§ 14. Минеральное (почвенное) питание

Определения и обозначения

Почвенное (минеральное) питание — поступление из почвы воды с растворёнными минеральными веществами и их использование растением. Корень поглощает не готовую пищу, а воду и растворённые в ней вещества. Благодаря такому питанию растение получает элементы, необходимые для роста и работы его органов.

Минеральные вещества — элементы и их соединения, необходимые растению для роста и жизнедеятельности; многие из них поступают через корень в растворённом виде. В почве они становятся доступными корню, когда растворяются в воде. Они нужны растению, хотя само растение не получает из них готовые органические вещества.

Корневые волоски — выросты клеток корня, через которые из почвенного раствора в растение поступают вода и минеральные вещества. Они тонкие и многочисленные, поэтому увеличивают поверхность соприкосновения корня с почвой. Это помогает растению эффективнее получать необходимые вещества.

Корневое давление — сила, способствующая продвижению воды с растворёнными веществами из корня вверх по растению. Оно возникает в корне и помогает перемещению почвенного раствора к расположенным выше органам. Благодаря этому вещества могут поступать от корней к другим частям растения.

Как это устроено

В почве находятся минеральные вещества, но корень не может поглощать их как сухие частицы. Вода растворяет доступные соединения, и между частицами почвы образуется почвенный раствор. В растворённом виде вещества могут проходить через клетки корня, поэтому вода служит для них средой переноса. Если почва совсем сухая, корню труднее получать воду и растворённые вещества.

Особенно активно раствор поступает через корневые волоски. Каждый волосок — вырост клетки наружного слоя корня, и множество таких выростов увеличивает площадь контакта корня с почвой. Чем больше поверхность соприкосновения, тем больше участков, через которые могут поступать вода и вещества. Поэтому корневые волоски важны для поглощения, даже если сами они очень тонкие и почти незаметные.

Поступившие в корень вода и минеральные вещества должны попасть к другим органам. Для этого растение использует проводящие ткани — особые ткани, по которым перемещаются вещества. Вода с растворёнными соединениями движется от корня вверх, к стеблю и листьям. Корневое давление помогает такому продвижению, но перенос веществ обеспечивается работой всего растения.

Минеральные элементы нужны растению для разных процессов, поэтому значение каждого из них своё. Азот связан с ростом: при его недостатке развитие может замедлиться. Фосфор важен для развития корней и образования семян, а калий помогает растению сохранять устойчивость. Следовательно, нельзя считать, что один элемент полностью заменяет другой.

Когда в почве не хватает нужных минеральных веществ, рост и развитие растения нарушаются. Удобрения помогают пополнить запас элементов, если их недостаточно, но их выбор и количество имеют значение. Избыток удобрения тоже может причинить вред, поэтому вносить его следует не по принципу «чем больше, тем лучше». Растению нужны подходящие условия питания, а не максимальное количество солей в почве.

Роль основных минеральных элементов в жизни растений

Сравнивайте элементы по двум признакам: какую роль они выполняют и какие изменения могут возникнуть при их нехватке. Признаки недостатка помогают предположить причину плохого роста, но сами по себе не всегда точно указывают на один элемент. Для нормального развития растению нужен сбалансированный набор минеральных веществ.

Разбор задач

Почему корневые волоски помогают растению поглощать больше воды и минеральных веществ?

Условие. Нужно объяснить, как строение корневых волосков связано с поглощением почвенного раствора. Важно не просто назвать их местом поступления воды, но и показать, почему именно их наличие помогает корню. Рассуждение можно провести от устройства корня к результату.

1. Корневые волоски — многочисленные выросты клеток корня, соприкасающиеся с почвой.
2. Выросты увеличивают общую площадь поверхности корня, обращённую к почвенному раствору.
3. На большей площади есть больше участков, через которые могут поступать вода и растворённые минеральные вещества.

Ответ. Корневые волоски увеличивают площадь контакта корня с почвой. Поэтому через них растение может поглощать больше воды и растворённых минеральных веществ.

Какое растение будет развиваться лучше: в растворе или в чистой воде?

Условие. Одно растение выращивали в воде с растворёнными минеральными веществами, другое — в чистой воде. Нужно предположить, какое будет развиваться лучше, и объяснить отличие. Сравним, что есть в каждой среде помимо самой воды.

1. В чистой воде есть вода, но почти нет необходимых минеральных веществ.
2. В растворе содержатся и вода, и растворённые минеральные вещества, которые корни могут поглощать.
3. Поскольку минеральные элементы нужны для роста и жизнедеятельности, раствор обеспечивает растение более полным питанием.

Ответ. При подходящем составе раствора лучше будет развиваться растение, получающее воду с минеральными веществами. Чистая вода не обеспечивает его всеми необходимыми элементами, поэтому нормальный рост может нарушиться.

Почему замедлился рост растения на бедной почве и как помочь?

Условие. Растение долго выращивали на бедной почве, после чего его рост замедлился. Нужно связать изменение роста с условиями питания и предложить способ их улучшить. При этом нельзя предполагать, что любое количество удобрения будет полезно.

1. Для роста растению необходимы минеральные вещества, поступающие из почвы через корень.
2. Если почва бедная и долго используется, доступных веществ может стать недостаточно, поэтому развитие замедлится.
3. Можно восполнить нехватку, внеся подходящее удобрение в необходимом количестве, а не добавляя его без меры.

Ответ. Вероятная причина замедления роста — недостаток минеральных веществ в почве. Улучшить условия питания поможет подходящее удобрение, внесённое без избытка.

Типичные ошибки

Считать, что корни поглощают из почвы готовую пищу, — ошибка: они получают воду и минеральные вещества, а органические вещества растение образует самостоятельно. Такое представление возникает, если смешивать питание с готовой едой. Проверьте себя вопросом: что растение получает корнями, а что создаёт при фотосинтезе?

Почвенное питание не следует смешивать с воздушным. Минеральные вещества поступают через корни, а углекислый газ для фотосинтеза — главным образом через листья. Путаница появляется потому, что оба процесса нужны одному растению. Чтобы проверить себя, уточните, откуда поступает каждый компонент.

Ошибочно думать, что удобрений нужно как можно больше: их избыток способен повредить растению и ухудшить условия роста. Так считают, принимая полезность удобрения за гарантию пользы при любом количестве. Спросите себя, нужно ли восполнить недостаток и не может ли избыток навредить.

Не все минеральные элементы требуются в одинаковом количестве. Их роль и потребность растения различаются, поэтому нельзя считать элементы взаимозаменяемыми или одинаково нужными. Проверить себя можно так: назовите отдельно значение азота, фосфора и калия, а не объединяйте их в одно общее действие.

Связь с другими темами

Для понимания почвенного питания пригодятся знания о строении корня, корневых волосках и движении веществ по растению. С фотосинтезом тема связана так: минеральные вещества нужны для жизни растения, но органические вещества оно образует самостоятельно в процессе фотосинтеза. При изучении удобрений и условий роста культурных растений эти знания помогают понять, чего может не хватать почве. Они также объясняют, почему удобрения нужно применять обдуманно.

Что запомнить

• Корни поглощают воду и растворённые в ней минеральные вещества из почвы.
• Поглощение происходит главным образом через корневые волоски.
• Минеральные вещества необходимы для роста и развития растения.
• Разным растениям и разным органам нужны разные минеральные элементы.
• Азот, фосфор и калий относятся к важным элементам минерального питания.
• Удобрения восполняют недостаток минеральных веществ в почве, но их избыток вреден.