Минеральное (почвенное) питание растений – биология

Почвенное питание — Науколандия

Минеральное (почвенное) питание растений - биология

У водорослей и мхов нет настоящих корней. У всех остальных растений они есть. С помощью корней осуществляют так называемое почвенное питание. По-другому его называют корневым питанием.

С помощью почвенного питания растения поглощают воду и растворенные в ней минеральные вещества. Поглощается всё это из почвы. (Кроме почвенного, у растений есть воздушное питание, которое осуществляется в основном листьями.

Воздушное питание представляет собой фотосинтез, в процессе которого из неорганических веществ образуются органические.)

Так как же корень растения осуществляет почвенное питание? Корень растения имеет четыре зоны. Самая нижняя (находящаяся на кончике корня) — это зона деления, где клетки корня делятся.

Выше находится зона роста, здесь клетки растут. И уже выше зоны роста находится зона всасывания корня. Именно здесь корень всасывает воду и минеральные вещества из почвы.

Самая верхняя зона корня — это зона проведения, по которой водный раствор поступает в стебель.

Таким образом, в почвенном питании участвует не весь корень, а только его часть — зона всасывания. Каково ее строение и как происходит всасывание водного раствора из почвы?

В зоне всасывания на поверхности корня расположено множество так называемых корневых волосков. По сути каждый волосок – это одна длинная клетка. Они очень мелкие (до 10 мм в длину) и их очень много (около 300 волосков на квадратный миллиметр).

За счет волосков всасывающая поверхность корня увеличивается в более чем десять раз. Корневые волоски плотно соприкасаются с почвой, проникают между ее частицами и всасывают из почвы воду с минеральными веществами. Для облегчения всасывания корневые волоски выделяют слизь.

Она способствует растворению некоторых веществ в почве, после чего корневой волосок их может всасывать.

Корневые волоски живут не долго (в среднем несколько суток). У корня постоянно отмирают одни корневые волоски и появляются новые. Кроме того, корни растения постоянно растут, у них образуются новые зоны всасывания с корневыми волосками.

Из корневых волосков водный раствор поступает в соседние клетки. Оттуда доходит до сосудов корня, которые располагаются в центре. В сосудах есть корневое давление. Оно способствует тому, чтобы вода и растворенные в ней вещества поднимались вверх.

Несомненно, самое главное, что всасывается из почвы, — это вода. Она необходима растению и для фотосинтеза, и для испарения, и для других процессов жизнедеятельности.

Однако помимо воды всасываются растворенные в ней минеральные вещества. Что это за вещества? В основном это различные соли. Соли образуют металлы и кислоты.

Металлами, которые всасывают растения, являются калий, кальций, магний и ряд других. В кислотные остатки солей в основном входит азот, сера и фосфор.

Основная функция всасывающей зоны корня — это поглощение из почвы воды и веществ и доставка их в зону проведения корня. Однако во всасывающей зоне корня идут и другие процессы.

Здесь синтезируются многие необходимые растению вещества, например, аминокислоты, витамины и ряд других.

Для их синтеза используются как минеральные вещества из почвы, так и органические, которые поступают в корень по стеблю из листьев, т. е. глюкоза, которая является углеводом.

У разных видов растений и в разные периоды жизни одного растения существуют свои особенности потребностей в определенных минеральных веществах. Так одним растениям требуется много калия, другим — азота.

Нехватка того или иного химического элемента приводит к заболеванию растения. Так при недостатке азота замедляется рост растения. При дефиците магния и серы нарушается процесс фотосинтеза.

Если растения всё время всасывают из почвы минеральные вещества, то почему эти вещества не кончаются в почве? По большей части минеральные вещества возвращаются в почву с погибшими растениями и отмершими частями растений (листвой, корневыми волосками, стеблями, травой и др.). На сельскохозяйственных полях химические элементы не возвращаются из растений в почву. Поэтому там вносят различные удобрения.

Источник: https://scienceland.info/biology6/soil-nutrition

Минеральное питание растений

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ, совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей. При исследовании золы растений в ней было обнаружено множество химических элементов, в т. ч.

редких, содержание которых в различных частях растений было не одинаковым. Это свидетельствует о том, что данные элементы необходимы растениям и накапливаются в них. Элементы, присутствующие во всех растениях, были отнесены к жизненно важным – это калий, кальций, магний, железо, сера и фосфор.

Для разных растений они необходимы в различных количествах. Полностью заменить одни элементы какими-либо другими невозможно. От степени их присутствия в почве зависит урожайность с.-х. растений.

В почвах средней полосы России обычно не хватает азота и фосфорной кислоты, реже калия, поэтому их вносят в качестве азотных и фосфорно-калийных удобрений.

Каждый химический элемент играет в жизни растения особую роль. Фосфор усваивается растением в виде солей фосфорной кислоты (фосфатов) и находится в нём в свободном состоянии или совместно с белками и другими органическими веществами, входящими в состав плазмы и ядра. В свободном состоянии, возможно, регулирует в клетке кислотную и щелочную среду.

Сера поглощается растением в виде солей серной кислоты, входит в состав белков и эфирных масел. Калий сосредоточен в молодых органах, богатых плазмой, а также в органах накопления запасных веществ – семенах, клубнях, вероятно, играет роль нейтрализатора кислой реакции клеточного сока и участвует в тургоре.

Магний содержится в растении там же, где и калий, и, кроме того, входит в состав хлорофилла. Кальций накапливается во взрослых органах, особенно в листьях, служит нейтрализатором вредной для растения щавелевой кислоты и защищает его от токсического действия различных солей, участвует в образовании механических оболочек.

Железо находится в растении в малых количествах, но входит в состав протопластов, и при его недостатке развивающиеся листья не зеленеют, а остаются белыми (явление хлороза).

Кроме указанных жизненно необходимых элементов, определённое значение имеют хлористый натрий (накапливаясь в клетках галофитов, позволяет увеличить осмотическое давление до 100 атмосфер, благодаря чему они могут противостоять физиологической сухости почвы), марганец, фтор, йод, бром, цинк, кобальт, стимулирующие рост растений, и др.

Читайте также:  Насекомые, снижающие численность вредителей растений - биология

Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями.

Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа. В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения.

Участие живых клеток в принятии веществ обусловливают избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие.

Чем теснее соприкосновение корня с частицами почвы, тем сильнее развита корневая система и тем полнее идёт поглощение солей. Кроме того, корни обладают растворяющей способностью. Несомненно, что мощная, сильно разветвлённая корневая система способствует лучшему питанию растения.

Источник: http://sbio.info/dic/11608

Минеральное питание растения

Минеральное питание растения происходит посредством корневой системы.

Поглощение минеральных веществ растением

Процесс минерального питания растения

Элементы минерального питания могут находиться не только в почвенном растворе, но и в трудно растворимых минеральных соединениях и в почвенном поглощающем комплексе.

Микроор­ганизмы, образующие кислоты в процессе своей жизнедеятель­ности, а также корневые выделения растений, увеличивающие кислотность почвы, способствуют переводу нерастворимых мине­ральных соединений в почвенный раствор.

Поглощаю­щая деятельность корня нарушает равновесие между почвен­ным раствором и поглощающим комплексом почвы. В результате происходит обменная адсорбция между ионами почвенного рас­твора и почвенного поглощающего комплекса, ионы из погло­щающего комплекса могут поступать в растение через почвен­ный раствор.

Е. И. Ратнер показал, что растения могут усваивать эле­менты минерального питания не только из почвенного раствора, но и непосредственно из почвенного поглощающего комплекса. Это становится возможным при тесном контакте между погло­щающей частью корневой системы и почвой.

Поглощение ионов идет путем контактной адсорбции, при которой происходит об­мен ионов между поглощающим почвенным комплексом и кор­невым волоском. При этом ионы не выделяются в почвенный раствор, обмен ионами протекает в водных сферах коллоидов корневого волоска и коллоидов почвенного поглощающего ком­плекса.

Схема поглощения минеральных веществ из почвы

На рисунке дана схема, по­казывающая поглощение ра­стением минеральных веществ из почвы. Как видно из схемы, поступление минеральных эле­ментов в корни растения во всех случаях идет путем об­менной адсорбции.

  1. — поглощение ионов из почвенного раствора,
  2. — поглощение ионов из поглощающего почвенного комплекса через почвенный раствор,
  3. — контактное поглощение ионов из поглощающего комплекса без почвенного раствора,
  4. — поглощение ионов из трудно растворимых почвенных соединений в результате воздействия кислых корневых выделений и деятельности микроорга­низмов.

Для осуществления поглощения необходим тесный кон­такт корневых волосков с частицами почвы. Такой контакт можно наблюдать, осторожно вынимая из почвы проростки, к корневым волоскам которых прилипли частицы почвы.

Проростки горчицы

1 — выращенные во влаж­ном воздухе; 2 — выращен­ные в почве (к корневым волоскам прилипли частички почвы).

Адсорбирующая способность почвы зависит от величины почвенных частиц: чем они мельче, тем больше их адсорбирую­щая поверхность. Не все ионы адсорбируются с одинаковой силой; особенно сильно адсорбируются ионы кальция и магния, не адсорбируются ионы NОз и Cl, которые поэтому легко вы­мываются из почвы.

Поглощение ионов почвой имеет большое значение для ее плодородия: за­пасы минеральных элементов вымыва­лись бы из почвы.

Бактериальная ризосфера

Помимо корневых выделений, в растворении твердых частиц почвы принимают уча­стие и микроорганизмы. Большая часть микробного населения почвы находится в зоне расположения корней высших ра­стений, которая называется ризосферой.

В эту группу микроорганизмов входят бактерии, грибы и водоросли. Скопление микроорганизмов в зоне корней объяс­няется тем, что корневая система расте­ний выделяет органические соединения, служащие пищей для микроорганизмов.

В свою очередь микроорганизмы выделя­ют вещества типа ферментов, витаминов, антибиотиков и органических кислот, ко­торые могут усваиваться растением.

Микоризы

Грибы играют большую роль в поступлении ми­неральных и органических веществ из почвы в растение. Для многих растений, особенно для древесных пород, характерно сожительство с почвенными грибами и образование микоризы (грибокорня).

Различают 3 типа микоризы:

  • эктотрофную,
  • эндо­трофную,
  • эктоэндотрофную.

При эктотрофной микоризе гифы гриба образуют плотный чехол на поверхности корня, отдельные гифы проникают в межклетники корня на небольшую глу­бину. В этом случае корень не имеет корневых волосков, их роль выполняют гифы гриба.

При эндотрофной микоризе грибные гифы размещаются внутри живых клеток коры корня и лишь отдельные гифы вы­ходят наружу. Клетки корня, в которые проникли гифы гриба, остаются живыми. При эндотрофной микоризе корень имеет корневые волоски.

При эктоэндотрофной микоризе гифы образуют как наруж­ный чехол, так и проникают внутрь корня, в живые клетки и межклетники.

В большинстве случаев при образовании микориз наблю­дается симбиоз между высшим растением и грибом.

Симбиоз между высшими растениями и грибами

Гифы гриба снабжают растения водой, элементами мине­рального питания, в частности азотом, который может усваи­ваться грибом из органических соединений.

Участие микоризы в азотном питании растений доказано опытами с меченым азотом N15. Гриб, находящийся на пророст­ках сосны, получал глутаминовую кислоту с N15; вскоре в про­ростках был обнаружен меченый азот.

Кислые выделения гри­бов способствуют растворению трудно растворимых соедине­ний; кроме того, ферменты, выделяемые грибами, расщепляют сложные органические соединения почвы и таким образом улучшают питание растений.

При эндотрофной микоризе наблю­дается растворение грибных гиф в клетках растений, что также улучшает питание растений. От растения гриб получает угле­воды и некоторые физиологически активные вещества. В на­стоящее время установлено около двух тысяч видов расте­ний, имеющих микоризу.

Источник: https://LibTime.ru/agro/mineralnoe-pitanie-rasteniya.html

Почвенное питание растений

Растения в почве питаются в основном неорганическими соединениями в виде ионов. Они могут поглощать некоторые органические соединения (отдельные аминокислоты, при определенных условиях – мочевину, фитин и др.).

Читайте также:  Опорно-двигательная система, состав, строение и рост костей - биология

Азотное питание у бобовых и некоторых других культур осуществляется также за счет фиксации азота воздуха при участии клубеньковых бактерий.

При корневом питании растения ассимилируют необходимые им элементы (N, P, К, S, Mg, Ca, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B, Co и др.).

Минеральное питание включает также передвижение в растениях элементов и вторичное их использование (реутилизация). Образующееся в почве и вносимые в виде удобрений питательные соли растворяются в почвенном растворе и распадаются (диссоциируют) на ионы, которые поглощаются корнями растений.

Корни все время дышат и, следовательно, выделяют окись углерода, которая, растворяясь в клеточном соке, образует угольную кислоту, диссоциирующую на ионы. Эти ионы насыщают поверхность корней и корневых волосков и могут обмениваться на катионы и анионы почвенного раствора.

Обменное поглощение обеспечивает первый этап питания – насыщение поверхности корней и корневых волосков ионами питательных солей.

Поглощение, передвижение и превращение солей связаны с дыханием корней, при котором выделяются и энергия, и необходимые вещества для усвоения азота и других элементов питания.

Это определяет важность создания всех условий для дыхания корней: обеспечение их кислородом (хорошая аэрация почвы), углеводами (за счет фотосинтеза или имеющихся в растении запасов), а также соблюдение соответствующей температуры, отсутствие в питательном растворе ядов.

Минеральные и образовавшиеся из них органические вещества из корневой системы передвигаются к листьям и растущим органам растений. Скорость и пути перемещения элементов минерального питания в надземной части регулируется растением.

Поступая в растения в виде минеральных соединений, элементы питания сразу же включаются в обмен веществ.

Уже через несколько минут после внесения меченого фосфора он был обнаружен во всех органах растений и не только в минеральной форме, но и в составе многих органических соединений.

С помощью меченого изотопа установлено, что аммонийный и нитратный азот очень быстро вступают в синтез аминокислот и белка в растениях.

Усваиваемые растениями питательные вещества в виде неорганических солей азота, фосфора, калия и других элементов диссоциируют в почвенном растворе на ионы. Однако в почвенном растворе содержится только часть усваиваемых растениями питательных веществ.

Основная же масса ионов аммония, калия, кальция, магния и других катионов находится в адсорбированном состоянии в почвенном поглощающем комплексе. Полностью в почвенном растворе присутствует нитратный азот.

Поглощающий комплекс постоянно взаимодействует с почвенным раствором, и катионы, адсорбированные им, вступают в обменные реакции с катионами почвенного раствора, в том числе и ионами водорода, всегда присутствующими вследствие диссоциации воды.

Если растения поглощают из почвенного раствора ионы какого-либо элемента, например калия, то запасы его вновь пополняются в результате десорбции калия из поглощающего комплекса.

Процесс поступления ионов питательных веществ в растения складывается из трех этапов: высвобождения ионов из твердой фазы почвы в почвенный раствор и передвижения их к наружной поверхности корней; проникновения ионов в корни; передвижения их из корней в надземные органы растения.

В связи с тем, что концентрация ионов питательных веществ в почвенном растворе обычно очень низкая, то и абсолютное количество их в усвояемом состоянии в почве незначительное.

Так, в почвенном растворе пахотного слоя на площади 1 га содержится от 3 до 15-20 кг калия, а фосфора – в 1,5-2 раза меньше.

Для создания нормального урожая растениями требуется значительно больше этих элементов питания.

Концентрация того или иного питательного вещества в почвенном растворе зависит от общего содержания и формы его соединений в твердой фазе почвы, характера взаимодействия с другими почвенными ингредиентами, величины рН, биологической активности почвы и т.д. Концентрация ионов аммония, калия, магния, кальция и других катионов в почвенном растворе в значительной мере определяется количеством их в обменной форме в составе почвенного поглощающего комплекса.

Растворимость фосфатов зависит от концентрации ионов кальция и рН раствора. Но влияние этих факторов на растворимость различных форм почвенных фосфатов не всегда одинаково.

Так, уменьшение концентрации кальция в почвенном растворе и увеличения кислотности на черноземах, содержащих кальциевые фосфаты, повышает растворимость последних.

Но при подкислении почвенного раствора дерново-подзолистых почв, содержащих фосфаты железа и алюминия, растворимость фосфатов, наоборот, снижается.

Ионы питательных элементов, передвигающиеся с водой, поддерживают не только соответствующую концентрацию раствора на границе корни – почва, но и соответствующий уровень адсорбированных ионов в твердой фазе почвы в непосредственной близости от корней. Таким образом, чем интенсивнее движение воды в зоне корней, тем выше концентрация раствора и тем благоприятнее складываются условия для снабжения растений питательными веществами.

Различают три механизма поступления питательных веществ на поверхность корней: непосредственное соприкосновение (контакт); перенос с током воды (массовый поток); диффузия. Для разных элементов их роль неодинакова. Для кальция преобладает контакт и перенос с водой; для нитратов – перенос с водой и диффузия; для калия и фосфора – диффузия.

Питательные вещества наиболее энергично поступают в растения в период активного роста. По мере старения растений поступление питательных элементов из почвы снижается. Накопление во время активного роста ионы отдельных питательных веществ при старении в какой-то степени могут даже выделяться из растений во внешнюю среду в результате экзосмоса.

У сельскохозяйственных культур наблюдается неодинаковая потребность в азоте, фосфоре и калия. При максимальном развитии у многих растений ассимилирующая поверхность (листья) нуждается в усиленном азотном питании. В дальнейшем при умеренном азотном питании и усиленном фосфорно-калийном лучше обеспечивается синтез репродуктивных органов.

Это можно отнести к сахарной свекле, картофелю и другим культурам. Из злаков наиболее растянут период поглощения питательных веществ у озимых хлебов. У озимых пшеницы и ржи содержание азота и калия достигает максимума в конце цветения – начале созревания зерна, а поступление фосфорной кислоты продолжается вплоть до полной спелости зерна.

Поступление калия заканчивается в конце колошения озимых культур, после чего он перераспределяется и повторно используется растениями. Существенные потери калия (20-30%) наблюдаются при отмирании листьев, выделении его соединений в почву и других причинах. У яровых культур активное поглощение питательных веществ непродолжительно (у овса – 40-55 дней.

Читайте также:  Класс брюхоногие - биология

) У зерновых, бобовых этот период почти в 2 раза больше, особенно растянуто поступление фосфора.

Источник: http://agroelement.com/soil-plant-nutrition/

Минеральное (почвенное) питание растений

Минеральное (почвенное) питание растений

Как происходит минеральное питание растений. Растения как живые организмы успешно растут и развиваются, если имеют все необходимые условия для жизни: свет, воду, воздух, пищу.

Питательные вещества нужны всем организмам, так как они — источник энергии.

Без притока энергии не могут осуществляться жизненно важные процессы в клетках, тканях и в организме в целом. Поэтому питание — необходимое условие для существования растений. Растительный организм с помощью корней и листьев добывает пищу в почвенной и наземной среде.

С помощью корней растение извлекает из почвы необходимые ему минеральные вещества — так осуществляется минеральное (почвенное) питание . В этом процессе особо важную роль играют корневые волоски в зоне всасывания. Вот почему почвенное питание еще называют корневым питанием. Корневое питание обеспечивает поступление в растение воды и минеральных солей.

С помощью корневых волосков растение получает из почвы соли калия, кальция, фосфора, магния, соединения азота, серы и другие химические элементы. Минеральные вещества корневая система поглощает из почвы в виде растворов вместе с водой. Корневые волоски принимают непосредственное участие в их поглощении.

При этом они работают как маленькие насосы. Вещества, поступившие в корневой волосок, перемещаются в другие клетки всасывающей зоны корня и затем поступают в клетки проводящей ткани — трахеиды и сосуды древесины. По ним они транспортируются в зону проведения корня и далее через стебель ко всем частям растения.

Схемы движения веществ, поглощенных корнем: А — передвижение веществ от корневых волосков к клеткам проводящей ткани корня (показана часть поперечного разреза корня); Б — движение веществ, поглощенных корнем, к надземной части растения

Почвенное питание это минеральное питание растений.

Значение минерального питания для растения и природы. Во всасывающей зоне корня идет не только поглощение воды и солей. В этой части корня с участием поглощенных растворов минеральных солей и органических веществ, поступивших от листьев (глюкозы), активно идут сложные химические процессы обмена веществ и образования различных новых соединений.

Здесь синтезируются сложные химические вещества, из которых строятся потом белки, витамины, ростовые вещества и другие органические вещества. Они необходимы для нормального роста и развития растения. Таким образом, корень не только всасывает из почвы воду с минеральными солями, но и участвует в образовании многих новых органических веществ.

Процессы поглощения и преобразования растворенных минеральных веществ интенсивнее идут в дневные часы. Особенно активно эти процессы происходят в период цветения растений.

Потребность растения в минеральных веществах зависит от его вида (например, картофель и свекла требуют наличия в почве большого количества калия, а пшеница и ячмень — больше азота, чем калия). Кроме того, она зависит от возраста организма, быстроты его роста, стадий развития, характера погоды, времени суток и свойства почвы.

Большинство растений нуждаются в таких элементах, как азот, фосфор, калий, магний, сера. При нехватке азота тормозится рост растений и формируются мелкие листья.

Недостаток калия замедляет процессы деления и растяжения клеток, вызывает гибель кончика корня. Нехватка фосфора замедляет обмен веществ.

При недостатке магния нарушается образование хлоропластов и хлорофилла. Нехватка серы снижает фотосинтез.

В природе поглощенные растениями минеральные вещества частично возвращаются в почву с опавшими листьями, ветками, хвоей, цветками, отмершими корневыми волосками.

Но на полях после уборки урожая сельскохозяйственных растений поглощенные их корнями минеральные вещества не возвращаются в почву. Они уносятся человеком вместе с урожаем.

Так, вынос только калия из почвы с 1 т урожая пшеницы составляет 10 кг, свеклы — 40 кг, а капусты — 60 кг.

Роль удобрений в жизни растений. Чтобы предотвратить истощение почвы и собирать большие урожаи, на поля вносят удобрения . Их разделяют на органические и минеральные.

Органические удобрения — это навоз, торф, компост и перегной (разлагающиеся остатки растений). Минеральные удобрения — это азотные соединения (селитра, мочевина), фосфорные (суперфосфат, костная мука), калийные (зола, хлористый калий, сульфат калия). Названные удобрения привносят в почву элементы минерального питания, которые требуются растениям в большом количестве.

К минеральным удобрениям относят и микроэлементы (от греч. микрос – “малый”), которые растение потребляет в чрезвычайно малом количестве. Они участвуют в обменных процессах организма, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям окружающей среды.

Влияние микроэлементов на рост подсолнечника. Первое растение росло, получая марганец, второе — без марганца

Бор — один из наиболее важных микроэлементов, особенно для двудольных растений, – усиливает прорастание пыльцы на рыльце пестика при опылении; без него нарушается созревание семян, отмирают конусы нарастания.

Недостаток меди задерживает рост и цветение растения: у злаков без меди не развивается колос; у кустарников, молодых яблонь, опрысканных раствором медного купороса, повышается устойчивость к заморозкам. Марганец способствует увеличению содержания сахаров и их оттоку из листьев.

При недостатке молибдена в тканях растений накапливается большое количество вредных для организма человека солей — нитратов.

Корень — это специализированный орган минерального питания растений. Растение поглощает много минеральных веществ. В почву для сохранения плодородия и нормального роста и развития растений вносят органические и минеральные удобрения.

  1. Какую роль в жизни растения выполняет почвенное питание?
  2. Каким путем вещества, поглощенные корневыми волосками, попадают в проводящую систему растения?
  3. Как корень участвует в образовании органических веществ растения?
  4. Узнайте, какие удобрения вносят в почву для овощных культур ваши родители (знакомые, соседи).

Больше информации по теме: http://blgy.ru

Источник: http://mymylife.ru/domashnee-khozyajstvo/katalog-statej/116411-mineralnoe-pochvennoe-pitanie-rastenij

Ссылка на основную публикацию