Управление дыханием сельхозпродукции при хранении и особенности минерального корневого питания

Необходимость управления дыханием возникает при хранении зерна, плодов, овощей и корнеплодов. В процессе дыхания выделяется энергия в виде тепла, диоксид углерода и вода, расходуются органические вещества, в результате чего уменьшается масса продукции.

Для нормального хранения зерновых и зернобобовых культур, а также семян масличных культур установлены следующие нормы влажности:

При более высокой влажности интенсивность дыхания возрастает, что сопровождается появлением в тканях зерновок и семян свободной воды, а это, в свою очередь, вызывает усиление обмена веществ. При увеличении влажности семян происходит аккумуляция тепла, что вызывает самосогревание. Одним из способов управления дыханием является воздушно-тепловой обогрев семян.

Минеральное питание – столь же уникальное свойство растения, как и фотосинтез. Именно эти две функции лежат в основе автотрофности растительного организма, т. е. способности строить свое тело из неорганических веществ. Причем, управление корневым питанием растений значительно легче, чем регулирование воздушного питания – усвоения СО2.

Поглощение ионов корнями – это сочетание двух процессов:

• пассивное поглощение, когда ионы движутся за счет массового потока и диффузии через апопласт;
• активное поглощение или активный транспорт, при котором ионы переносятся в клетки против градиента концентрации за счет дыхания.

Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, 1990

Корни растения поглощают из почвы воду и элементы минерального питания, служат своеобразным якорем, удерживающим надземную часть растения, синтезируют органические соединения, необходимые растительному организму, и выделяют продукты метаболизма. Корни должны обладать способностью выполнять все эти функции, не ограничивая рост растений.

Корень имеет сложное морфолого-анатомическое строение. В соответствии с выполняемыми им функциями, в строении корня выделяют корневой чехлик и четыре зоны: деления, роста, поглощения, проведения (рис. 41; Яковлев Г.П., Челомбитько В.А., 1990). Важно знать значение и функции этих зон корня, т.к. ими определяются параметры агротехнических приемов: глубина основной и Предпосевная обработка почвы">предпосевной обработок почвы, глубина и способ заделки удобрений, глубина и ширина культиваций при уходе за растениями.

Функции корневого чехлика – защита точки роста и обеспечение корням положительного геотропизма. К корневому чехлику примыкает зона деления, составленная клетками меристемы. Меристема в процессе митотического деления откладывает клетки внутрь, обеспечивая рост корня, и наружу, пополняя клетки корневого чехлика.

За зоной деления следует зона роста. Клетки зоны роста практически не делятся, но способны растягиваться в продольном направлении, проталкивая корневое окончание вглубь почвы. Они характеризуются высоким тургором, что способствует активному раздвиганию почвенных частиц. В пределах зоны роста происходит дифференциация первичных проводящих тканей.

За зоной роста располагается зона поглощения. В этой зоне из клеток первичной покровной ткани – эпиблемы – образуются многочисленные корневые волоски, которые служат опорой для растущей верхушки корня, выполняют функцию поглощения воды и элементов минерального питания из почвы.

Рис. 41. Общий вид (А) и продольный разрез (Б) корневого окончания: I – корневой чехлик; II – зона роста и растяжения; III – зона корневых волосков, или зона всасывания; IV – начало зоны проведения (в этой зоне также закладываются боковые корни): 1 – заложившийся боковой корень; 2 – корневые волоски на эпиблеме; 3 – эпиблема; 3а – экзодерма; 4 – первичная кора; 5 – эндодерма; 6 – перицикл; 7 – осевой цилиндр

Корневые волоски представляют собою тонкие выросты клеток эпиблемы длиной 60-1500 мкм и диаметром 5-70 мкм. Общая длина корневых волосков, появляющихся за время жизни растений, огромна. Например, общая длина корней ржи равняется примерно расстоянию от Москвы до Санкт-Петербурга, а вместе с корневыми волосками – расстоянию от Москвы до Хабаровска. Число корневых волосков достигает нескольких сотен на 1 мм2 поверхности корня в зоне поглощения, благодаря чему поглощающая поверхность корневой системы возрастает в 5-20 раз. Они выделяют в почву продукты метаболизма – минеральные и органические вещества, которые способствуют растворению труднорастворимых соединений почвы и положительно влияют на развитие микрофлоры. Продолжительность жизни корневых волосков не превышает 10-20 дней. Зона поглощения имеет длину в несколько сантиметров, именно здесь корни всасывают основную массу воды и растворенных в ней солей. Клетки в зоне поглощения не могут продвигаться в почве, так как в этой зоне продольное растяжение клеток корня прекратилось, а корневые волоски "срастаются" с частицами почвы. Тем не менее, зона поглощения непрерывно перемещается в почве. Это объясняется непрерывным включением в нее новых молодых клеток со стороны зоны роста и одновременным исключением клеток стареющих, переходящих в состав зоны проведения. Она начинается выше зоны поглощения, там, где исчезают корневые волоски. По этой части корня вода и растворенные в ней элементы минерального питания транспортируются в надземные органы растения.

Корневая система растений — это динамичный орган, который постоянно перемещается в почве в поисках влаги и питательных веществ. По мере роста всасывающей зоны растение осваивает новые микроучастки почвы и получает доступ к неиспользованным резервам. Направление этого роста напрямую зависит от распределения удобрений.

Для агронома эта особенность дает возможность управлять развитием корней на поле или в теплице. Достаточно знать, как растения реагируют на концентрацию почвенного раствора. В зависимости от внешних условий корневая система проявляет два типа реакции:

• Положительный хемотропизм — корни усиленно растут в направлении зон с доступными элементами питания.
• Отрицательный хемотропизм — рост корней замедляется или прекращается в зонах с высокой, неблагоприятной концентрацией солей.

Как не допустить угнетения корней при внесении удобрений

При правильном распределении элементов питания корневая система способна развить колоссальную поглощающую мощность. Задача агронома — стимулировать этот процесс с самых первых этапов вегетации. Физиологические особенности всасывающего аппарата позволяют культуре максимально эффективно использовать почвенные ресурсы.