества вместе с урожаем выносятся из почвы. Так вынос из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг кальция. Сколько килограмм кальция выносится со свеклой? С капустой? Почвы беднеют. Урожаи падают. Как решить эту проблему?
(Вносить удобрения в почву).
Конечно же, вносить удобрения. Но какие? Давайте познакомимся с классификацией удобрений. Прочитаем текст на стр. 101 и заполните схему.
Удобрения: 1. Органические( навоз, торф, перегной).
2. минеральные ( азотные, калийные, фосфорные).
3. Макроудобрения и микроудобрения, микроэлементы.
Читают текст и заполняют схему.
Существует две группы удобрений Органические и минеральные. К органическим удобрениям относят навоз, зола, перегной и т.д. Минеральные удобрения в свою очередьтакже можно разделить на две группы, макроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые растениям в больших количествах, к ним относятся удобрения содержащие азот, фосфор и калий. Микроудобрения – это удобрения, содержащие химические элементы необходимые в очень небольших дозах, но и они имеют большое значение для растений.
Вносить удобрения необходимо строго по правилам, в определённый период года, в определённый период развития растения и в определённых дозах.
Закрепление. Итак, вы изучили теоретические основы агрохимии. А как вы думайте, что необходимо знать, чтобы определить необходимое удобрение.
Отвечают на вопрос?
Что бы это узнать необходимо, определить каких химических элементов недостаточно в минеральном питании комнатного растения?
Дифференциальная самостоятельная работа.
Обязательный уровень
Корневые волоски находятся на всем протяжении корня.
Клетки корневого чехлика недолговечны.
Поступление воды и минеральных солей происходит только в зоне всасывания.
Зона всасывания находится между зоной роста и проводящей зоной.
Лист – единственный орган растения, в котором происходит фотосинтез.
Устьичные клетки не имеют хлорофилла.
Почка – это зачаточный побег.
Стержневая корневая система имеет один корень.
Придаточные корни развиваются из корешка зародыша.
2. Докажите, что луковица видоизмененный побег.
Ключ: правильные утверждения: 2, 3, 4, 7.
Повышенный уровень
1. При дыхании корни поглощают:
а) кислород; б) воду; в) углекислый газ;
г) растворенные минеральные вещества.
2. В поглощении воды и минеральных солей участвует:
а) зона деления; б) зона роста;
в) зона всасывания; г) зона проведения.
3. Органическое удобрение:
а) навоз; б) зола; в) селитра; г) мочевина.
4. Почка – это:
а) зачаточный побег; б) зачаточные листья;
в) видоизмененный побег; г) видоизмененные листья.
5. Клубень – это:
а) плод; б) видоизмененный побег; в) корень; г) часть побега.
6. Вегетативные органы:
а) семена; б) плоды; в) корни и побеги; г) цветки.
7. Фотосинтез происходит:
а) только на свету; б) в темноте; в) только осенью; г) только ночью.
8. Стержневая корневая система имеет:
а) один корень; б) много корней;
в) много придаточных корней; г) главный и боковые корни.
9. Придаточные корни:
а) развиваются из корешка зародыша;
б) отрастают от стебля;
в) развиваются на главном корне;
г) отрастают от боковых корней.
Биологический диктант
Корневая система растения поглощает из почвы … и … с помощью … Из листа вода поступает к клеткам основной ткани, содержащим … Через устьица к клеткам основной ткани поступает … В хлоропластах при участии света образуются … Происходит процесс … При этом выделяется газ …
Ключ: 1 г), 2 в), 3 а), 4 а), 5 б), 6 в), 7 а), 8 г), 9 б).
Биологический диктант: воду, минеральные вещества, корневых волосков, устьица, углекислый газ, органические вещества, фотосинтез, кислород.
Что мы нового узнали на уроке? Оценивание учащихся.
(Домашнее задание. Прочитать параграф 27 Ответить на вопросы(1-3).
Биологическая активность почвы — это совокупность биохимических реакций, которые происходят в почве и способствуют восстановлению запасов использованных или разложенных элементов питания, поэтому она имеет определенную стабильность, что зависит от численности и видового состава почвенных живых организмов, типа почвы, времени года, климата и культуры земледелия.
Состояние почв
Разные типы грунтов имеют определенное количество элементов питания, особенно P и К, которые находятся в связанных (недоступных для растений формах). Только около 1% от общего количества азота в почве находится в доступной для растений форме.
Таблица 1. Содержание P и K в почвах
.jpg)
Для примера, в светло-серых почвах на 1 га запасы P составляют - 2,6 тонн, К - 20 тонн. Только небольшая часть N., P., K. может естественным путем переводиться в доступные для растений формы.
Коэффициент использования элементов питания - что это и для чего?
Коэффициент использования элементов питания из почвы показывает ту его часть, которая поступает в растение в течение вегетации по отношению к общим запасам подвижных форм элементов в пахотном слое почвы. Начиная с 70-х годов XX века при интенсивном ведении сельского хозяйства произошло изменение коэффициента использования элементов в меньшую сторону.
Таблица 2. Изменение коэффициентов использования элементов питания в почве
.jpg)
Это связано с тем, что в 70-80 годы вносились большие нормы органических удобрений, с которыми в почву попадали полезные микроорганизмы, которые помогали растениям усваивать те или иные элементы питания. Начиная с 2000 годов резко уменьшилось количество внесенных органических удобрений, и это как одна из причин, которая обусловила уменьшение коэффициента усвоения.
Так, в 70-80 годах коэффициент усвоения зерновыми был N=0,3-0,45, P=0,15-0,25, K=0,20-0,35,
Основа урожая
Урожай с/х культур формируется в основном за счет питательных веществ почвы. Есть разные методы обогащения почвы элементами питания, основной сегодня - это внесение больших доз минеральных удобрений.
Да, это неплохо, но и есть много минусов. Неумеренное применение минеральных удобрений портит наши почвы, убивает полезную микрофлору, увеличивается численность фитопатогенных видов микроорганизмов, вызывающих опасные болезни растений, приводит к закислению почв, и т.д.
Также известно, что доступность элементов минерального питания, то есть то количество, которое может всасываться корневой системой растений и использоваться для роста и развития, очень низкое, особенно фосфора. Фосфор является одним из самых важных элементов минерального питания растений и играет ключевую роль в их метаболизме. Но большая часть внесенных удобрений остается невостребованной. Коэффициент усвоения Фосфора, даже при оптимальных дозах внесения, составляет лишь 10-20%, в то время, как Азота - до 50%, а калия - до 70%. Хорошим выходом в данной ситуации является внесение органических удобрений и компостов, использование в севообороте сидератов. Но, к сожалению, так сложилось, что органические удобрения на сегодняшний день в дефиците.
Очевидно, что сохранение высокой производительности с/х культур невозможно при полном отказе от агрохимикатов. Однако, применяя биопрепараты, можно значительно улучшить корневое питание растений, состояние окружающей среды, сэкономить минеральные удобрения до 30-50%, восстановить положительные почвенные процессы и обеспечить баланс не только гумуса, но и питательных элементов, которые выносятся с поля с урожаем.
Именно для таких целей специалистами компании БТУ-Центр был создан микробиологический препарат Биокомплекс-БТУ БиоNPK. Каково же его действие?
.jpg)
В его состав входят эндофитные и почвенные микроорганизмы, которые способны к активной азотфиксации, фосфор - и калий-мобилизации по всей толщине плодородного слоя почвы. Данные штаммы микроорганизмов получены из почвы и отселекционированы по признаку лучшей производительности и стабильности в широком диапазоне температур, засоленности и рН почвы.
Основным преимуществом данного препарата, в сравнении с минеральными удобрениями является то, что он обеспечивает растение элементами питания даже в засушливых условиях. За счет чего? - спросите вы. Благодаря тому, что заселив весь плодородный слой почвы, насыщенный корнями растений, микроорганизмы Биокомплекс-БТУ БиоNPK продолжают работать за счет капиллярной влаги, которой недостаточно для растворения и транспорта минеральных удобрений.
Минеральные же удобрения остаются недоступными для корней растений при отсутствии осадков или иного увлажнения еще и могут вызывать химические ожоги растений.
Биоудобрение Биокомплекс-БТУ БиоNPK способно активизировать процесс азотфиксации и мобилизации фосфора, калия, других элементов питания из нерастворимых солей почвы и органики растительного или другого происхождения. А также значительно повысить коэффициент усвоения элементов питания из минеральных удобрений (особенно сложно смешанных фосфорно-калийных).
Это происходит благодаря кислотам и ферментам, которые вырабатывают микроорганизмы препарата, и переносу ими доступных растениям элементов питания по пищевой цепи непосредственно к корням.
В результате растение получает сбалансированное питание в течение всего вегетационного периода, идет стимуляция роста растений.
Давайте рассмотрим методы и нормы внесения. Есть три основных метода:
- Перед основной обработкой почвы. Под зяблевую вспашку вносится для того, чтобы уже на весну культурам был запас основных элементов питания. Биокомплекс-БТУ БиоNPK целесообразно вносить с осени вместе с биодеструкторами стерни.
- Весной перед посевной культивацией.
- Внесение в рядок, фертигация. Сеялками новых поколений, где можно вносить в рядок жидкие удобрения. Вместо жидких удобрений можно вносить в рядок препарат Биокомплекс-БТУ БиоNPK.
- Для овощеводов и садоводов- через фертигацию, то есть капельное орошение.
Но лучше о препарате могут рассказать результаты его применения
В 2016 году были заложены опыты в Институте Земледелия на двух культурах – кукурузе и подсолнечнике. Изучалась эффективность препаратов при разных нормах внесения.
По кукурузе - результаты в Таблице 3. При использовании биопрепаратов существенно увеличивалась масса початка, масса зерна и общая урожайность. Из таблицы также видно – показатели качества продукции были лучше там, где применялись микробные препараты. Также можно увидеть разницу и на фото – початки кукурузы.
Почва – чернозем типичный, Органо-минеральная система удобрения (N60P60K60)
Примечание * – фаза 3-5 листьев Биокомплекс-БТУ 0,4 л/га + Липосам 0,2 л/га+ фаза выбрасывания метелки – Биокомплекс-БТУ для зерновых культур 0,5 л/га + 0,2 л/га Липосам
Фото 1.
Аналогичный опыт был заложен по подсолнечнику (см. таблицу 4 и фото 2).
Соответственно видно и повышение урожайности, и улучшение показателей качества.
Почва – чернозем типичный, Органо-минеральная система удобрения (N60P60K60)
Примечание * – фаза 3-5 листьев – Биокомплекс-БТУ 0,4 л/га + Липосам 0,2 л/га + фаза звездочки – Биокомплекс-БТУ для технических культур 0,5 л/га + 0,2 л/га Липосам
ЕЩЕ НЕСКОЛЬКО ПРИМЕРОВ ОТ НАШИХ ПАРТНЕРОВ:
.jpg)
.jpg)
За те несколько лет, когда Биокомплекс-БТУ БиоNPK применяется в хозяйствах РФ, препарат зарекомендовал себя как эффективный и экономичный биоактиватор, позволяющий получать прибавки к урожаю одновременно экономя на внесении минеральных удобрений.
Так, 2016 году в хозяйстве в с. Кондоль Пензенской области при посеве сои вносилось 120кг/га диаммофоски.
На опытном участке внесение диаммофоски сократили вдвое, до 60 кг/га, и в баковую смесь с почвенным гербицидом добавили 3,5 л Биокомплекс-БТУ БиоNPK. При этом урожайность сои была на 2,5 ц на га выше на опытных участках, несмотря на двойную экономию минеральных удобрений.
С учетом стоимости препарата, чистая прибыль составила 6 500 руб/га. Визуально отмечено, что на опытном участке в течение вегетации высота растений, ветвление, количество клубеньков и стручков было примерно на 20% выше, чем в контроле.
Внесение биологического удобрения Биокомплекс-БТУ БиоNPK производства компании БТУ - Центр создает оптимальные условия для усвоения растениями элементов минерального питания и максимальной реализации биологического потенциала растений, как следствие, обеспечивает формирование высокой производительности и урожайности.
