Механізми надходження та поглинання елементів живлення кореневою системою рослин
4 хв читання
Як поживні речовини потрапляють до кореня: дифузія та водний потік
Поглинання елементів живлення коренем знижує їхню концентрацію в прилеглому ґрунті. Це запускає процес дифузії: за рахунок теплового руху молекул елементи переміщуються із зон з високою концентрацією до поверхні кореня. Цей градієнт зберігається постійно, поки коренева система продовжує функціонувати.
Зона, з якої корінь може пасивно «підтягувати» елементи за рахунок дифузії, дуже мала. Відстань, на яку поширюється цей процес, становить від 0,1 до 15 мм і залежить від швидкості дифузії конкретного іона. На неї впливають тип ґрунту та міцність, з якою ґрунтовий поглинальний комплекс утримує елементи.
Хоча дифузія йде безперервно, основна маса іонів переноситься до коренів разом із потоком води. Це означає, що без достатнього рівня вологи в ґрунті живлення рослин різко обмежується, навіть якщо запаси елементів у твердій фазі високі.
Ґрунтовий розчин — найдоступніше джерело живлення для рослин, але в ньому міститься лише мала частина від загальних запасів елементів. Для нормального живлення іони повинні постійно переходити з твердої фази ґрунту в розчин. Цей процес іде з високою швидкістю: наприклад, швидкість переходу фосфору з твердої фази в розчин у 250 разів перевищує швидкість, з якою корінь поглинає його з цього розчину.
| Тип іонів за ступенем адсорбції ґрунтом | Співвідношення іонів у розчині та на поверхні частинок (градієнт концентрації) |
|---|---|
| Не адсорбовані ґрунтом | До 1 |
| Сильно поглинаються ґрунтом | 10-4 |
«Вільний простір» кореня: перший бар'єр і резервуар живлення
Поглинання мінеральних речовин включає кілька етапів. Спочатку елементи живлення разом із водою або шляхом дифузії потрапляють у клітинні оболонки та міжклітинні проміжки тканин кореня — так званий «вільний простір». Він займає близько 10 % загального об'єму кореня, заповнений водою і складається з двох функціональних зон.
- Водний простір. З нього речовини можуть безперешкодно мігрувати назад у ґрунт, тому концентрація іонів тут і в зовнішньому розчині однакова.
- Доннанівський простір. Тут іони адсорбуються обмінно. Витіснити їх звідти вглиб кореня можуть тільки іони зовнішнього розчину з тим самим знаком заряду та в еквівалентній кількості.
Обмінна адсорбція в доннанівському просторі має неспецифічний характер. Швидше і у більших кількостях зв'язуються ті іони, які мають вищий заряд і меншу гідратованість (згідно з ліотропним рядом). Через від’ємний заряд клітинних стінок, який створюють білки та карбоксильні групи пектинових речовин (полігалактуронових кислот), тут відбувається первинне концентрування катіонів у просторі біля плазмалеми.
Накопичення елементів у вільному просторі клітинних оболонок — це підготовчий етап. Він створює в тканинах кореня своєрідний резервуар, з якого життєдіяльна частина клітини потім вибірково поглинає необхідні елементи. Надходження іонів у цей резервуар іде пасивно — з конвекційним потоком води та за допомогою дифузії.
- Відстань дифузії іонів — 0,1–15 мм
- Об'єм вільного простору кореня — 10 %
- Швидкість вивільнення фосфору — у 250 разів вища за поглинання
Читайте також
Агрохімія Студентові
Механізми доставки елементів мінерального живлення до кореневої системи рослин
Агрохімія Студентові
Роль ґрунтових колоїдів у живленні рослин та структурі ґрунту
Агрохімія Студентові