Поглощает из почвы минеральные вещества

Обновлено: 04.07.2024

Поглотительная способность почв — свойство почвы задерживать вещества, растворенные в почвенном растворе и контактирующие с её твердой фазой. Поглотительная способность обеспечивается почвенным поглощающим комплексом. Удерживаться вещества могут в растворенном состоянии, в виде коллоидальных частиц и суспензий.

В зависимости от способа поглощения различают виды поглотительной способности:

механическую,
физическую,
физико-химическую (обменную),
химическую,
биологическую.

Почвенный поглощающий комплекс — совокупность минеральных, органических и органоминеральных частиц твердой фазы почвы.

Учение о поглотительной способности почв впервые создал К.К. Гедройц, дальнейшее развитие оно получило в работах Г. Вигнера и С. Маттсона.

Механическая поглотительная способность

Механическая поглотительная способность почвы — способность механически удерживать в порах почвы частицы, взмученные в проходящей через профиль почвы воде. При этом удерживаются суспензии алюмосиликатных и органических частиц, коллоидально-распыленных веществ, что позволяет сохранить коллоидные фракции, плохо растворимые удобрения и мелиоранты.

Интенсивность механического поглощения зависит от пористости почвы, размера пор, дисперсности вещества. Поэтому глинистые и суглинистые почвы характеризуются большей механической поглотительной способностью, чем песчаные и супесчаные.

Этот вид поглотительной способности играет также роль в распределении микроорганизмов по профилю почвы.

Физическая поглотительная способность

В крупнозернистых, например, песчаных почвах, адсорбционные силы относительно небольшие, поэтому физическая поглотительная способность их низкая. С увеличением дисперсности почв, количества ила и коллоидальной фракции адсорбционные силы возрастают.

Повышение концентрации растворенного вещества в слое дисперсионной среды, примыкающей к частицам твердой фазы, называется положительной адсорбцией. Вещества, приводящие к увеличению поверхностного натяжения дисперсионной среды, вызывают отрицательную адсорбцию. В случае положительной адсорбции дисперсная фаза притягивает из дисперсионной среды к своей поверхности растворенные вещества, при отрицательной адсорбции — отталкивает. Положительно адсорбируются гидраты оксидов металлов и соли, образованных сильными основаниями и слабыми кислотами. Анионы адсорбируются отрицательно.

При данном виде поглощения содержащиеся в почвенном растворе вещества не претерпевают изменений.

В связи с большим количеством факторов (состава почвы, погодных условий), способных оказывать влияние на физическое поглощение, этот вид поглощения является динамическим.

Положительная адсорбция имеет важное значение в почвенных процессах и питании растений: растворенные вещества удерживаются от вымывания в глубокие слои почвы и создаются различные концентрации питательных веществ, позволяя растениям выбирать раствор с наиболее оптимальной для них концентрацией.

Физическое поглощение в почве может возникать также в результате коагуляции (слипания) коллоидных частиц. Этот процесс останавливает вымывание илистой фракции почвы и питательных веществ из корнеобитаемого слоя. Определить физическое поглощение сложно, так как оно находится во взаимосвязи с химическим поглощением и обменной адсорбцией.

Физическое поглощение имеет значение для рационального использования удобрений, в составе которых входят, например, растворимые нитраты и хлориды. Например, хлорид-ионы в больших количествах являются токсичными для многих культур, поэтому хлорсодержащие удобрения вносят осенью, чтобы за время осенне-весенних осадков произошло его вымывание из пахотного слоя. Наоборот, для нитратных удобрений такое вымывание нежелательно, поэтому их вносят весной перед посевом или в подкормках.

Физическая поглотительная способность почв имеет экологическое значение: адсорбция пестицидов уменьшает их проникновение в сопредельные среды, в том числе растения.

В наземные части папоротников, голосеменных и цветковых растений растворы минеральных веществ поступают из корней, всасывающих их из почвы корневыми волосками .

Корневые волоски работают как маленькие насосы. Вещества, поступившие в корневой волосок, перемещаются в другие клетки всасывающей зоны корня, поступают в сосуды центрального цилиндра корня и по ним поднимаются вверх в стебли и листья.

Доказать, что поступление растворов минеральных веществ в наземную часть растения происходит по сосудам древесины , можно с помощью простого опыта.

Ветку дерева ставят в окрашенную чернилами воду. Через несколько часов отрезают часть стебля и разрезают его вдоль. На срезе видно, что чернилами окрашивается только слой древесины. Значит, раствор чернил поднимается вверх по сосудам, которые находятся в древесине.

Процессы всасывания воды и её передвижения вверх по органам растений возможны благодаря действию корневого давления .

Обрезают стебель растения, оставив небольшой пенёк. На него одевают небольшой кусочек трубки из резины, в который вставляют стеклянную трубку. Через некоторое время из трубки начинает капать вода. Но это происходит только после полива тёплой водой. Если же для полива использовать холодную воду, то капли воды не появляются. Значит, корни не могут поглощать холодную воду.

Для питания растениям необходимы не только углеводы, образующиеся при фотосинтезе, но и некоторые минеральные вещества. Для чего нужны эти элементы, указано в таблице. У высших растений минеральные вещества из почвы или окружающей воды поглощают корни1. Максимальное поглощение происходит в зоне корневых волосков. Участие в этом процессе микоризы обсуждается в статье.

Чтобы понять механизм поглощения и транспорта минеральных ионов, необходимо помнить следующее.

1. Минеральные элементы, необходимые растению, входят в состав солей. В водном растворе молекулы солей диссоциируют и образующиеся ионы свободно передвигаются.

2. Ионы способны пересекать клеточные мембраны различными путями. Один из них — активный транспорт. Он требует затрат энергии в форме АТФ, образующегося в процессе дыхания и может вести к перемещению ионов против градиента их концентрации (разд. 5.9.8).

3. Внутрь корня от его эпидермиса распространяется непрерывная система клеточных стенок — апопласт. Вода и любые растворенные в ней вещества свободно проникают в эту систему из почвы.

На рисунке приведен график поглощения ионов калия молодыми корнями злаков, предварительно отмытыми чистой водой. Через 90 мин к растворам добавляли ингибитор дыхания — цианид калия.

Рисунок показывает, что поглощение ионов четко разделяется на две фазы. Первая длится примерно 10—20 мин. Поглощение в этот период идет относительно быстро. Ионы калия, соприкасаясь с эпидермисом корня, проникают в клеточные стенки и движутся вглубь через апопласт по механизму либо объемного потока, обеспечиваемому транспирацией, либо диффузии. Можно видеть, что эта фаза относительно независима от температуры, поскольку скорость поглощения примерно одинакова и при 25, и при 0 °С. Речь идет о пассивном процессе.

Вторая фаза зависит от температуры и не наблюдается при 0 °С, когда интенсивность метаболизма и дыхания очень низка. Ингибирование поглощения К-ионов цианистым калием свидетельствует о том, что этот процесс зависит именно от дыхания. Во время второй фазы ионы калия поступают в клетки корня через плазма-лемму путем активного транспорта.

Сходные результаты можно получить и на изолированных тканях. Обычно в таких опытах используются запасающие органы растений, например корнеплод моркови. Данные, приведенные на рисунке, подтверждают, что поглощение ионов зависит от дыхания и ингибируется цианидом калия.

Итак, поступление ионов в корень обеспечивают два процесса: 1) пассивное поступление, когда ионы движутся за счет объемного потока и диффузии через апопласт; 2) активный транспорт, при котором ионы переносятся в клетки против градиента их концентрации за счет энергии, генерируемой при дыхании.

Активный транспорт — процесс избирательный и зависит от дыхания, а диффузия неизбирательна и энергозатрат не требует. В результате пассивного поглощения все клетки первичной коры корня омываются раствором, сходным по составу с почвенным. Так создается обширная поверхность для поглощения ионов.

Ионы, передвигаясь по апопласту, доходят только до эндодермы, где дальнейшее их продвижение блокируют пояски Каспари. Пересечь этот барьер ионы могут путем диффузии или путем активного транспорта через плазмалеммы эндодермальных клеток и попадая в их цитоплазму и, возможно, в вакуоли. Таким способом растение контролирует, какие минеральные вещества в конце концов попадают в ксилему.

Ионы могут перемещаться и по симпласту. Попав в цитоплазму одной клетки, они будут продвигаться дальше по плазмодесмам, не пересекая мембран. Непрерывный симпластный путь идет от корневых волосков до самой ксилемы. На рисунке показаны все возможные пути транспорта ионов внутри корня.

Конечный этап передвижения минеральных солей по корню — высвобождение ионов в ксилему. Для этого им рано или поздно надо покинуть цитоплазму клеток через плазмалемму. Это происходит либо путем диффузии, либо за счет активного транспорта.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Поглощение воды и значение минеральных веществ

Для полноценного роста и развития растительного организма требуется вода и находящиеся в ней минеральные вещества. Процесс поглощения этих веществ осуществляет корень — орган минерального питания. Благодаря корневым волоскам корень поглощает необходимые растворы. Выделяемая корневыми волосками влага способна растворить находящиеся рядом соединения, обеспечивая поглощение необходимых элементов из почвы.

Значение минеральных веществ. Самые важные элементы — это азот, фосфор и калий.

Азот в питании растений занимает особое место. При его нехватке растение отстает в развитии, листья желтеют и опадают раньше времени, боковые побеги не разветвляются. Пшеница, например, кустится медленно, меняется окраска листьев, они засыхают и опадают.

Фосфор играет особую роль в образовании клеточной оболочки. Фосфорные удобрения увеличивают сахаристость плодов и накопление масла в семенах. При нехватке фосфора замедляется образование плодов, уменьшается их масса, отодвигаются сроки созревания.

Калий необходим растению для нормального развития корней и корнеплодов, а также для формирования опорных тканей, при недостатке калийных удобрений пшеница полегает.

Кроме этих трех элементов, растениям необходим магний. При его нехватке листья светлеют. Недостаток кальция ведет к повреждению и отмиранию верхушечных почек и корней. В обмене веществ принимают также участие сера, железо, медь, цинк и другие элементы. Все они выполняют определенную роль. И хотя потребляются в ничтожных количествах, они очень важны для растений.

Необходимые для роста растений минеральные вещества не всегда встречаются в почве в достаточном количестве.

Причиной этого могут быть:
1. Ежегодная вырубка деревьев и уменьшение лесных насаждений. Ведь остатки обломленных веток, хвоя, опавшие листья, ягоды и фрукты служат естественным источником минеральных веществ и обогащают почву.

2. Много питательных веществ, поглощенных из почвы, выносится с полей при уборке урожая вместе со стеблевой массой и зерном. Потерянные пашней минеральные вещества необходимо своевременно возмещать путем внесения удобрений.

Виды удобрений. Под воздействием различных факторов состав почвы постоянно меняется. Особенно влияет на почву хозяйственная деятельность людей. Плодородие почвы создавалось тысячелетиями. Одно из условий повышения плодородия почвы — внесение удобрений.

Удобрения делятся на органические и неорганические (минеральные). Выделяют также бактериальные удобрения, которые содержат полезные для растений почвенные микроорганизмы.

Органические удобрения — это вещества растительного и животного происхождения: навоз, торф, перегной, птичий помет, компост и др., содержащие элементы питания растений. Эти удобрения легко усваиваются растениями после их переработки микроорганизмами. Поэтому их обычно вносят осенью, и тогда к весне они будут готовы к использованию растениями.

Навоз — самое эффективное удобрение. Его получают на животноводческих фермах, конюшнях, птицефабриках. Он содержит большое количество нужных элементов в легкоусвояемой форме.

К минеральным удобрениям относятся азотные, фосфорные, калийные, комплексные и др. Их вносят в определенные сроки, на разных фазах роста и развития растений.

Действие азотных, фосфорных и калийных солей, входящих в состав минеральных удобрений

Название растения	Удобрение	Какому органу необходимо	Срок внесения	Способ внесения
Капуста	азотное	стеблям	первый месяц лета	в виде раствора
Томаты	фосфорное, калийное	плодам	вторая половина лета	в сухом и жидком виде
Картофель	фосфорное, калийное	клубням	вторая половина лета	в сухом и жидком виде
Озимые культуры	калийные	стеблям и корням (для придания морозоустойчивости)	осенью, перед посевом	в сухом виде

Растениям необходимо минеральное питание — поглощение из почвы различных веществ. Наличие в почве необходимых веществ определяет ее плодородие. Почва не всегда плодородна, поэтому чтобы растения росли эффективно, необходимо вносить удобрения. Они бывают органические (навоз — самое эффективное, торф, перегной и др.) и минеральные (азотные, фосфорные калийные и др.). Без азота листья желтеют и опадают, боковые побеги не развиваются, пшеница не кустится. Без фосфора снижается сахаристость и масличность плодов и семян, их созревание замедляется, масса уменьшается. Без калия не формируется опорная ткань, не развиваются корни и корнеплоды, пшеница полегает.

Корень – орган минерального питания. Видоизменения корня

Читайте также: