Поглощение воды и солей корневой системой, аэрация корней

В продолжение обзора о корневой растений (факторы влияющие на поглащение влаги растением), о функциях, выполняемых корнями

Одной из наиболее значительных функций корневой системы является всасывание воды и транспортировка ее в надземную часть растения. Примерно 80% массы растений составляет вода. Вода используется в дыхательных реакциях, она разлагается в процессе фотосинтеза, когда образуются углеводы: крахмал и сахар. Но эти затраты невелики по сравнению с основным расходом. Большая часть влаги, всасываемой корнями, уходит из растения в процессе транспирации, т.е. испарения.

Растения испаряют воду для охлаждения. В жаркий летний день листья поглощают огромное количество солнечной энергии. Она необходима для фотосинтеза, но нагревание может привести к гибели листьев и растения в целом. В процессе эволюции в растительном мире выработались защитные приспособления. Одним из них является непрерывное испарение влаги, поэтому листья остаются прохладными. Среди других приспособлений можно назвать плотную кутикулу, восковое покрытие и некоторые другие. Один квадратный метр листовой поверхности днем за один час испаряет от 15 до 250 грамм воды, а ночью от 1 до 20 грамм. Конкретные значения зависят от погодных условий.

В условиях теплицы одно растение огурцов во взрослом состоянии, которое располагается на шпалерах, испаряет от 200 до 300 г воды. Потерянная вода должна восполняться, что и осуществляется при автоматической работе корня. Если же воды недостаточно, корневая система работает неэффективно, то происходит завядание. Недостаток влаги препятствует осуществлению процесса фотосинтеза, образованию органических веществ, растение перестает расти и значительно сокращается урожай.

Чтобы растение было обеспечено водой, корень совершает значительную работу. Он проникает в глубь почвы на глубину до двух метров, где влажность выше и стабильнее, мелкие корешки оплетают комочки почвы. В результате длина корней и площадь их поверхности у растений, растущих в естественных условиях, весьма значительна: она превышает площадь поверхности листьев в 50 – 100 раз.

При выращивании растений на искусственных субстратах работа корня облегчается. Вода в этом случае остается несвязанной, она легкодоступна и постоянно в наличии.

Технология выращивания на искусственных субстратах отличается экономным расходованием воды. При поливе почвы часть воды оказывается недоступной для растений, поскольку она связывается глинистыми частицами. Иногда ее объем составляет до 16% от общей влагоемкости. Эта вода оказывается потерянной для растения. Другая часть воды попросту испаряется. Если выращивать растения без почвы, то такие потери исключаются.

Минеральные вещества входящие в состав любых удобрений хорошо поглощаются не всем корнем, а только растущей его частью. Это участок примерно в пять сантиметров от кончика. Более старые участки опробковевают и теряют свою проницаемость. Только при наличии хороших условий для роста коня можно рассчитывать на эффективное обеспечение растения минеральными солями.

Питательные вещества рассеяны по грунту. Корневой системе приходится их собирать по очень малым дозам. Только незначительная часть минеральных солей, имеющихся в почве, находится в почвенном растворе. Именно в таком виде они всасываются растением. Но концентрация питательных веществ в растворе низка и не покрывает все потребности растения. Остальные почвенные минеральные вещества нерастворимы или связаны с поверхностью частиц грунта.

Если сравнивать растения выращенные в почвогрунте, с растениями, которые выращиваются на водных растворах, то питание первых отличается большей сложностью. Они формируют большую, развитую корневую систему с наличием запаса дыхательных материалов.

Еще одна сложность питания почвенных растений заключается в малой доступности азота, фосфора и некоторых других элементов. Чаще всего они находятся в органических веществах и являются недоступными для растений. Перевести их в минеральную форму пмогают микроорганизмы. О пользе микроорганизмов читайте в обзоре Чем лучше условия для развития в почве микроорганизмов, тем больше питания получают растения. При понижении температуры уменьшается активность разложения органики и растения недополучают важных элементов, например, весной часто появляются признаки азотного голодания. Если почва удобряется органикой, например, навозом или торфом, то результат будет не сразу, поскольку они должны пройти через бактериальную переработку. От наличия микроорганизмов зависит благополучие и урожайность растений. Стоит также отметить, что даже плодородные почвы не всегда содержат нужный объем питательных веществ или они оказываются в недоступном виде.

При рассмотрении почвы с таких позиций, каждый ее образец является очень сложной средой. В результате точный химический анализ покажет сколько и каких элементов содержится в образце, но насколько они доступны для растений останется неизвестным. Такая ситуация осложняет выбор количества и режима подкормок. Излишнее внесение минеральных удобрений ухудшает физические свойства почвы, засоляет ее и может негативно отразиться на качестве продукции.

Значительно проще обеспечить рациональное питание растений при выращивании без почвы. В этом случае содержание веществ в растворе определяется количественным анализом. Всегда можно быстро скорректировать их концентрацию в любую сторону. Это значительный плюс данного метода.

Поглощение минеральных веществ – процесс физиологический, связанный с дыханием, поэтому очень важна хорошая аэрация. Кроме того, влияние оказывают температура, кислотность и концентрация раствора.

Как было сказано, для поглощения корнем воды с питательными веществами ему требуется кислород. Обычно достаточно того воздуха, который находится в почве между ее частицами, если они достаточно крупны и структурированы. Бесструктурная почва имеет очень маленькие частицы, между которыми практически нет воздушных полостей. В результате растения страдают от недостатка кислорода, а это плохо сказывается на их росте и развитии.

Наиболее активным дыханием отличаются молодые корни, которые и отвечают за всасывание минеральных солей с водой. Более взрослые корни выполняют только функцию транспортировки веществ к надземной части, а в некоторых случаях и обратно для создания запасов. Если пространство вокруг молодого корня излишне сухое, то он отмирает. Именно поэтому при выращивании растений с использованием искусственной среды надо следить и за аэрацией и за влажностью воздуха. Только оптимальное сочетание всех характеристик создаст лучшие условия для роста корня и его работы.

Сколько же требуется корню кислорода для нормальной работы? Были проведены опыты с корнем взрослого растения томатов. Они показали, что корень при сухом весе два грамма в час поглощает примерно 15-16 мг кислорода (Базырина, 1950). Для сравнения в одном литре воздуха кислорода содержится 300 мг. Это указывает на тот факт, что корни растения, помещенные в хорошо проветриваемую среду с высокой влажностью, будут всегда обеспечены кислородом в нужных количествах.

Совсем другую картину можно увидеть в том случае, если корень будет полностью погружен в питательный раствор. Особенно негативно растения переносят резкое затопление. Буквально через три или четыре часа можно наблюдать завядание листьев, отмирание частей растения, поскольку резко сократилось снабжение кислородом и растение чувствует его нехватку.

Описанное выше явление объясняется тем, что в воде кислорода содержится значительно меньше, т.е. 8-9 мг. Это недостаточно для хорошо развитых и активно работающих корней. Такого содержания кислорода хватает на очень короткий отрезок времени.

В дальнейшем дыхание корня может обеспечиваться только тем кислородом, который будет поступать воду при обычной диффузии. Процесс медленный: через поверхность, которая имеет площадь в 100 квадратных сантиметров, в час поступает только 0,5 мг кислорода. Такое мизерное количество приводит к тому, что корень останется в состоянии кислородного голодания, часть его будет отмирать, а рост растений тормозиться.

Чтобы эффективно выращивать растения в водных растворах, следует обеспечить для корневой системы самые благоприятные условия. Корни должны находиться не в растворе, а в воздушном пространстве. Не стоит забывать и о влажности. Это воздушное пространство насыщается водяными парами. В питательный раствор погружаются только самые кончики корней. Все это в комплексе обеспечивает наилучшее всасывание питательной смеси. Нарушении даже одного из этих условий отразиться на растении крайне неблагоприятно.