|
|
|
АГРОХІМІЯ Електронний посібник |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1. ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1.1.1. Хімічний склад рослинного організму 1.1.2. Вміст води і сухих речовин у рослинах 1.1.3. Вміст хімічних елементів у рослинах і винос їх з урожаєм 1.2.1. Поняття про повітряне, кореневе живлення рослин 1.2.2. Механізм надходження поживних речовин
у рослину 1.2.3. Динаміка засвоєння поживних речовин рослинами 1.1.1.
Хімічний склад рослинного організму
Рослина – одна з форм
існування живої матерії. З допомогою рослин здійснюється процес перетворення
кінетичної енергії сонячної променів у потенціальну енергію органічної
речовини. Продуктивність рослин безпосередньо пов’язана з фотосинтезом,
інтенсивність якого залежить від забезпечення рослин факторами життя. До основних факторів життя належить світло, тепло, повітря, вода,
поживні речовини (рис. 1.1).
Рис.
1.1. Основні фактори життя Отже, поживні речовини є одним з найважливіших факторів життя рослин.
Від умов живлення рослин залежить рівень їх урожайності, якість продукції.
Тому для забезпечення оптимальних умова живлення рослин потрібно добре знати їх хімічний склад. 1.1.2.
Вміст води і сухих речовин у рослинах Більшість сільськогосподарських культур у вегетативних органах
містить 5 – 15% сухих речовин, решта (85 – 95%) – вода. У дозрілому насінні
сухі речовини становлять 85 – 90%. У зеленій масі злакових, бобових та інших культур значну частку
займає вода – 75 – 85%. Коренеплоди буряку і бульби картоплі містять 85 – 90%
води, капусти – 90 – 93, плоди помідора та огірка – 92 – 96%. У складі сухої речовини рослин 90 – 95% становлять органічні сполуки, які в рослинах
представлено білками та іншими азотистими сполуками, жирами, крохмалем, цукрами, клітковиною, пектиновими речовинами.
«Рух
води і органічних речовин по стеблу» Хімічні елементи, необхідні для росту
і формування врожаю, називають біогенними. Інші елементи живлення
потрапляють у рослини випадково, пасивно і фактично не потрібні для їх росту
й розвитку. Тому такі хімічні елементи називають абіогенними, хоча
практична їх важливість іноді може бути значною. Вуглець, кисень, водень і азот називають органогенними елементами,
оскільки з них побудовані органічні речовини, і вони складають 95% сухої маси
рослин (вуглець Нині доведено, що 20 елементів належать до необхідних,
оскільки без них рослини не можуть жити і їх не можна замінити іншими
елементами. Це кисень, вуглець, водень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній,
натрій, сірка, залізо, хлор, марганець, бор, цинк, мідь, молібден, кобальт,
ванадій, йод. Ще 12 елементів вважають умовно необхідними, оскільки вони
іноді позитивно впливають на рослини (кремній, літій, стронцій, кадмій,
селен, срібло, свинець, фтор, хром, нікель, алюміній, титан). Критичний період – різка нестача,
порушення співвідношення або надлишок елементів живлення призводять до
негативних явищ у всіх наступних фазах росту й розвитку рослин. Період максимального
надходження – період найбільшого засвоєння елементів
живлення. Критичний період проявляється в молодому віці рослин: від періоду
максимального використання поживних речовин для фаз цвітіння до початку
утворення репродуктивних органів. 1.1.3.
Вміст хімічних елементів у рослинах і винос їх з урожаєм Органічна частина сухої речовини рослин складається переважно з чотирьох
органогенних елементів: вуглецю, на частку якого припадає 45% маси сухої
речовини, кисню – 42, водню – 6,5 і азоту – 1,5%. Елементи, що залишаються
після спалювання рослин, називаються зольними.
Вони становлять близько 5% сухої речовини, хоч їх число може перевищувати 70.
Відомо, що лише двадцять із них необхідні для життєдіяльності рослин, а
дванадцять – вважаються умовно необхідними. До необхідних елементів належать
такі, які не можуть бути замінені іншими і без яких рослини не здатні
повністю закінчити цикл свого розвитку (С, О, Н, N, Р, К, Na,
Ca, Mg, S, Fe, СІ, В, Cu, Mn, Zn, Mo,
W, Co, I). Дані багатьох досліджень свідчать про
позитивну дію ще дванадцяти елементів, які вважають умовно
необхідними (Si, Al, F, Li, Ag,
Sr, Cg, Ті, Pb, Cr,
Ni, Se) (Б. А. Ягодін, 1982). Елементи живлення
нагромаджуються в рослинах у різних кількостях. У зв'язку
з цим їх умовно поділяють на макро- та мікроелементи.
«Рух органічних речовин по рослині» Такий умовний поділ елементів характеризує їх роль і значення у
житті рослин не повністю, оскільки кожен з них має своє фізіологічне значення
і не може бути замінений іншим. Тому нестача або лишок будь-якого з них
призводить до порушення життєдіяльності рослин. Наприклад, однією з причин
зниження ефективності добрив в умовах інтенсивної хімізації і зменшення темпів підвищення
врожайності сільськогосподарських культур є недостатня забезпеченість рослин
необхідними мікроелементами. Проте слід пам'ятати, що підвищені концентрації
мікроелементів призводять до пригнічення їх розвитку і навіть до отруєння. Вміст деяких елементів у рослинах залежить від біологічних і
сортових особливостей культури, ґрунтово-кліматичних умов, системи удобрення
та інших факторів і тому не є сталою величиною. Різні органи рослин також характеризуються
неоднаковим вмістом елементів. Так, вміст азоту і фосфору значно вищий в
основній продукції врожаю – зерні, коренеплодах, бульбах, ніж у побічній –
соломі, гичці тощо. Калію, навпаки, більше міститься у побічній продукції
врожаю, ніж у товарній (див. табл. 1.1). Таблиця 1.1 Вміст азоту, фосфору
і калію в основній і побі
чній продукції сільськогосподарських
культур, %
Потребу рослин в елементах живлення визначають за допомогою хімічного аналізу. Вміст цих елементів
у біомасі рослин, тобто в надземних органах і кореневій системі, характеризує
загальну їх потребу в елементах живлення – біологічний винос. Кількість елементів живлення, що знаходяться в основній і
побічній продукції врожаю – господарський
винос. Винос елементів живлення рослинами з одиниці площі збільшується
з підвищенням їх урожайності. Однак при вищій урожайності витрати поживних
речовин на формування одиниці врожаю, як правило, зменшуються. Різні культури
виносять неоднакову кількість азоту, фосфору та калію. Під час живлення сільськогосподарські культури найчастіше і
найбільше відчувають нестачу в забезпеченості азотом, фосфором та калієм.
Тому ці елементи належать до головних елементів живлення і їх насамперед вносять
у ґрунт з добривами. Однак для забезпечення збалансованого живлення рослин
слід застосовувати й інші
макро- і мікроелементи. 1.2.1. Поняття про повітряне, кореневе живлення рослин Живлення рослин – це процес
надходження і засвоєння рослинами поживних речовин, необхідних для їх
нормальної життєдіяльності.
Рослини розвиваються і живуть завдяки
повітряному і кореневому живленню. Через листя вони засвоюють понад 95%
вуглекислого газу. Із водних розчинів рослина засвоює листям зольні елементи,
азот, сірку. Проте основна кількість води, азоту і зольних елементів
надходить у рослину через кореневу систему. Розрізняють два типи живлення: кореневе і
некореневе. Некореневе
живлення – це надходження поживних речовин у
рослини через надземні органи. Цей процес називається фотосинтезом. Утворення
простих вуглеводів у процесі фотосинтезу можна записати у вигляді такого
рівняння: 6СО2 + 6Н2О + 2874 кДж = С6Н12О6 + 6О2 Кореневе живлення – це вбирання і
засвоєння рослинами з ґрунту або поживного розчину води, різних іонів і
деяких органічних сполук. Найголовнішою функцією кореневої системи
є засвоєння води і розчинених поживних речовин. Різні катіони й аніони засвоюються
рослинами з ґрунтового розчину в неоднаковій кількості. Цим і зумовлюється
вибіркова вбирна здатність рослин, яку враховують при застосуванні добрив.
Рис. 1.2. Поверхневе
живлення 1.2.2. Механізм надходження поживних речовин у рослину Елементи живлення рослин належать до факторів зовнішнього
середовища, але водночас принципово різняться від інших факторів (температури, кислотності та ін.),
оскільки у процесі поглинання вони перетворюються із зовнішнього фактора
середовища на внутрішній фактор рослинного організму. Є два типи живлення живих організмів: автотрофний – засвоєння
мінеральних солей, води, вуглекислого газу та синтез із них органічних
речовин, і гетеротрофний – використання організмами готових органічних
сполук. Рослини належать до автотрофних організмів, тоді як тварини і
більшість мікроорганізмів – до гетеротрофних. Завдяки процесу живлення (повітряному і кореневому) рослини
ростуть та розвиваються і за оптимального живлення швидко нарощують масу. Основним процесом, унаслідок якого утворюються органічні
речовини в рослинах, є фотосинтез, хоча рослини можуть у невеликих кількостях засвоювати
амінокислоти, речовини росту, вітаміни, антибіотики. Надходження мінеральних речовин у рослини лімітує багато
чинників. Рослини через листки засвоюють 95% і більше вуглецю. Крім того,
вони можуть засвоювати внаслідок позакореневого живлення із водних розчинів
зольні елементи, азот і сірку. Проте основна кількість азоту, води і зольних
елементів у рослину надходить із ґрунту через кореневу систему. Застосування добрив, зазвичай, частково знижує співвідношення
підземної і надземної маси рослин, але збільшує масу кореневої системи та
глибину її проникнення. Отже, добрива позитивно діють на розвиток кореневої
системи. Для коренів характерна видільна функція. У ґрунт виділяються як
мінеральні, так і органічні речовини. Це також один із способів активного
впливу коренів на ґрунт, оскільки під час його підкислення відбувається розчинення
мінералів ґрунту, і корені отримують додаткову кількість елементів живлення. До поверхні коренів рослин елементи живлення надходять за
допомогою трьох механізмів: 1) кореневий перехват; 2) масовий потік; 3) дифузія. Кореневий перехват – у процесі росту корені дотикаються до
елементів живлення і поглинають їх. Значення цього механізму незначне,
оскільки у шарі ґрунту 0 – 30 см корені займають лише близько 1% його об’єму. Масовий потік – корені поглинають з ґрунту воду, а з нею –
розчинені елементи живлення. Проте процеси забезпечення рослин водою і
мінеральними елементами незалежні. Тут немає прямого зв’язку. Рослини
поглинають іони вибірково. Дифузія – створюється у поживному розчині завдяки засвоєнню елементів
живлення кореневою системою рослин. Це спонтанний природний процес, під час
якого часточки речовини переміщуються з місця з більшою концентрацією до
місця з меншою концентрацією. Отже, внаслідок дифузії зростає гомогенність
(однорідність) розчину.
«Живлення
рослин» 1.2.3. Динаміка засвоєння поживних речовин
рослинами У різні періоди росту і розвитку сільськогосподарські культури
засвоюють неоднакову кількість поживних речовин. У перший період життя вони
використовують поживні речовини
з проростаючого насіння або з коренеплодів та бульб. Під кінець вегетації багато
з них перестають засвоювати поживні елементи з навколишнього середовища, але
продовжують використання тих, що були засвоєні раніше. Тому тривалість
періоду живлення, тобто відрізку часу, протягом якого рослини засвоюють
поживні речовини з навколишнього середовища, не завжди співпадає з вегетаційним періодом.
Рис. 1.3. Рух
речовин по рослині За тривалістю періоду живлення сільськогосподарські культури
істотно різняться між собою. Наприклад, цукрові буряки, картопля, кукурудза,
горох, люпин, конюшина та інші культури засвоюють поживні речовини протягом
усього вегетаційного періоду, тоді як у ячменю період живлення практично
відбувається протягом перших 50 – 60 діб, хоча тривалість вегетаційного
періоду продовжується до 80 – 90 діб. Цю особливість культур треба
враховувати під час застосування добрив. Під культури з коротким періодом
засвоєння поживних речовин бажано всю кількість добрив вносити до сівби. Найінтенсивніше засвоюють поживні речовини хлібні злаки у період
від початку виходу в трубку до початку колосіння. Кукурудза, соняшник,
цукрові буряки та інші культури характеризуються розтягнутим періодом
живлення, який продовжується Отже, молоді рослини особливо вимогливі до умов живлення, у
ризосфері їх коріння в цей період поживні речовини повинні бути в
легкорозчинних формах, але концентрація їх не повинна бути високою. Краще,
коли в ґрунтовому розчині вміст фосфору більший,
ніж азоту або калію. Період максимального поглинання – це проміжок часу, протягом якого поживні речовини
найінтенсивніше засвоюються рослинами. Він співпадає за часом з періодом
інтенсивного росту і нагромадження органічних речовин. Нестачу поживних
речовин у цей період можна компенсувати додатковим внесенням добрив –
підживленням. Це слід враховувати під час розробки системи удобрення
сільськогосподарських культур. ПИТАННЯ
ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ 1. Скільки води і сухих речовин міститься в урожаї різних
сільськогосподарських культур? 2. Які хімічні елементи входять до складу рослин? 3. Які основні органічні речовини входять до складу рослин? 4. Які хімічні елементи
вважаються необхідними та умовно необхідними для життя рослин? 5. Критичні періоди в живленні
рослин і періоди максимального засвоєння поживних речовин. 7. Що розуміється під кореневим живленням рослин? 8. У чому суть некореневого живлення рослин? 9. Поясніть, що таке період максимального поглинання? |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
