§ 24. Почвенное питание растений

Определения и обозначения

Почвенное питание растений — получение корнями из почвы воды и растворённых минеральных веществ. Это не означает, что растение забирает из земли готовую пищу во всех её видах. Корни получают сырьё, нужное для жизнедеятельности, а органические вещества растение в основном образует самостоятельно. Поэтому без почвенного питания рост и развитие растения нарушаются.

Минеральные соли — растворённые в почвенной воде соединения, содержащие необходимые растениям химические элементы. В почве они становятся доступными корням, когда оказываются в растворе. Корень поглощает именно растворённые вещества, а не крупинки нерастворимой породы. Разные соли дают растению разные элементы, поэтому важен их подходящий состав.

Корневой волосок — тонкий вырост клетки корня, увеличивающий поверхность соприкосновения корня с почвой. Чем больше такая поверхность, тем больше участков может взаимодействовать с почвенной водой. Корневые волоски помогают растению эффективнее получать воду и минеральные соли. При пересадке их легко повредить, поэтому корень важно беречь.

Удобрения — вещества, которые вносят в почву для восполнения необходимых растениям минеральных элементов. Они бывают органическими, например компост, и минеральными, содержащими определённые соли. Удобрение помогает, если нужных элементов в почве недостаточно. Его избыток не ускоряет рост, а может навредить корням.

Как это устроено

Корни поглощают воду и минеральные соли, потому что в почвенном растворе находятся вещества, необходимые клеткам растения. Органические вещества, например сахара, растение в основном создаёт само в листьях. Для этого листья используют свет, воду и углекислый газ из воздуха. Получается, корень доставляет часть необходимого сырья, а листья производят многие органические вещества.

В зоне корня, соприкасающейся с почвой, есть корневые волоски — вытянутые части клеток. Они увеличивают общую площадь поверхности, через которую может поступать почвенный раствор. Это похоже на то, как множество тонких ответвлений охватывает больше пространства, чем один гладкий корень. Поэтому корневые волоски особенно важны для поглощения воды и солей.

Минеральные соли становятся доступными растению, когда растворяются в воде между частицами почвы. Раствор поступает через корневые волоски внутрь корня, а затем движется по его тканям к стеблю. Из стебля вода с растворёнными веществами попадает в листья и другие надземные органы. Такое перемещение необходимо, потому что корень и листья выполняют разные задачи и связаны общим движением веществ.

Растению нужны разные минеральные элементы: они участвуют в росте, развитии корней, образовании зелёных частей и семян. Например, азот важен для роста побегов и листьев, фосфор — для развития корней и созревания семян, а калий помогает поддерживать жизненные процессы. Если какого-то элемента не хватает, процессы, в которых он участвует, нарушаются. Растение может медленнее расти, а его листья или другие части — изменять цвет и состояние.

Состав почвы определяет, какие минеральные элементы доступны корням и в каком количестве. В богатой необходимыми веществами почве растение обычно получает более подходящие условия, но запас солей может уменьшаться по мере роста. Тогда используют органические удобрения, например перегной, или минеральные удобрения с нужными элементами. Подбирают их с учётом состояния почвы и растения: слишком высокая концентрация солей способна повредить корни и мешать поступлению воды.

Основные минеральные элементы питания растений

Таблица помогает сопоставить роль элемента с возможными признаками его недостатка и источниками в почве. По одному признаку нельзя всегда точно определить причину: похожие изменения могут возникнуть из-за других условий. Поэтому учитывают состояние всего растения и условия его выращивания.

Разбор задач

Повреждение корневых волосков при пересадке

Условие. Нужно объяснить, почему растение, корневые волоски которого повредили при пересадке, может увянуть. Увядание — это потеря упругости, из-за которой листья и стебли становятся вялыми. Чтобы найти причину, проследим, что меняется в работе корня.

1. Корневые волоски увеличивают поверхность контакта корня с почвенной водой.
2. При их повреждении площадь, через которую корень поглощает воду и минеральные соли, уменьшается.
3. Надземные части временно получают меньше воды, поэтому теряют упругость и могут увянуть.

Ответ. Повреждение корневых волосков сокращает поверхность поглощения, и растение может получать недостаточно воды. При пересадке нужно обращаться с корнями осторожно, чтобы уменьшить повреждения.

Выбор удобрения при недостатке азота

Условие. У растения появились признаки, которые могут указывать на недостаток азота. Требуется выбрать удобрение и объяснить, почему оно подходит. Необходимо связать состояние растения с ролью элемента, а затем выбрать источник этого элемента.

1. Азот участвует в росте и образовании веществ, необходимых зелёным частям растения.
2. При его недостатке рост может замедлиться, а листья — побледнеть или пожелтеть.
3. Следует выбрать удобрение, содержащее доступные растению соединения азота, например подходящее азотное минеральное удобрение.

Ответ. Целесообразно использовать азотное удобрение, потому что оно восполняет недостаток нужного элемента. Однако похожие признаки бывают и по другим причинам, поэтому удобрение вносят осторожно и в подходящем количестве.

Опыт: вода и вода с минеральными солями

Условие. Сравнивают два растения: одно получает только воду, другое — воду с растворёнными минеральными солями. Нужно объяснить возможную разницу в их росте. Для справедливого сравнения у растений должны быть одинаковыми освещение, температура и остальные условия.

1. Определяем различие: первое растение получает воду без добавленных минеральных солей, второе — воду с ними.
2. Учитываем, что минеральные элементы нужны для нормальной работы клеток и развития растения.
3. Сравниваем рост: при достатке остальных условий растение с солями может развиваться лучше, а у растения только на воде может проявиться недостаток элементов.

Ответ. Опыт показывает значение почвенного питания: одной воды недостаточно для нормального роста, если растению не хватает минеральных элементов. Вывод относится к условиям опыта и не означает, что любое добавление солей полезно в любом количестве.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растение получает из почвы готовые органические вещества. Так думают, потому что корни действительно поглощают вещества из земли. Но растение в основном образует органические вещества в листьях, а из почвы получает воду и растворённые минеральные соли. Проверь себя: разделяй то, что поступает через корни, и то, что образуется в листьях.

Ошибка: путать минеральные соли с частицами почвы. В земле видны песчинки и другие твёрдые частицы, поэтому можно решить, что корень поглощает их целиком. На деле он получает растворённые вещества из почвенной воды, а не нерастворимые крупинки. Проверь себя: спроси, может ли вещество попасть к корневым волоскам в составе раствора.

Ошибка: считать, что чем больше удобрений, тем лучше растёт растение. Удобрения полезны, когда восполняют недостаток нужных элементов, поэтому их избыток кажется безвредным. Но высокая концентрация солей может повредить корни и нарушить поступление воды. Проверь себя: помни, что удобрение вносят в подходящем количестве, а не бесконтрольно.

Ошибка: считать весь корень одинаково всасывающей поверхностью. Корень кажется единой частью растения, поэтому роль его отдельных участков легко упустить. Однако корневые волоски особенно увеличивают площадь контакта с почвой и помогают поглощать воду и соли. Проверь себя: объясняя питание, упоминай не только корень, но и его волоски.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в почвенном питании, нужно знать строение корня и понимать, зачем нужны корневые волоски. Также полезно различать органические и минеральные вещества: первые растение преимущественно образует в листьях, а вторые получает из почвенного раствора. Эти знания пригодятся при изучении фотосинтеза и движения веществ по растению. Они помогают понять, как ухаживают за культурными растениями и почему важно сохранять плодородие почвы. Почвенное питание связано и с экологией: вещества перемещаются между почвой, растениями и другими участниками круговорота в природе.

Что запомнить

• Почвенное питание — это поглощение корнями воды и растворённых минеральных солей.
• Основную роль во всасывании играют корневые волоски.
• Вода и минеральные соли поступают из почвы в корень, а затем перемещаются к надземным органам.
• Растениям необходимы разные минеральные элементы, в том числе азот, фосфор и калий.
• Недостаток или избыток минеральных солей нарушает рост и развитие растения.
• Удобрения восполняют запас необходимых минеральных элементов в почве.