Мінеральне живлення рослин

Щоб виросла рослина, потрібні не тільки світло, діоксид вуглецю і вода. Потрібні ще мінеральні ресурси. Поряд з вуглецем, киснем і воднем рослинна маса містить в середньому 2 -4% азоту (в білкових речовинах -15-19%). За цим показником азот відносять до біоелемент (див. рис. 6.1): за кількісним вмістом в рослинних тканинах він займає четверте місце. Між засвоєнням азоту рослиною і продуктивністю існує кореляція; це відноситься як до окремого рослині, так і до всього рослинного покрову Землі. Приріст рослинної маси нерідко лімітується кількістю азоту. При нестачі азоту рослини залишаються низькорослими, мають дрібноклітинні тканини і грубі клітинні стінки.
Рослини потребують в багатьох інших елементах, які або надходять з мінералів, або стають доступними в результаті мінералізації органічної речовини. Всі хімічні елементи поглинаються у формі іонів і включаються в рослинну масу, накопичуючись в клітинному соку. Після спалювання сухого органічного матеріалу мінеральні речовини залишаються у вигляді золи. У золі рослин можуть знаходитися всі хімічні елементи, що зустрічаються в літосфері. Життєво необхідними і незамінними є основні елементи мінерального живлення, які потрібні у великих кількостях: фосфор, сірка, калій, кальцій, магній, а також мікроелементи – залізо, марганець, цинк, мідь, молібден, бор і хлор (див. рис. 6.1) . Крім того, існують елементи, які потрібні лише для деяких груп рослин: натрій – для маревих, кобальт – для бобових, алюміній – для папоротей і кремній – для діатомових водоростей.
Для впорядкованого обміну речовин, хорошою продуктивності та безперешкодного розвитку потрібно, щоб рослина отримувала поживні речовини, включаючи мікроелементи, не тільки в достатніх кількостях, але і в належних співвідношеннях. З часів Ю.Лібіха відомо, що врожай залежить від тієї речовини, яка є в недостатній кількості. Різні види рослин значно розрізняються по своїх потребах в поживних речовинах. Для культурних рослин це питання вивчено досить добре. Про специфічні потребах дикорослих видів, навпаки, відомо небагато, хоча саме ці відомості допомогли б краще зрозуміти причини, що визначають характерний видовий склад рослинного співтовариства.
Елементи мінерального живлення знаходяться в грунті в розчиненому і зв'язаному вигляді. У грунтовій воді розчинена лише дуже незначна частина (менше 0,2%) всього запасу поживних речовин.

Майже 98% біогенних елементів у грунті міститься в органічних залишках, гумусі і важкорозчинних неорганічних з'єднаннях або входить до складу мінералів. Цей резерв поживних речовин дуже повільно мобілізується в результаті мінералізації гумусу і процесів вивітрювання. Решта 2% адсорбовані на грунтових колоїдах.
Корінь витягує з грунту поживні речовини різними способами (рис. 6.2):
поглинання іонів з грунтового розчину. Тут іони безпосередньо і легко доступні, але концентрація грунтового розчину дуже низька. Грунтовий розчин поповнює свій іонний фонд в результаті переходу іонів з твердої грунтової фази;
обмінна поглинання сорбованих іонів. Виділяючи іони Н + і НСОз (продукти дисоціації вуглекислоти, що утворюється при диханні), корінь сприяє іонного обміну поверхні глинистих і гумусових частинок і отримує в обмін іони поживних солей;
розчинення пов'язаних запасів поживних речовин. Хімічно пов'язані елементи мінерального живлення, насамперед важкі метали, вивільняються і легко поглинаються корінням рослин. Виділення Н + і органічних кислот залежить від інтенсивності дихання і, отже, від постачання коренів киснем і вуглеводами, яке, у свою чергу, залежить від температури.
Між мінеральними речовинами грунту і водою як ресурсами для зростання рослин існує не тільки значну подібність, а й сильна взаємодія. Коріння не будуть проростати в ділянки грунту, що не містять доступною для них води, внаслідок чого біогенні елементи, що містяться тут, зазвичай не використовуються.
Рослини, позбавлені «незамінних» мінеральних елементів, ростуть гірше і можуть виявитися не в змозі досягти тих ділянок грунту, де міститься доступна для них вода. Такого ж роду взаємодії мають місце і між різними мінеральними ресурсами.

мінеральне живлення рослини

Рис. 6.2. Мобілізація мінеральних речовин у грунті і поглинання їх корінням (по В.Лархеру, 1978). Чорні кружки – мінеральні речовини, світлі – іони Н + і НСО3
У рослини, що зазнає азотне голодування, погано ростуть корені, і йому, бути може, не вдасться «підгодуватися» у тих ділянках грунту, де містяться засвоювані фосфати, а то й азот.
Коріння рослин в більшості своїй володіють особливостями, що наділяє їх властивостями «розвідників». Коріння спочатку ростуть у довжину, а вже потім дають бічні відростки (пагони ж спочатку утворюють зачатки листя, після чого подовжуються); завдяки цій властивості коренів експлуатації грунтових ресурсів передує їх розвідка.
Бічні корені зазвичай розвиваються так, що вони ростуть у різних напрямках від основного; від цих первинних коренів у різних же напрямках розростаються вторинні, а від них продовжують рости третинні коріння.
Такі правила росту як би направляють зондування даного обсягу грунту, завдяки чому знижується ймовірність того, що два відгалуження одного і того ж кореня будуть експлуатувати один і той же ділянку грунту.

/a