Слайды и текст этой презентации
МИНЕРАЛЬНОЕ (КОРНЕВОЕ) ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ
Значение изучения корневого питания растений. История изучения.
Классификация элементов. Макро-и микроэлементы. Физиологическая роль. Внешние признаки дефицита. Особенности минерального питания растений.
Методы исследования минерального питания растений.
Поступление минеральных солей через корневую систему.
Почва как источник питательных веществ.
Физиологические основы применения удобрений.
Теоретическое и практическое значение изучения корневого питания растений. История изучения. Содержание и химический состав золы. Методы исследования минерального питания. Макро- и микроэлементы и их физиологическая роль.
Поступление минеральных солей через корневую систему. Минеральные соли как основная форма питания растений. Корневая система как орган поглощения минеральных веществ. Влияние факторов на поступление солей. Роль клеток корня в жизнедеятельности растений. Синтетическая функция корня.
Почва как источник питательных веществ. Роль контактного обмена между коллоидами почвы и клеткой корня. Роль корневых выделений для усвоения веществ.
Физиологические основы применения удобрений. Особенности потребления минеральных веществ растениями. Физиологические свойства удобрений.
Термины
Антагонизм ионов, аэропоника, вегетационный метод, гидропоника, зольность, зольные элементы, кальмодулин, контактный обмен, макроэлементы, микроэлементы, незольные элементы, почвенный поглощающий комплекс, синергизм, удобрения физиологически кислые, удобрения физиологически щелочные.
1. Значение изучения корневого питания растений. История изучения.
ПАЛИССИ Бернар
ок. 1510 г. – 4 июля 1589 г.
Утверждал, что минеральные соли необходимы для жизни растений, и рекомендовал примешивать растворимые соли и мергель к навозу и другим органическим удобрениям.
Подсечно-огневая практика земледелия
(1893, Финляндия)
Ян Баптист ВАН ГЕЛЬМОНТ
1579–1644
Иоганн Рудольф ГЛАУБЕР
( 1604 (?) – March 10, 1670)
Антуан ЛАВУАЗЬЕ (1743-1794)
Комов Иван Михайлович (1750-1792)
Афонин Матвей Михайлович (1739-…)
Либих Юстус (1803 —1873), немецкий химик.
В 1840 высказал теорию минерального питания растений, способствовавшую широкому внедрению минеральных удобрений в земледелии.
Прянишников Дмитрий Николаевич (1865 — 1948)
сформулировал теорию азотного питания растений, разработал научные основы фосфоритования почв, дал физиологическую характеристику калийных солей, апробированы различные виды азотных и фосфорных удобрений. Работал над вопросами известкования кислых почв, гипсования солонцов, применения органических удобрений. Усовершенствовал методы изучения питания растений, анализа растений и почв, вегетационного опыта.
Минеральное питание – это та сторона жизнедеятельности, которая легче всего управляется человеком.
17 век – водная теория питания
18 век – гумусовая теория питания
19 век – теория минерального питания
Зольные и незольные элементы:
органогены (незольные) – С, О, Н, N – 95 % сух.массы тканей растений.
зольные - P, S, К, Nа, Мg, Са, Fe, Si и др. - 5 % сухой массы
2. Необходимые и полезные элементы:
необходимые - элементы, без которых организм не может завершить свой жизненный цикл. Оказывают прямое влияние на организм и являются незаменимыми. N, Р, S, К, Са, Mg и Fe.
полезные - элементы, которые необходимы только в определенных условиях или для некоторых видов растений (Na, Si, Co, Se, Al)
3. Макро- и микроэлементы:
макроэлементы (содержание более 0,01%) — N, P, S, К, Са, Mg, Fe
микроэлементы (содержание менее 0,01%) —Мп, Си, Zn, В, Мо, Сl.
Классификация химических элементов по К. Менгелю (1987)
Значение элементов. Особенности минерального питания растений.
Значение питательных элементов:
1. Структурное
2. Участвуют в создании определенной ионной концентрации, стабилизации макромолекул и коллоидных частиц (электрохимическая роль- потенциалообразующая, осмотические свойства)
3. Каталитическое.
Особенность минерального обмена растений:
1. Накопление элементов в тканях в концентрациях значительно более высоких, чем во внешней среде.
2. Специфичность в потребности, накоплении и распределении по органам отдельных элементов у разных растений.
Физиологическая роль макро-и микроэлементов. Внешние признаки дефицита. самостоятельно
Признаки дефицита минеральных элементов
3. Методы исследования минерального питания растений.
1859 г. – опыты И.Кнопа, Ю.Сакса метод водных или песчаных культур.
вопрос о доступных формах питательных веществ был решен И. С. Шуловым в лаборатории Д. Н. Прянишникова в опытах, проведенных в стерильных условиях.
Катионы и анионы поступают в растения независимо друг от друга с разной скоростью. Скорость поступления иона определяется быстротой его использования. Это было установлено путем определения изменения концентрации рН в водных культурах.
Овес. Песчаные культуры. Сосуды: 1—чистый песок;
2— даны все питательные соли; 3— исключен азот;
4— исключен фосфор; 5— исключен калий
4. Поступление минеральных солей через корневую систему
4.1. Корневая система как орган поглощения солей.
Функции корня
Особенности корня как органа поглощения.
Строение корня.
Эволюция корня.
Синтетическая функция корня.
Особенности корня как органа поглощения
1) Огромная поверхность, обеспечивающая поступление воды из возможно большего объема почвы является результатом:
Глубина проникновения;
Большие размеры и сильная разветвленность. Корневые волоски, которые усиливают контакт с почвой. Поверхность корней больше поверхности надземных органов в 140-150 раз.
2) Непрерывный рост:
Высокая скорость роста 1-10 см/сут, что в 100-130 раз интенсивнее надземных органов (0, 72 см/сут).
Корневая система в течение жизни сохраняет множество меристем, которые в корне составляют 10 % по массе (в стеблях 1 %).
Поглощающие поверхности корня
Общая адсорбирующая поверхность (адсорбирует).
Рабочая адсорбирующая поверхность (адсорбирует и передает в сосуды ксилемы)
Основной зоной поглощения питательных веществ, снабжающей и надземные органы растения, является зона растяжения клеток и зона корневых волосков.
1 этап – водоросли, лишайники поглощают всей поверхностью (у высших частично сохранилась).
2 этап – выход на сушу– формирование органов воздушного и почвенного питания.
Корень как специализированный орган появился не сразу. Начало ему дали клетки базальной части стебля, погруженного в субстрат. У древнейших растений суши, обитающих в условиях избыточной влажности, роль корня выполняли особые расширения или выросты (ризоиды) – функция закрепления и частично поглощения. В менее оводненных участках суши формирование корнеподобных выростов или настоящих корневищ с придаточными корнями.
Поглощающая система впервые появляется у мхов, затем плауны, хвощи, папоротники. Увеличение всасывающей способности. Метаболическая специализация корня сформировалась позже. Впервые настоящая корневая система – у саговниковых (голосеменные), но корни не ветвятся. Совершенные – у голосеменных и покрытосеменных. Синтетическая функция корня сложилась позже. Соответственно ей сформировалась и анатомическая структура корня.
Зеленые водоросли:
1-2. Улотрикс.
3. Кодиум.
4. Ульва (морской салат).
5. Спирогира
Фритчиелла клубневидная:
а — стелющиеся нити;
6 — ризоиды
Синтетическая функция корня
Какие вещества образуются в корне?
1) аминокислоты и амиды. Имеются данные, что 50-70% поступившего азота включается в метаболизм в корнях.
2) алкалоиды, порфирины, каучук, витамины (В1, В6, никотиновая кислота, аскорбиновая кислота).
3) фитогормоны цитокинины. Опыты К. Мотеса (1958). Установил, что если изолированные листья табака поместить в питательную среду и на них образуются корни, то они долгое время сохраняют зеленую окраску. Если корни обрывать, то при выдерживании на питательной смеси листья желтеют. Влияние корней оказалось возможным заменить нанесением на листья раствора кинетина.
4.2. Особенности поступления солей в корневую систему.
Влияние внешних условий на поступление солей.
Температура (при t близкой к 0°С поглощение солей идет медленно, до 40°С усиливается. Увеличение температуры на 10°С может вызвать возрастание поглощения в два и даже три раза).
Свет (в темноте поглощение солей замедляется и постепенно прекращается, под влиянием освещения ускоряется)
Кислород (при уменьшении содержания до 2—3% интенсивность поступления солей остается на одном уровне, снижение ниже 3% вызывает падение поглощения примерно в два раза)
рН
Присутствие других ионов.
Влияние внутренних факторов на поступление солей.
интенсивность дыхания.
транспирация
4.3. Механизм и пути поступления минеральных солей через корневую систему
Механизм поглощения солей клеткой
5. Почва как источник питательных веществ.
ППК — это мелкодисперсная коллоидная часть почвы, смесь минеральных (алюмосиликатных) и органических (гуминовых) соединений.
Поглощенные ионы адсорбируются на поверхности клеточных оболочек ризодермы. Из адсорбированного состояния ионы могут по коре корня передвигаться двумя путями: по апопласту и симпласту.
Корни поглощают вещества из водной фазы (почвенный раствор) и твердой фазы почвы: при контакте с частицами ППК - почвенного поглощающего комплекса.
Выделительная функция корней
Слизь, которую выделяют корни, способна изменять растворимость гумусовых веществ почвы. Количество растворенного органического углерода при выщелачивании чернозема, предварительно подвергшегося воздействию корневых выделений, повышается на 40,4%. Полагают, что корневые выделения высвобождают катионы металлов из гумуса и тем самым меняют его структуру. Корневой экссудат принимает участие в связывании никеля, кадмия и других тяжелых металлов. Органические выделения корня хелатируют трехвалентное железо, необходимое для метаболизма растений, переводя его из нерастворимой формы в растворимую.
Схема, показывающая действие корневых выделений:
а — вода, омывающая корни одного растения, не попадает на корни другого, и оно развивается нормально;
б — корневые выделения угнетают подопытное растение.
Слизистые вещества корня включают полисахариды, фенолы, аминокислоты, органические кислоты. Локализованы на самом окончании корешка, в зонах чехлика и растяжения, вплоть до корневых волосков
6. Физиологические основы применения удобрений.
Физиологические основы применения удобрений. Внесение удобрений как важнейший фактор управления продуктивностью и качеством урожая сельскохозяйственных растений. Особенности потребления минеральных веществ растениями. Физиологические свойства удобрений.
Какие основные признаки определяют необходимость данного элемента для жизни растения? Как это можно установить?
Какие основные функции выполняют питательные элементы?
Какая особенность фосфора прежде всего определяет его физиологическую роль? В состав каких необходимых соединений для жизни растений входит сера?
Каковы особенности физиологической роли металлов? Приведите примеры влияния отдельных металлов на активность ферментов.
Назовите физиологические процессы, которые связаны с присутствием К+. В чем специфическая роль Са для зеленых растений?
Почему при недостатке Мg нарушается процесс фотосинтеза?
Недостаток железа вызывает хлороз молодых листьев, а недостаток азота — старых. Объясните.
Что такое антагонизм ионов? Как он проявляется? Каковы его причины?
Почему поступление солей через корневую систему зависит от присутствия кислорода; интенсивности дыхания; света? Какой вывод можно из этого сделать?
Что такое апопласт и симпласт? Каковы пути и особенности передвижения ионов от поверхности корня до сосудов ксилемы?
Где находятся пояски Каспари и как они влияют на передвижение ионов по сосудам ксилемы? Что вызывает десорбцию ионов в сосудах ксилемы?
Каково соотношение процессов пассивного и активного поступления ионов в клетки корневой системы в зависимости от возраста растений?
Какова физиологическая роль корневой системы? Какие существуют доказательства этого?
Какие свойства почвы и растения необходимо учитывать при внесении удобрений?
Читайте также: