При питании растение поглощает
Обновлено: 18.09.2024
Питание растений — процесс поглощения из внешней среды, передвижения, накопления и трансформации питательных веществ, необходимых для жизни растений. В ходе этого процесса происходит обмен веществ между растениями и окружающей средой. Неорганические вещества, находящиеся в почве, атмосфере и вода поступают в растение, и используются для синтеза сложных органических соединений, часть веществ может выводится из растительного организма в окружающую среду.
Зеленые растения под действием солнечного света в процессе фотосинтеза из углекислого газа, воды и простых минеральных солей синтезируют органические вещества, которые в свою очередь обеспечивают пищей человека и животных. В результате этого процесса вся зеленая растительность в дневное время выделяет большое количества кислорода, которым дышат живые организмы. Поэтому жизнь на Земле обусловлена работой высших и низших растений. О масштабе и значимости этого процесса в природе можно судить по следующим данным: зеленые растения ежегодно образуют в пересчете на глюкозу до 400 млрд т органических веществ, из которых 115 млрд т — на суше, связывается до 170 млрд т углекислого газа и разлагается при фотолизе в растениях 130 млрд т воды с выделением 115 млрд т кислорода.
Для синтеза органических веществ растения в мировом масштабе используют до 2 млрд т азота и 6 млрд т зольных элементов. Запасы азота в атмосфере составляют 4·10 15 т, однако они не определяют обеспеченность культур азотом, так как растения используют этот элемент из почвы, а не атмосферы.
Растение через листья получает более 95% углекислого газа и может усваивать путем некорневого питания из водных растворов зольные элементы и азот. Однако основное количество азота, воды и зольных питательных веществ поступает из почвы через корневую систему.
Вода потребляется растением и используется в процессе питания фотолиза и в значительно большем количестве испаряется листьями. Для образовании 1 кг сухой массы урожая культуры испаряют 300-400 кг воды. В неблагоприятных условиях расход воды возрастает в 1,5-2 раза, тогда как в оптимальных условиях расход воды снижается на 15-20%.
Из-за взаимосвязи с погодно-климатическими условиями регулирование и оптимизация процесса питания растений и обмена веществ не всегда возможна. От этих условий зависит и содержание питательных веществ в почве в доступной для растений форме. Мобилизация или иммобилизация отдельных питательных веществ в почве также определяется активностью и направленностью химических, физико-химических и микробиологических процессов, биологическими свойствами самого растения, динамикой поглощения отдельных катионов и анионов в процессе вегетации.
На процессы, определяющие рост и развитие растений, сильное влияние оказывают удобрения. Они изменяют содержание солей в почве, интенсивность и направленность химических, физико-химических и биологических процессов, реакцию и буферность почвы, поглотительную способность.
Типы питания растений
Автотрофный тип питания — самостоятельное обеспечение растением своих потребностей в питательных веществах, посредством поглощения неорганических веществ из почвы и углекислого газа из атмосферы. Характерен для большинства растений. К организмам с автотрофным типом питания относятся также некоторые бактерии, способные фотосинтетически или хемисинтетически усваивать углекислый газ.
Симбиотрофный тип питания — обеспечение растением своих потребностей в питательных веществ за счет других организмов (симбионтов). Симбиоз в ходе эволюционных процессов развился как полезная для растений форма отношений. При симбиотрофном типе питания отмечается взаимное использование продуктов обмена веществ для питания. Границы симбиоза не всегда могут быть точно определены, так как трудно определить пользу или вред, приносимые одним организмом другому.
Микотрофный тип питания — симбиоз высшего растения с грибами. Микориза гриба обеспечивает поступление в высшее растение воды и растворенных в ней минеральных солей и других веществ, грибы используют органические соединения, синтезируемые высшим растением. Значение микоризы грибов заключается в увеличении поглощающей поверхности корней растения за счет мицелия гриба.
Открыты микоризные грибы, способствующие улучшению питание растений фосфором. Дальнейшее изучение этого симбиоза и использование его в практике земледелия может иметь большое значение, так как позволяет сократить применение фосфорных удобрений. Например, в полевом опыте, проведенном в Уэльсе, при известковании и подкормке фосфором урожайность клевера, инокулированного микоризой, по сухому веществу была в 3 раза выше, образование побегов увеличилось в 2 раза, а клубеньков ризобиума — в 5 раз. Аналогичные данные получены в Тропической Африке, Бразилии, Австралии и Испании на почвах, бедных доступным фосфором.
Бактериотрофный тип питания — симбиоз высших растений с бактериями. Наиболее яркий пример — симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. В условиях интенсификации, химизации и экологизации земледелия возрастает значение способности бобовых растений и микроорганизмов связывать молекулярный азот атмосферы. Ежегодно в результате симбиоза бактерий с бобовыми растениями фиксируется 40-106 т азота.
Условия питания растений
Обеспечение оптимальных условий питания за счет использования удобрений позволяет более экономно расходовать влагу на создание единицы урожая. Коэффициент транспирации при этом может снижаться на 15-20%. С другой стороны, экономическая эффективность удобрений дополнительным урожаем возрастает при условии хорошего водоснабжения растений. Отмечены многочисленные случаи отсутствия положительного эффекта удобрений на кислых и солонцовых почвах.
Для правильной оценки эффективности применения удобрений необходимо правильно оценивать все факторы, лимитирующие урожайность. Например, в северных районах в условиях достаточного увлажнения, большее значение приобретают факторы тепла и обеспеченности почв питательными веществами.
В южных районах, особенно на обыкновенных южных чернозёмах и каштановых почвах, характеризующихся высоким потенциальным плодородием, лимитирующим фактором чаще является недостаток влаги.
Виды питания растений
Воздушное питание растений — углеродное питание растений, осуществляемое за счет ассимиляции углекислого газа атмосферы зелеными листьями в процессе фотосинтеза.
Некорневое питание растений — процесс поступление питательных веществ в растения через надземные органы. Открытие этого процесса послужило развитию применения некорневых подкормок, которые позволяют повысить урожай и его качество.
Корневое питание растений — поглощение из почвы воды и минеральных солей, а также в незначительных количествах некоторых органических веществ.
Согласно исследованиям, деление на корневое и воздушное питание условно, так как одни и те же вещества могут поглощаться как корнями, так и листьями. Так, углекислота поступает в растение через корни в той же мере, что и через листья. Сера поступает в растение через корни в виде сульфатов. Позже благодаря применению радиоизотопа серы была показана способность растений усваивать оксиды серы из воздуха через листья.
Корневое и некорневое питание растений взаимосвязаны. Так, недостаток питательных веществ в почве приводит к задержке образования органических соединений в листьях, что, в свою очередь, тормозит развитие растений.
Питание растений в разные периоды вегетации
Поглощение элементов питания в онтогенезе, то есть в течение вегетации, происходит неравномерно, поэтому система удобрения должна учитывать потребности растений в разные периоды жизненного цикла. Недостаточное обеспечение питания в различные периоды жизни растений приводит к снижению урожайности и ухудшению качества растительной продукции.
Особенно важно обеспечить питательными веществами растения в критический период, когда недостаток питания в это время резко ухудшает рост и развитие. То же относится и к периоду максимального поглощения.
Высокая чувствительность к недостатку и к избытку минерального питания отмечается у растений в начальный период роста.
Таблица. Влияние питания растений фосфором на урожайность ячменя 1 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Условия питания | Урожайность, % | |
|---|---|---|
| общая | зерно | |
| Нормальное питание фосфором постоянно | 100 | 100 |
| Без фосфора первые 15 дней | 17,4 | 0 |
| Без фосфора от 45 до 60 дней | 102 | 104 |
Высокая потребность молодых растений в минеральном питании объясняется высокой интенсивностью синтетических процессов при слаборазвитой корневой системе. Так, у зерновых злаков закладка и дифференциация репродуктивных органов начинается в период развертывания первых трех-четырех листочков. Недостаток азота в этот период приводит к сокращению числа колосков и снижению урожая. Последующее нормальное питание не компенсирует дефицит питательных веществ на начальных этапах развития.
Таблица. Питание азотом и урожай ячменя, г на сосуд 2 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Условия питания | Солома | Зерно |
|---|---|---|
| Азот на протяжении всего периода вегетации | 26,1 | 6,4 |
| Без азота первые 15 дней | 4,5 | 0 |
| Без азота от 15 до 30 дней | 19,4 | 4,2 |
| Без азота от 30 до 40 дней | 29,1 | 8,7 |
| Без азота от 45 до 60 дней | 29,4 | 7,7 |
| Без азота после колошения | 18,6 | 3,8 |
Интенсивность потребления питательных веществ у разных культур меняется в зависимости от периода развития. Например, растения сахарной свеклы в первый месяц потребляют азота, фосфора и калия по 2 кг/га, а во второй — N 96 кг/га, Р2O5 34 кг/га и К2O 133 кг/га.
Травы и сахарная свекла отличаются длительным периодом потребления питательных веществ. Конопля, наоборот, имеет короткий период интенсивного потребления — 75% от общего количества питательных веществ потребляется от фазы бутонизации до фазы цветения.
Наибольшее количество элементов минерального питания яровые зерновые потребляют в период от выхода в трубку до колошения. В период колошения пшеница потребляет азота, фосфора и калия около 76% от максимального, ячмень — около 67% и овес — 47%.
Таблица. Потребление питательных веществ яровыми зерновыми культурами, % от максимального 3 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Фаза роста | Пшеница | Ячмень | Овес | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | |
| Колошение | 71 | 68 | 88 | 71 | 56 | 73 | 51 | 36 | 54 |
| Цветение | 97 | 100 | 100 | 96 | 74 | 100 | 82 | 71 | 100 |
| Полная спелость | 90 | 93 | 67 | 100 | 100 | 64 | 100 | 100 | 83 |
Злаковые культуры наиболее требовательны к азотному питанию в период образования ассимиляционного аппарата и в период дифференциации репродуктивных органов. Сахарная свекла нуждается в достаточном обеспечении калием во время сахаронакопления.
Таблица. Динамика потребления питательных элементов капустой, % от максимального 4 Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
| Фаза роста | От начала вегетации | ||
|---|---|---|---|
| N | P2O5 | K2O | |
| Рассада (10.06) | 0,17 | 0,14 | 0,12 |
| Формирование кочана (27.07) | 30,5 | 21,8 | 24,2 |
| Рыхлый кочан (7.09) | 96,4 | 100 | 96,6 |
| Хозяйственная спелость | 100 | 90,5 | 100 |
Лен чувствителен к недостатку азотного питания в период от елочки до бутонизации, к уровню калийного питания — в период от бутонизации до цветения.
Таблица. Влияние азотного питания на лен
| Условия питания | Масса растений, % |
|---|---|
| Полное питание весь период | 100 |
| Без азота от "елочки" до бутонизации | 38,3 |
| Без азота от бутонизации до уборки | 99,0 |
Таблица. Влияние калийного питания на лен
| Условия питания | Число коробочек на одно растение |
|---|---|
| Полное питание весь период вегетации | 42 |
| Без калия первые 22 дня | 43 |
| Без калия от бутонизации до уборки | 9 |
Огурец требователен к азотному питанию в период формирования ассимиляционного аппарата, к фосфорному — перед цветением. В период плодоношения огурец предъявляет повышенные требования к обеспечению азотом и калием.
Усиление азотного и частично фосфорного питания в период бутонизации и цветения приводит к увеличению урожая зерновых. Повышенное питание азотом в период образования листовой массы и улучшение фосфорно-калийного питания в дальнейшем повышает урожайность корне- и клубнеплодов.
Потребность большинства культур в азотном питании уменьшается к началу плодообразования, роль фосфора и калия, наоборот, возрастает. В целом, период плодообразования отличается снижением потребления питательных веществ, а процессы жизнедеятельности в растениях к концу вегетации осуществляются преимущественно за счет реутилизации накопленных питательных веществ.
В системе удобрения основное удобрение должно обеспечивать питание растений на протяжении всего вегетационного периода, поэтому до посева вносят все органические и большую часть минеральных удобрений. Для обеспечения растений питательными веществами в начальный период вносят припосевное удобрение.
Количество и качество урожая можно регулировать подкормками в разные периоды вегетации. Подкормки улучшают питание растений в наиболее ответственные периоды или при выявлении дефицита какого-либо элемента питания.
Потребность в питательных веществах изменяется также в течение суток. Суточная периодичность отмечена почти для всех жизненных процессов растений.
В условиях искусственного питания (на питательных средах) имеют значение состав, концентрация питательного раствора, режим его использования в течение вегетации. Например, временным дефицитом питательных веществ во внешней среде в определенные периоды вегетации можно усилить развитие корневой системы, а заменой питательного раствора на воду вызвать временное голодание, стимулировав этим клубнеобразование у картофеля, завязей плодов у томата и добиться таким приемом скороспелости.
Суточная периодичность поглощения питательных веществ проявляется при переменных и постоянных условиях среды и носит характер внутреннего эндогенного ритма. Такая регулируемая суточная периодичность процессов позволяет растениям приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды. Эндогенные суточные и околосуточные (циркадные) ритмы в постоянных искусственных условиях имеют тенденцию к затуханию, но восстанавливаются при меняющихся условиях. Способность растений менять циркадный ритм позволяет повысить их выживаемость.
Ритмы у растений бывают годовые, сезонные и суточные. Также отмечаются ритмы импульсного характера, с периодами от нескольких секунд до часов. Например, такие ритмы короткой активности отмечены в поглощающей и выделительной деятельности корней.
В условиях искусственного выращивания культур, представляет интерес метод периодического питания, так как позволяет без увеличения расходов повысить продуктивность растений.
Мы уже знаем, что растения корнями впитывают из почвы воду, в которой растворены минеральные соли. Но этого для нормального развития мало. Растениям нужны ещё главные питательные вещества — крахмал и сахар. В почве этих веществ нет, но они есть в растениях.
Процесс создания питательных веществ из углекислого газа и воды под действием солнечного света называется фотосинтезом .
- корень всасывает из почвы растворы минеральных солей;
- стебель проводит эти растворы к листьям;
- листья поглощают из воздуха углекислый газ и образуют сахар и крахмал.
Органические вещества (сахар и крахмал) поступают во все органы растения. Они используются для разных целей:
- идут на рост тела;
- используются при дыхании;
- расходуются при прорастании семян;
- откладываются про запас (в плодах, корнях, клубнях).
Учёные сделали ещё одно важное открытие: при фотосинтезе вместе с питательными веществами образуется кислород . Растения выделяют его в воздух.
Звери, птицы, насекомые и другие животные — живые существа. Растения, как и животные, — живые организмы. Но, в отличие от животных, цветковые растения не могут самостоятельно передвигаться с места на место. Но, как и животные, они питаются, дышат, растут, размножаются.
Питаются растения не так, как животные. Зеленые растения образуют питательные органические вещества: крахмал, сахар, белки и жиры в клетках зеленых листьев. Клетки мякоти листьев поглощают углекислый газ, клетки корней — воду и минеральные соли. На свету из углекислого газа, воды и Минеральных солей в хлорофилловых зернах листа образуются органические вещества. Они необходимы для питания клеток всех органов растения.
Животные тоже питаются органическими веществами. Но цветковые растения сами создают в своем теле органические вещества, необходимые для питания. Животные же пользуются готовой пищей, созданной зелеными растениями.
При дыхании растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Все живые клетки растения дышат днем и ночью. При дыхании освобождается энергия, без которой растение не может расти, поглощать из почвы воду и минеральные соли. Без этой энергии по растению не будут передвигаться питательные вещества. Переставая дышать, растения погибают, как и животные.
Рост растений, то есть увеличение размеров их корней, листьев, стеблей, цветков и плодов, происходит посредством деления клеток. Особенно быстро делятся клетки камбия, вызывая утолщение стебля. Так же быстро делятся клетки образовательной ткани в верхушках корня и стебля. Это обеспечивает рост корня и стебля в длину.
До тех пор пока живет любое растение, для него характерен обмен веществ. Что же такое обмен веществ?
Вы знаете, что для дыхания растениям, как и всем живым существам, нужен кислород. Кислород растение поглощает, круглые сутки из окружающего воздуха. Из окружающей среды растение получает также воду, минеральные соли, углекислый газ.
Одновременно растение выделяет во внешнюю среду вещества. Например, при дыхании растение круглые сутки выделяет углекислый газ, а в светлое время дня, при образовании органических веществ, выделяет во внешнюю среду кислород.
Мимоза стыдливая в спокойном состоянии
Мимоза стыдливая с опущенными листьями
Таким образом, между растением и внешней средой постоянно происходит обмен веществ. С прекращением обмена веществ прекращается жизнь растения.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
На данном уроке будет рассмотрено, как происходит образование питательных веществ и кислорода в растении, как осуществляется дыхание растений. На уроке также раскрывается различие и взаимосвязь процессов дыхания и образования питательных веществ. Данный урок содержит большое количество анимаций и опытов, что позволяет сделать его более информативным, увлекательным и повысить эффективность учебного процесса.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Дыхание и питание растений"
Здравствуйте ребята! Меня зовут профессор Колбочкин! Очень много своего времени я провожу в своей любимой лаборатории, ставлю различные опыты и эксперименты. И сегодня на уроке я помогу вам узнать, как происходит дыхание и питание растений.
Вы уже знаете, что растение – это живой организм. Значит, для него, как и для всех других живых организмов характерно питание, дыхание, рост, развитие, размножение, старение и гибель.
Растение – живой организм
Растениям для жизни необходима вода, минеральные вещества и воздух. Все эти вещества растения получают из окружающей среды с помощью своих органов. Корень поглощает из почвы воду. Вместе с водой в растение поступают растворённые в ней минеральные вещества. Убедиться в этом нам поможет опыт.
У комнатного растения срежем стебель на высоте 10 сантиметров и на пенёк наденем короткую резиновую трубку, которая соединяет его со стеклянной трубкой. Если почву в горшке полить водой, то вода начинает подниматься по трубке и вытекать из неё. Этот опыт доказывает нам, что корень поглощает из почвы воду с минеральными веществами, которая далее поднимается вверх по растению во все его органы.
Растения получают вещества не только из почвы, но и из воздуха.
С помощью опытов, я и другие учёные установили, что зелёные листья поглощают из воздуха углекислый газ. Под действием солнечного света из углекислого газа и воды в листьях образуются органические вещества – сахар и крахмал, и выделяется кислород. Сначала из углекислого газа и воды образуется сахар. Затем сахар превращается в крахмал и наоборот. Из листьев органические вещества поступают во все органы растения. Они используются растением для различных целей: идут на построение его тела, необходимы для питания, используются при прорастании семян. Часть органических веществ не расходуется и откладывается в запас. Например, у яблони питательные вещества накапливаются в плодах, у моркови в корнеплодах (утолщённых корнях), а у картофеля в клубнях.
Подтвердим это опытом. Возьмём клубень картофеля и разрежем его. Капнем на срез несколько капель раствора йода. Срез картофеля окрасится в сине-фиолетовый цвет. Как известно, от йода крахмал синеет. Значит, можно сделать вывод, что различные органы растения, например клубни картофеля, содержат крахмал.
Кроме сахара и крахмала в зелёных листьях под действием света образуется газ кислород. Он выделяется из листьев в воздух, и необходим всем живым организмам, в том числе и человеку для дыхания. Убедимся в этом с помощью опыта.
Возьмём две ёмкости, опустим в них горшок с растениями и закроем их. Поставим одну ёмкость с растением на яркий свет, вторую - в темноту, например, в тёмный шкаф. Через сутки откроем ёмкости, опустим в них горящие лучинки. В первой - лучинка не гаснет, а продолжает ярко гореть. Значит, в этой ёмкости появился какой-то газ, поддерживающий горение. Поддерживает горение только кислород. Зелёные листья растения выделили кислород. Опущенная во вторую ёмкость горящая лучинка потухнет. Значит, зелёные растения выделяют газ кислород и только на свету.
Листья растений испаряют воду. Проведём небольшой эксперимент. Наклоним ветку с листьями и, не отрезая её от растения, поместим в стеклянную колбу. Горлышко колбы закроем ватой. Через некоторое время стенки колбы покроются капельками воды. Её испарили листья.
Можно определить количество воды, испаряемой растением. Возьмём три пробирки, нальём в них одинаковое количество воды, в две пробирки на поверхность воды нальём масло. Оно покроет воду и не даст ей испаряться с поверхности. Срежем ветку с листьями какого-нибудь растения и поставим в третью пробирку. Уже через сутки воды в пробирке без масла станет меньше, так как часть её испарится. В третьей пробирке воды станет меньше всего. Значит, вода поднялась вверх по растению и испарилась через листья.
Разные растения испаряют разные количества воды. Одно можно сказать точно, так это то, что растения испаряют очень много воды. Для примера одно растение подсолнечника испаряет за день от 3 до 4 стаканов воды, капуста – 5 стаканов, а берёза в жаркий день испаряет до 6 вёдер воды.
Чем крупнее листья растений, чем больше их поверхность, тем больше испаряется воды. В этом легко убедиться, проделав следующий опыт. Поставим в две одинаковые пробирки с водой по одной веточке комнатного растения с мелкими и крупными листьями. Уровень воды быстрее понизится в пробирке, в которой находится ветка с крупными листьями.
Испарение играет в жизни растений большую роль. Ярко освещённые солнцем листья сильно нагреваются. При испарении листья охлаждаются и растение не перегревается. Испарение помогает передвижению воды в растении. Благодаря испарению листьями вода поступает через корни по стеблю в листья. А вместе с ней передвигаются и растворённые в ней питательные вещества.
Растения, как и все другие живые организмы, дышат. При дыхании они поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Дыхание происходит у растений круглые сутки — и на свету, и в темноте.
Если дыхание прекращается, растение гибнет. Дышат все органы растения. Убедиться, что все органы растения дышат, можно, поставив опыт.
Возьмём три прозрачные ёмкости. В одну из них поместим прорастающие семена гороха. Во вторую ёмкость положим корнеплод моркови. В третью ёмкость поместим свежесрезанный стебель растения с листьями. На следующий день опустим в каждую из ёмкостей горящую лучинку. Лучинки гаснут, потому что в процессе дыхания органы растения поглотили кислород из воздуха, и выделили большое количество углекислого газа, который не поддерживает горение. Для дыхания необходим кислород.
Проведём опыт. В две стакана с водой поместим растения. Нальём во второй стакан масло, которое покроет всю поверхность воды плёнкой. Спустя некоторое время растение во втором стакане погибнет, так как через слой масла к корням не поступает кислород. Растения поглощают при дыхании значительно меньше кислорода, чем выделяют его при образовании питательных веществ. Благодаря этому днём растения обогащают атмосферу кислородом и поглощают из неё выделяемый всеми живыми организмами углекислый газ.
Подведём итог. Растения – это живые организмы. Для них, как и для всех живых организмов характерно питание и дыхание. Всё необходимое для жизни – воду, минеральные вещества и воздух, растения получают из окружающей среды с помощью своих органов. На свету зелёные листья поглощают из воздуха углекислый газ. Под действием солнечного света из углекислого газа и воды в листьях образуются органические вещества – сахар и крахмал, которые являются основной пищей растений. Вместе с питательными веществами образуется кислород. Растения выделяют его в воздух. Кислородам дышат животные, люди и сами растения. Если бы на Земле не росли растения, в воздухе совсем бы не было кислорода!
При дыхании растения поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Дыхание происходит у них круглые сутки — и на свету, и в темноте.
Читайте также: