Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
Засвоєння елементів живлення рослинами в різні періоди вегетаціїПотреба рослин в елементах живлення і особливості їх використанняНадходження елементів живлення в рослиниФорми сполук, в яких рослини поглинають елементи живленняХімічні елементи, необхідні для мінерального живлення рослинБіологічні потреби рослин в елементах живленняДіагностика живлення рослин і визначення потреби в добривахВплив елементів живлення на біологічну якість урожаюВплив геному та умов зовнішнього середовища на патогенезМеханізми адаптації рослин до температурних умов середовища
 
Головна arrow Агропромисловість arrow Агрохімія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Вплив умов зовнішнього середовища на засвоєння рослинами елементів живлення

Засвоєння поживних речовин рослинами залежить від внутрішніх і зовнішніх умов живлення. До внутрішніх умов належать спадкові ознаки, що зумовлюють анатомічну й морфологічну будову кожного виду рослин, темпи росту, настання фази розвитку, спосіб розмноження, продуктивність і хімічний склад урожаю, вимоги до властивостей середовища та ін.

У природі кожної рослини закладено її здатність засвоювати із зовнішнього середовища елементи живлення, характерні для всього рослинного світу, але в певному співвідношенні та в типовій для кожного виду динаміці впродовж вегетаційного періоду.

Засвоєння рослинами елементів живлення залежить від властивостей ґрунту, його водно-повітряних і температурних режимів, освітленості та інших умов зовнішнього середовища. Основна умова нормального живлення рослин – наявність елементів живлення.

Елементи живлення для рослин містяться в ґрунтовому розчині, органічних сполуках і в твердій мінеральній фракції ґрунту. Легкодоступними для рослин є елементи живлення з ґрунтового розчину та з ґрунтових колоїдів. За певних умов елементи живлення, що знаходяться в недоступній для рослин формі, стають доступними. Наприклад, частина азоту, фосфору і сірки гумусу перетворюється на доступні сполуки внаслідок мінералізації. Важкодоступні сполуки фосфату кальцію в кислому середовищі ґрунту перетворюються на доступніші форми. Крім того, частина легкозасвоюваних елементів живлення, навпаки, може перетворюватися на недоступні для рослин форми.

Умови живлення рослин потрібно враховувати під час складання системи удобрення культур (визначення норм, доз, форм, строків і способів внесення органічних і мінеральних добрив).

Реакція ґрунтового розчину значно впливає на мінеральне живлення рослин. Так, для кожного з елементів мінерального живлення рослин є своя зона оптимального значення показника pH ґрунту, за якого цей елемент найдоступніший для рослин (рис. 2.1).

Найліпше елементи живлення засвоюються із слабокислого або близького до нейтрального ґрунтового розчину (pH сольової суспензії 6,2-6,5). Підкислення чи підлуження ґрунту впливає на доступність для рослин окремих елементів живлення.

Рис. 2.1. Доступність елементів живлення для рослин залежно від реакції ґрунту (за даними F. Trough)

Концентрація поживного розчину і співвідношення в ньому елементів живлення. До складу ґрунтового розчину входять розчинні солі, органо-мінеральні та органічні сполуки, гази і найтонші колоїдні золі. Склад ґрунтових розчинів формується в результаті взаємодії твердої, рідкої, газоподібної і живої фаз ґрунту під впливом зовнішніх чинників, які постійно змінюються. Хімічний склад ґрунтових розчинів зумовлює руйнування і синтез гумінових речовин, формування вторинних мінералів, впливає на утворення комплексних сполук органічної й неорганічної природи. З ґрунтового розчину рослини отримують необхідні поживні речовини, в тому числі макро- та мікроелементи. У ґрунтовому розчині органічні й неорганічні речовини знаходяться в молекулярному і частково іонізованому стані, утворюють складні комплексні сполуки. Форма надходження хімічних елементів у ґрунтовий розчин визначає їх стійкість у системі, й отже, біо- і геохімічну міграційну здатність у трофічному ланцюгу. Такі елементи як кальцій, магній, натрій, калій у ґрунтовому розчині зазвичай містяться у вигляді вільних іонів. Для мікроелементів характерніші вільні катіони і металоорганічні комплекси.

Рухливість хімічних елементів у ґрунтах визначається характером їх сполук і фізико-хімічними властивостями ґрунтів. Основні чинники, що впливають на рухливість мікроелементів у ґрунті: сорбційна ємність ґрунтового вбирного комплексу (ҐВК), кислотно-основні умови, вміст і склад глинистої фракції та органічних речовин.

У науковій літературі немає конкретного визначення "рухомі форми". Більшість учених об'єднують усі форми елементів, які переходять у будь-яку витяжку – водну, сольову, в розбавлені розчини сильних мінеральних та органічних кислот, лугів, розчини комплексонів. Вони вважають, що витяжки, які витісняють потенційно доступні форми елементів, визначають їх загальні запаси в ґрунті (чинник ємності), а витяжки, які екстрагують водорозчинні та обмінні форми, виявляють ступінь їх рухливості (чинник інтенсивності).

У природних умовах концентрація ґрунтового розчину незасолених ґрунтів зазвичай становить від 0,02 до 0,20 %. Оптимальною вважають концентрацію 0,03-0,20 %.

За високих норм мінеральних добрив і в суху погоду концентрація ґрунтового розчину виша. Для ґрунтового розчину найважливіше, щоб його осмотичний потенціал не перевищував осмотичного потенціалу клітин коренів, інакше клітини коренів рослин віддаватимуть у ґрунт воду, внаслідок чого розпочнеться їх висихання і відмирання.

Загалом не слід вважати, що підвищення концентрації ґрунтового розчину навіть у допустимих межах сприятливе для розвитку рослин. У більшості випадків, що вища концентрація ґрунтового розчину, то менше рослина з нього отримує мінеральних речовин.

За збільшення концентрації солей у розчині підвищується його осмотичний тиск, ускладнюється надходження в рослину води та елементів живлення.

Нормальне функціонування рослинного організму відбувається за чітко визначеного співвідношення катіонів і аніонів у поживному розчині. Це положення є теоретичною основою для розроблення й обґрунтування складу поживних сумішей. Разом з цим сформовано уявлення про антагонізм іонів під час їх надходження в живу клітину.

Ріст надземних органів рослин і розвиток кореневої системи залежать від фізіологічної врівноваженості поживного розчину. Фізіологічна врівноваженість ґрунтового розчину полягає в досягненні оптимального співвідношення іонів мінеральних речовин у ньому. Створення рівноважних розчинів дуже важливе для розроблення системи удобрення культур у захищеному ґрунті, зокрема гідропонним методом.

Збалансованість хімічного складу рослин – основна умова їх нормального росту і розвитку. Взаємодія між хімічними елементами може бути антагоністичною або синергічною, а її незбалансовані реакції – причиною хімічних стресів у рослин (табл. 2.3).

Таблиця 2.3. Взаємодія мікроелементів у рослинах і середовищі, яке оточує корені рослин (узагальнено В. П. Кирилюком. 2006)

В

Со

Сu

Fe

Μn

Mo

Se

Zn

В

+/-

+/-

+/-

Со

-

-

Сu

-

+/-

-

-

-

Fe

-

-

-

Μη

-

+/-

-

+/-

-

-

Mo

+/-

-

+/-

+/-

Se

-

- •

Zn

-

-

-

-

Примітка. В таблиці умовно позначено: порожня клітинка – антагонізм; "+" – синергізм; "+/–" – антагонізм і (або) синергізм; "–?" – можливий антагонізм.

Усі ці реакції доволі мінливі й можуть проходити всередині клітин, на поверхні мембран, а також у середовищі, яке оточує корені рослин. Найбільша кількість антагоністичних реакцій спостерігається для заліза, мангану, міді та цинку, які, мабуть, є основними мікроелементами в фізіології рослин. Функції їх пов'язані з процесами поглинання і ферментативними реакціями.

Відомо, що окремий іон будь-якої мінеральної речовини у чистому стані для рослин токсичний. Проте, якщо в ґрунтовому розчині знаходиться суміш іонів різних видів, то вони врівноважують токсичну дію один одного. Цей ефект називають антагонізмом іонів. Отже, антагонізм – це такий тип взаємодії, за якого фізіологічний ефект дії суміші солей менший за ефект дії окремої солі. Він виявляється в тому, що катіони різних елементів конкурують між собою під час адсорбції на поверхні коренів. На процес впливає їх валентність: одновалентні катіони менш конкурентоздатні (за винятком Н+), ніж двовалентні. Аналогічне явище з такими ж закономірностями спостерігається й між аніонами. Антагонізм сильніше виявляється між однойменно зарядженими іонами та у випадку, коли концентрація одних іонів у ґрунтовому розчині значно перевищує концентрацію інших. Сильний антагонізм спостерігається між іонами кальцію і натрію; кальцію і магнію; міді і заліза; молібденом і залізом; молібденом і манганом; азотом і міддю, залізом, бором; бором і калієм; кальцієм і магнієм, манганом, цинком, бором, фосфором, калієм, залізом; міддю і залізом, манганом; залізом і фосфором; молібденом і міддю; фосфором і цинком, міддю, калієм, кальцієм; цинком і залізом; магнієм і калієм та ін.

Крім антагонізму відоме явище синергізму іонів, яке полягає в тому, що одні іони підвищують поглинання та позитивну дію інших іонів. Синергізм може спостерігатися як між різнозарядженими іонами – катіонами й аніонами, так і однойменно зарядженими. У природі останнє частіше виявляється за невисокого їх умісту в ґрунтовому розчині. Явище синергізму характерне між азотом і магнієм; магнієм і фосфором; калієм і манганом, залізом; молібденом та азотом; сіркою

та азотом, калієм, міддю, магнієм, манганом. Синергізм буває додатнім, коли сумарна дій окремих елементів перевищує суму дії кожного з них, і від'ємним, коли токсична дія однієї солі посилюється токсичним впливом іншої. Дані табл. 2.4 чітко підтверджують, що кальцій, магній, фосфор і калій – основні антагоністичні елементи щодо поглинання і метаболізму багатьох мікроелементів.

Таблиця 2.4. Взаємодія між макро- і мікроелементами у рослинах (узагальнено В. П. Кирилюком, 2006)

Макроелемент

Антагонізм із мікроелементами

Синергізм

Са

АІ, В, Ва, Be, Cd, Co, Сг, Cs, Cu, F, Fe, Li, Μη, Ni, Pb, Sr, Zn

Cu, Mn, Zn

Mg

Al, Ba, Be, Cr, F, Mn, Zn

Al, Zn

Р

Al, As, B, Be, Cd, Сг, Cu, F, Fe, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Rb, Se, Sr, Zn, Sb

Al, B, Cu, F, Fe, Mo, Mn, Zn

к

Al, B, Hg, Cd, Cr, F, Mo, Mn, Rb

-

S

As, Ba, Fe, Mo, Pb, Se

F, Fe

N

B, F, Cu

B, Cu, Fe, Mo

СІ

Вг, I

-

Однак і для антагоністичних елементів інколи спостерігається синергічний ефект. З практичного погляду найважливіша антагоністична дія кальцію і фосфору на такі шкідливі для здоров'я людини важкі метали, як берилій, кадмій, свинець 1 нікель.

У складі ґрунтового розчину досить токсичними є алюміній, манган і водень. Вони пригнічують ріст коренів, особливо в кислому середовищі за низького вмісту кальцію і магнію. Для більшості рослин вміст обмінних сполук алюмінію 2 ммоль/кг ґрунту інгібує ріст рослин, але вони можуть витримувати вищі концентрації мангану. Манганом більше отруюються надземні органи рослин. Негативний вплив іонів водню на кореневу систему пов'язаний перш за все з переходом у ґрунтовий розчин алюмінію, мангану та інших токсичних для рослин елементів. Гальмує ріст коренів і нестача іонів кальцію в ґрунтовому розчині. Це чітко простежується, коли частка кальцію в сумі катіонів у ґрунтовому розчині менша за 20 %.

Якщо елементи доповнюють один одного, то це явище називають адитивністю іонів. Воно полягає в тому, що дія суміші елементів живлення в розчині дорівнює сумі дій кожного окремого елемента. Завдяки адитивності іонів можна поліпшити умови мінерального живлення рослин без підвищення норм мінеральних добрив, а лише забезпечивши врівноваженість ґрунтового розчину.

Наявність азоту, фосфору та калію в поживному середовищі великою мірою визначає інтенсивність росту рослин і поглинання ними інших елементів живлення. Поліпшення азотного живлення збільшує надходження в рослини фосфору, калію, кальцію, магнію, міді, заліза, мангану і цинку. Надмірне фосфорне живлення знижує надходження в рослини міді, заліза й мангану. Під дією калію скорочується надходження в рослини кальцію, магнію та деяких інших елементів.

Для реалізації потенціалу продуктивності сільськогосподарських культур у ґрунті має бути фізіологічно оптимальне співвідношення між рухомими формами елементів живлення. Співвідношення основних елементів у добриві залежить від норми його внесення. При визначенні оптимального співвідношення елементів живлення за стандарт беруть азот і відносно нього встановлюють оптимальні кількості фосфору і калію. За високих норм частка азоту в складі добрива значно зростає. Так, якщо за середніх норм оптимальне співвідношення N : Р2O5 : К2O в повному добриві становить 1 : 1 : 1, то за високих воно близьке до 1 : 0,7 : 1 або 1 : 0,5 : 1. За тривалого систематичного застосування добрив співвідношення між елементами живлення доцільно змінювати на користь азоту. Це пояснюється тим, що сільськогосподарські культури на утворення врожаю споживають азоту в 2–3 рази більше, ніж фосфору, а також через високу післядію попередньо внесених фосфорних добрив.

Зі збільшенням забезпеченості рослин основними елементами живлення (NPK) підвищується їх потреба в мікроелементах. У свою чергу, мікроелементи мають важливе значення для підвищення ефективності макроелементів та їх надходження в рослини.

Ріст рослин залежить насамперед від елемента, якого не вистачає або він є у надлишку за умови, що решта елементів живлення та інші чинники життєдіяльності не лімітують ріст. Особливості мінерального живлення найбільшою мірою впливають на розвиток молодої рослини. Так, проростання зерна і ріст проростків кукурудзи відбувається значно інтенсивніше за зниженого вмісту в ґрунті азоту порівняно з підвищеним. З появою у рослин асиміляційної поверхні настає період інтенсивного поглинання елементів живлення, особливо азоту і калію. Наприклад, приріст вегетативної маси кукурудзи та ячменю за підвищених рівнів азотного й азотно-фосфорного живлення спочатку відбувається повільніше, ніж коли над азотом переважає фосфор, а в пізніший період, навпаки, ріст і розвиток рослин відбувається інтенсивніше за посиленого азотного й азотно-фосфорного живлення.

Іони рослин і ґрунтового розчину постійно взаємодіють між собою. Наприклад, за надмірного вмісту катіонів та аніонів у рослині вони заважають проникненню в клітину інших іонів. Так, за високої концентрації іонів Са2+ і Mg2+ уповільнюється надходження іонів К+, Na+ і навпаки. Антагонізм між аніонами виявляється слабкіше. Він більш вираженийміж аніонами близькими хімічними властивостями, наприклад, між аніонамиі. Немає антагонізму між аніонами , , , але він виникає між аніонами з однаковими зарядами, наприклад, міжі, Cl- і. Поряд з антагонізмом відбуваються процеси синергізму: іони з протилежними зарядами здатні активізувати надходження в рослини один одного, наприклад, іонів і , К+ і , Са2+ і та ін.

За різних рівнів забезпеченості елементами мінерального живлення взаємодія між ними відбувається неоднаково, можливі швидкі переходи процесів антагонізму в синергізм і навпаки. Зниження температури та зменшення освітленості підсилюють дію надмірних норм елементів мінерального живлення, а вологості дещо знижує негативну дію мінеральних елементів. Наприклад, вміст нітратів у овочах, вирощуваних у теплицях узимку в умовах недостатнього освітлення, підвищувався.

Для створення врожаю велике значення має здатність рослин багаторазово використовувати елементи живлення. Цей процес називають реутилізацією. Проте такі елементи, як кальцій, залізо, манган, бор, мідь і цинк не реутилізуються; сірка частково використовується у складі органічних сполук, тоді як азот, фосфор, калій, магній – багаторазово.

Дефіцит елементів, які використовуються багаторазово, насамперед виявляється на старих листках. Крім того, на старих органах рослин чіткіше виявляються ознаки надлишку елементів, що не підлягають реутилізації, та тих, що знаходяться в надлишку в поживному розчині.

Вологість ґрунту. Оптимальна вологість ґрунту (60–80 % повної польової вологоємності) – необхідна умова для нормального живлення рослин. Вона має велике значення при засвоєнні ними елементів живлення. Вода є середовищем для дифузії елементів живлення з ґрунтового розчину і ґрунтового вбирного комплексу до коренів. На утворення органічних речовин рослини витрачають близько 0,2 % поглиненої води, решта – випаровується. Отже, мінеральне живлення рослин – незалежний фізіологічний процес, мало пов'язаний із водним режимом рослин. Добрива на 20–30 % знижують витрати води на утворення сухої речовини. Зменшення витрат води під дією добрив може бути пов'язане не тільки з позитивним впливом власне елементів живлення на метаболізм рослин, а й із більш раннім і потужнішим розвитком листкової поверхні, шо сприяє зменшенню фізичного випаровування з поверхні ґрунту і збільшення, таким чином, кількості вологи, що йде на продуктивну транспірацію рослинами. У свою чергу, за достатнього забезпечення вологою підвищується віддача від внесених добрив, що доведено практикою застосування добрив в умовах зрошення.

Повітряний режим. Рослини можуть поглинати елементи живлення лише в умовах сприятливого повітряного режиму ґрунту. Для більшості сільськогосподарських культур достатнім є вміст у ґрунті 2–3 % кисню. За нестачі кисню в ньому утворюється більше відновлених форм заліза та інших сполук, шкідливих для рослин, і збільшується вміст вуглекислого газу, що знижує засвоєння коренями іонів амонію, нітратів і фосфатів та пригнічує діяльність мікроорганізмів. Для забезпечення коренів рослин киснем створюють сприятливу структуру ґрунту.

Температура ґрунту. За температури ґрунту 5–7 °С знижується надходження в рослини азоту, фосфору, кальцію, сірки, меншою мірою – калію. Амонійний азот може надходити в рослини за нижчої температури, ніж нітратний. Негативний вплив низької температури на азотне і фосфорне живлення в період появи сходів пояснюється слабким використанням молодими рослинами азоту й фосфору із запасів насіння і ґрунту. Оптимальна температура для азотного й фосфорного живлення – 23–25 °С. З підвищенням температури від 20 до 35 °С інтенсифікується утворення білка в зерні пшениці озимої. Проте надмірно висока температура негативно впливає на надходження елементів живлення в рослину, що, мабуть, зумовлено зниженням активності ферментативних систем.

Освітлення. Живлення і продуктивність сільськогосподарських культур істотно залежать від інтенсивності освітлення. Затінення рослин у посівах унаслідок загущення знижує інтенсивність фотосинтезу і дихання, й отже, врожайність.

За слабкого освітлення в рослинах може накопичуватись надмірна кількість нітратів. Це пояснюється тим, що активність ферменту нітратредуктази, за участю якого в рослинах нітрати відновлюються до аміаку, залежить від інтенсивності освітлення.

Кореневі виділення. Під час дихання корені рослин виділяють вуглекислий газ, який взаємодіє з водою з утворенням вугільної кислоти. Вона сприяє розчиненню сполук, елементи яких стають доступнішими для рослин. Крім того, корені рослин виділяють невелику кількість яблучної, цитратної, щавлевої та інших органічних кислот, тому в ризосфері коренів кислотність дещо підвищується. В різних рослин склад кореневих виділень також різний, що й зумовлює їх неоднакову здатність засвоювати елементи живлення з важкорозчинних сполук. Наприклад, люпин, гречка і гірчиця можуть засвоювати фосфор безпосередньо з фосфориту навіть за нейтральної і слабколужної реакції ґрунту, тоді як ячмінь, кукурудза і просо використовують його лише на кислих ненасичених основами ґрунтах.

Люпин настільки розчиняє фосфоритне борошно своїми кислими кореневими виділеннями, що не лише забезпечує себе фосфором, а й залишає достатню його кількість для живлення інших рослин.

Здатність деяких рослин засвоювати фосфор з фосфориту пояснюється також більшим використанням ними з ґрунту кальцію, ніж фосфору. Ґрунтовий розчин при цьому збіднюється на кальцій, кислотність його підвищується, що й сприяє доступності для рослин фосфат-іонів. До таких рослин належать люпин, горох, еспарцет, чина, конюшина, гірчиця.

Крім органічних кислот корені рослин виділяють цукри, амінокислоти, вітаміни та різні ферменти. За допомогою ферментів рослини розкладають органічні речовини до доступних для них сполук.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси