что нужно растениям для питания
Питание растений
Растения – биологическое царство, многоклеточные живые организмы, которые делятся на деревья, кустарники и травы. Как и любое другое живое существо на планете, оно нуждается в веществах, которые обеспечивают его жизнедеятельность.
Что такое питание растений
Это процесс получения ими полезных веществ, которые необходимы для полного жизненного цикла. Без микро- и макроэлементов растения не смогут долго существовать, они начинают увядать, а в конце погибают.
Ученые нашли более 50 элементов, содержащихся в этих организмах. Но самыми важными из них являются только 13, без остальных растения могут успешно расти. Самыми необходимыми элементами считают азот, калий и фосфор.
Без них существования ни одного организма невозможно. К побочным химическим элементам относят:
Для чего растениям нужно питание
Без этого оно не сможет совершать обмен веществ с другими живыми и неживыми элементами живой природы и погибнет.
Каждый вид нуждается в каких-то веществах больше, чем в других. Корнеплодам нужно больше калия, чем остальным растениям. Капусте нужны повышенные дозы азота. Сахарная свекла требует много натрия. Бобовые растения, в отличие от других, не выживут без кобальта.
Типы питания растений
Ученые разделают питание на две большие категории: гетеротрофную и автотрофную. В первом случае растения похожи на животных. Они нуждаются в белках, жирах и других полезных соединениях, которые вырабатываются другими представителями флоры и фауны.
Автотрофные – зеленые растения, которые могут принимать только неорганические вещества. Это их отличает от животных, они могут питаться исключительно солнцем и использовать неживую природу, чтобы существовать.
Все полезные элементы автотрофы берут из воздуха и почвы. Через листья они получают все, что им необходимо.
Гетеротрофные растения питаются как животные. Они берут полезные элементы из других живых существ, которых поглощают.
Виды питания растений
Автотрофы питаются при помощи солнечного света. Иногда их еще называют первичными продуцентами. Они получают все вещества от солнца, а процесс называется фотосинтезом.
В каждой клетке растения есть хлоропласты, именно они способны превратить свет в жизненно важную энергию. Весь процесс питания растений проходит преимущественно в листьях. Если каких-то веществ недостаточно, то растение берет их из почвы. При помощи воды оно доставляется также к листьям, где проходит синтез.
У автотрофов есть специальный пигмент, который называется хлорофилл. Именно из-за него листья зеленого цвета, он помогает лучше улавливать солнечный свет.
Вода используется автотрофами для доставки минеральных веществ из корней, принимает участие в обмене и доставке кислорода, когда фотосинтез невозможен ночью.
Фотосинтез делится на несколько этапов:
Гетеротрофы не могут синтезировать полезные элементы из внешней среды, Некоторые из них являются хищниками, которые уничтожают живые организмы.
Виды питания гетеротрофных растений.
Функции питания растений
Питание выполняет важные функции в жизни организмов и всей Земли. Главными функциями являются:
Особенности питания растений
Трава, кустарники и деревья поглощают полезные вещества и элементы. В результате они получают все необходимое, чтобы расти и размножаться. Именно благодаря питанию, растения могут обмениваться с внешним миром, живыми и неживыми организмами.
Знание особенностей питания каждого из растений, позволяет человеку выбрать удобрения, лучшее место для произрастания одного или другого вида и рассчитать необходимую дозу воды и не дать исчезнуть вымирающим видам.
Минеральное питание растений
Организмы могут поглощать вещества из земли, они действуют выборочно и берут только элементы, которые не могут получить в результате фотосинтеза. Растения усваивают из почвы также катионы и анионы.
При помощи корневой системы они получают фосфор, азот, серу, кальций магний и другие полезные вещества, которые жизненно необходимы каждому.
Все коревые системы сильно отличаются и зависят от местности, где растет тот или иной вид. Например, у озимой пшеницы корни составляют примерно 70% от их надземной длины. Очень часто растениям не нужно пускать корни глубже, чем на полметра. Все необходимые вещества они могут получить на такой глубине. Некоторые отростки большинства растений не достигают двух метров.
Минеральные питательные вещества растения получают при помощи своей корневой системы. Волоски, находящиеся на отростках всасывают все полезные вещества и обеспечивают организм всем необходимым.
У корней во внутреннем слое есть специальная кора, которая отсеивает все элементы не нужные сейчас траве, кустарнику или дереву. Она способна дать организму только нужные вещества, а остальные отдает обратно в почву. Эта функция позволяет получать разные элементы в разных периодах жизни.
На стадиях развития растению нужен разный набор веществ, в некоторых они нуждаются на стадии роста, другие им нужны, когда пришло время размножения. Самые важные из них:
Если хоть одного из них будет недоставать, растение не сможет размножиться и бороться с внешними раздражителями.
При нехватке азота, новые листья начинают становиться более мелкими, а старые неравномерно начинают желтеть. Отсутствие поступления калия в полном объеме влияет на способность деления клеток внутри организма. На листьях могут появляться дырочки, хотя по краям они будут выглядеть нормально. А количество фосфора напрямую влияет на обмен веществ.
Избыток элементов также может привести к неприятным последствиям. Новые листочки не будут выглядеть здоровыми, они начнут виться и становиться неестественными.
Также растения нуждаются в других элементах, но их количество не так важно. Они нуждаются в тех же веществах, как и любые другие живые существа на планете.
Организм не может заменить одни элементы другими. Каждый из них выполняет свои функции, поэтому для организма важно получить все необходимое из почвы или солнечного света.
Азот напрямую влияет на скорость роста и цвет, фосфор в необходимом количестве позволяет плодам быстро развиться, а калий ускоряет процесс поступления веществ от корней к листьям и наоборот.
Органическое питание растений
Этот вид питания обеспечивается листьями. При помощи их растения могут синтезировать полезные вещества из солнечного света, этот типа насыщения организмов называется еще воздушным питанием. Растения используют фотосинтез, чтобы превратить солнечный свет в энергию для роста.
Воздушное питание – усвоение растением углекислого газа и выделение кислорода. Они поглощают CO2 и сами преобразуют его в белки и жиры. Растения поглощают углерод для своих потребностей и выделяют кислород.
Чтобы осуществлять фотосинтез, многоклеточным организмам нужен солнечный свет. В его поглощении принимает участие хлорофилл, он преобразует его в химическую энергию. В результате фотосинтез помогает из солнечного света получить растениям все, что им нужно.
Простой углевод используется жизненной формой на Земле для синтезирования сахара и клетчатки. Кроме этого растения получают другие важные элементы: органические кислоты, белки, жиры и другие питательные элементы.
Растения дышат, в процессе они теряют до 20% всех элементов, которые смогли синтезировать. Этот процесс противоположен фотосинтезу, живые существа окисляют углеводы при помощи кислорода. Оно используется для поглощения из почвы других полезных элементов, которые они не могут получить из солнечного света.
При помощи дыхания необходимые вещества передвигаются от корней к самым кончикам листьев. В живой природе растения могут использовать не более 3% солнечного света. Поэтому в процесс вмешивается человек, чтобы дать больше энергии растению, а оно будет быстрее расти и давать плоды.
Некоторые виды могут получать из воздуха азот, к ним относят бобовые культуры и простые соли. Этот вид использует свои способности для защиты своих листьев и плодов от внешних раздражителей и подкормки.
Питание растений водой
Вода играет неоценимую роль в жизнедеятельности этих организмов. Они состоят из жидкости на 95%, все процессы связаны с циркуляцией воды. Если ее в растениях будет недостаточно, замедлится обмен веществ, который повлияет на все процессы.
Волоски на корнях поглощают не только минеральные элементы из почвы. Они также берут влагу и доставляют ее от корней по стеблю до каждого листика. Вода поглощается с избытком, она участвует в процессе обмена веществ, доставляется к листьям, а оттуда она испаряется.
Если воды будет недостаточно, то избыточное испарение приведет к тому, что растение начнет чахнуть. Часть жидкости организм сможет восполнить ночью через листья, когда влаги в воздухе больше, но все равно ему требуется постоянное поступление жидкости в корневую систему.
Большинство растений нуждается в подпитке водой, выживать без этого могут лишь те, кто адаптировался к жестким условиям в пустынных частях Земли.
Водный обмен состоит из трех этапов:
Организмы используют лишь небольшую долю той воды, которую они поглотили из земли. Обычно на синтез уходит менее одного процента. Один стебель пшеницы, например, за сутки может испарить более 50 грамм воды.
Растение поглощает воду вместе с минеральными веществами, ненужные корневая система отдает обратно в землю, а испаряется жидкость уже полностью без полезных элементов. Вода в растениях почти всегда идет от корня к листьям.
Условия, необходимые для питания растений
Нельзя точно назвать все условия, которые нужны каждому отдельному виду на Земле. Все организмы адаптировались к разным условиям, поэтому они нуждаются только в том, к чему их адаптировала природа за долгие годы эволюции.
Этого нельзя сказать о культурах, которые были адаптированы для употребления человеком в пищу. Чтобы фрукты и овощи оставались вкусными и полезными, они постоянно нуждаются в помощи фермеров, подпитке удобрениями, своевременным поливом и уничтожении вредителей.
Такие культуры очень чувствительны к изменениям и постоянно нуждаются в помощи человека. Выведенные растения могут прижиться в условиях дикой природы, но их плоды будут не так вкусны, как те, за которыми постоянно ухаживают в фермерских хозяйствах.
Чтобы растение смогло прижиться в новых для себя условиях, оно должно получить все питательные элементы таким образом, каким живой организм привык получать их из дикой природы. Живущие в пустыне не смогут самостоятельно завершить свой жизненный цикл в условиях степи и лесостепи, а растения, прекрасно усвоившиеся в сложных условиях горной местности, очень быстро зачахнут в экваториальном климате или будут поглощены местной флорой и фауной.
К чему приводит недостаток питания растений
Недостаток питательных веществ не обязательно приведет к гибели организма. Очень часто растения могут выжить, попав в сложные для себя условия. Природой заложено, что некоторое время они могут адаптироваться и попытаться выжить. Способны пережить заморозки, холодную зиму или слишком жаркое лето.
Растения могут восстановиться, после длительного нахождения в нетипичной для себя среде. Если не смогут себя полностью обеспечить питательными элементами, то сначала они начнут чахнуть, утратят способности размножаться, а потом будут вытеснены другими видами, которые лучше адаптируются к изменившейся окружающей среде.
Ученые считают, что самым важным дефицитным элементом все же остается азот. Его недостаток наиболее часто приводит к гибели растений. Поэтому человек в первую очередь должен озаботиться подпиткой именно этим элементом.
Правильное питание растений играет важную роль в скорости роста и появления плодов. Все питательные вещества они получают из солнечного света при помощи фотосинтеза и из почвы. Вода играет немаловажную роль в транспортировке полезных элементов от корней к листьям. После этого она испаряется.
При дефиците питательных веществ организм умрет не сразу, но в будущем если он не получит важные элементы, то не сможет размножаться и погибнет.
Советы специалиста по выбору удобрений
Умное питание
Несмотря на то что урожай определяется сортовыми и генетическими особенностями культуры, внешние факторы: почва, агротехника, погода — могут значительно увеличивать его или уменьшать. Одной из важнейших составляющих является минеральное питание: правильное использование удобрений позволяет получить максимально возможный урожай.
На поле неукоснительно работает «закон минимума», выдвинутый Либихом еще в 1840 году: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Жизнедеятельность любого растения зависит преимущественно от тех факторов, которые больше всего отклоняются от оптимальных показателей. И если хотя бы один из них выйдет за пределы выносливости, то культура погибает. Например, если калия внесено из расчета, что будущая урожайность составит 60 ц/ га, а фосфора всего на 30 ц/га, то и отдача с гектара будет минимальной. Необходимо учитывать, что растение нормально развивается только тогда, когда существует диапазон между недостатком и избытком любого из факторов: тепло, свет, вода, минеральное питание…
В этом абсолютно уверена агрохимик, почвовед, эколог, доктор сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией новых форм удобрений и мелиорантов РУП «Институт почвоведения и агрохимии», профессор Галина Пироговская, у которой не один десяток различных патентов на изобретение.
— Галина Владимировна, давайте начнем с привычного — с погоды.
— Да, она существенно влияет на урожайность. Взять хотя бы температуру воздуха. При оценке климатических факторов это один из важнейших показателей.
За последние 40 лет температура воздуха в Беларуси повысилась как в целом за год, так и по сезонам. По данным, полученным на лизиметрической станции РУП «Институт почвоведения и агрохимии», за период с 1981 по 2015 год в центральной части Беларуси средняя температура в целом за год увеличилась на 0,8 градуса и составила 6,6 градуса, в то время как в 1961—1990 годах она была 5,8. Так, весной сейчас стало теплее на 0,4 градуса, летом — на 0,8, осенью — на 0,5, а зимой и вовсе на 1,9 градуса. В юго-восточной части республики аналогичные закономерности: среднегодовая температура воздуха за 1981—2015 годы составила 7,3 градуса.
Увеличилась в период вегетации растений и сумма активных температур, когда воздух прогревается выше плюс 5—10 градусов. Так, к примеру, если в 1984-м минимальная САТ за май — сентябрь была 1883,8 градуса, то в 2010-м максимальная уже 2710,1 градуса. У нас мягкая и влажная зима, теплое (и даже жаркое) лето, сырая осень. Это очень серьезный температурный сдвиг.
— Дожди — благо или все же зло для урожая?
— И дождь, и его отсутствие чревато печальными последствиями. Сегодня в центральных и северо-восточных районах Беларуси в среднем за год выпадает 600—700 мм, на юге и юго-западе 550—600 мм атмосферных осадков.
При этом их количество не всегда одинаково: в засушливые годы за вегетационный период может быть меньше 300 мм, а во влажные — более 500 мм. Именно на период с мая по сентябрь приходится от 34,1 до 75,4 процента годовых осадков. Ливни же, когда сразу выпадает больше 100 мм осадков, чаще всего наблюдаются в июле.
При возделывании сельскохозяйственных культур очень важно оценивать бездождные периоды, когда в течение 10 дней подряд за сутки выпадает меньше 1 мм осадков. Неэффективным считается и дождик, когда выпадает менее 5 мм. Доказано, что независимо от первоначальных запасов влаги в почве уже после 10 дней без дождя или с незначительными (до 5 мм) осадками растения угнетаются, задерживаются их рост и развитие, что, конечно же, приводит к недобору урожая. И такие опасные периоды засухи с апреля по сентябрь наблюдаются ежегодно.
Так, за последние 40 лет в центральной части Беларуси в среднем случалось 4,9 бездождного периода с апреля по сентябрь. Если сделать разбивку по десятилетиям, то картина следующая: 1981—1990 гг. — 4,2; 1991—2000 гг. — 5,0; 2001—2010 гг. — 4,6; 2011—2020 гг. — 5,7 периода. Не редкость уже и периоды, когда нет дождя или он совсем незначительный в течение 30 дней и более. За последнее десятилетие такое случалось пять раз. В некоторые годы суммарная продолжительность бездождья бывает более 90—100 дней, то есть примерно 50—57 процентов от продолжительности всего вегетационного периода. В среднем же засуха держится 15—20 дней.
— Если говорить о питании растений, то для большинства из нас NPK — главный минеральный комплекс: N — азот, P — фосфор, K — калий.
— Да, все так. Эти (да и многие другие) элементы очень важны для роста и развития растений. Но в последние годы прослеживается их несбалансированное внесение. Питательные вещества, взятые растениями из почвы, обязательно должны быть в нее возвращены обратно — будь то удобрениями или посевом бобовых культур.
Азот идет на постройку растительных белков, хлорофилла и витаминов, стимулирует развитие новых листьев и стеблей, а также защищает ткани от патогенных микроорганизмов. Из почвы растения потребляют азот главным образом в виде аммиака и азотнокислых солей, которые благодаря бактериям и грибкам образуются при разложении органических остатков.
Фосфор — универсальный источник энергии. Необходим он и для правильного формирования корневой системы: повышается засухоустойчивость растений. Цветение и плодоношение тоже не обходятся без его участия. Оптимально сбалансированное питание по фосфору повышает сопротивляемость растений к заболеваниям. Но при защелачивании почвы он переходит в нерастворимое состояние и не усваивается растениями.
Калий обеспечивает азотный обмен, предотвращая накопление в клетках растений аммиака. Также он поддерживает необходимый водный режим, повышая тем самым общую засухо- и морозостойкость, устойчивость к болезням, а также лежкость и спелость плодов.
Поверьте, даже самая плодородная почва не позволит получить солидный урожай, если не уделять должного внимания удобрениям. И вносить их лучше всего вместе с микроэлементами и регуляторами роста. Это существенно снизит химическую нагрузку на землю.
— Какие из удобрений самые эффективные? Давайте выделим топ-3.
— Пальма первенства, конечно же, у органических. Навоз, помет и компост используются с незапамятных времен и по-прежнему остаются незаменимыми.
Затем идут органоминеральные удобрения, включающие комплекс элементов питания и регуляторов роста гуминовой природы, ускоряющих рост и развитие культур.
На третьей позиции минеральные удобрения, в том числе комплексные. Как с добавками микроэлементов и регуляторами роста, так и без них. Несомненный плюс такой «минералки», что вносить ее можно всего раз в год.
Но с удобрениями (причем любыми) надо быть поаккуратнее: высокие дозы под запретом. Слишком большое количество питательных веществ урожай не утроит, а вред растениям (а затем и нам) из-за ухудшения качества продукции нанести может. Всего должно быть в меру.
— Почему возникает дефицит микроэлементов?
— Причин этому очень много. В первую очередь это несбалансированное питание, резко снижающее содержание тех или иных элементов питания. Это могут быть как низкие дозы органических удобрений, так и чрезмерно высокие минеральных. Дисбаланс макро- и микроэлементов сказывается на эффективном их усвоении растениями. Заметно снижается подвижность микроэлементов и при известковании.
При разработке новых удобрений мы обязательно учитываем и потребности растений в элементах питания, и содержание их в самой почве. У каждой культуры — свое меню, свой обязательный набор макро- и микроэлементов. И если их нет, то впору говорить о нарушении плодородия почвы.
Удобрения, прошедшие агрохимические испытания, включены в Государственный реестр средств защиты растений и удобрений, разрешенных к применению на территории Республики Беларусь. Обратите внимание на таблицу.
Кукуруза, например, очень отзывчива на внесение цинка, зерновые — на медь и марганец, рапс и все крестоцветные культуры — на серу, бор, картофель — на бор, серу и медь.
Но одними удобрениями без соблюдения всех агротехнических приемов битву за урожай не выиграть, особенно в интенсивном земледелии.
— Зачем растениям сера?
— В Беларуси более 90 процентов почв с низким и средним содержанием серы. Ее вымывается больше, чем поступает с атмосферными осадками. Серосодержащие (как твердые, так и жидкие) удобрения на дерново-подзолистых почвах при возделывании различных культур (в том числе и картофеля) значительно влияют не только на урожайность, но и на качество продукции.
Особенно требовательны к сере культуры семейства крестоцветных, а также гречиха, озимая и яровая пшеница.
— Комплексные минеральные удобрения — новое направление в агрохимии?
— Да, причем соответствующее самым передовым мировым тенденциям и широко используемое в агротехнологиях ведущих европейских государств. Это удобрения третьего поколения со сбалансированным соотношением элементов питания (в том числе азота, фосфора и калия) с учетом их содержания в почве. В их составе могут быть как мезоэлементы (сера, натрий, магний), так и микроэлементы (медь, марганец, бор, цинк, молибден и другие), а также биологически активные соединения.
Всего нами получено 67 международных патентов. В списке умных также удобрения контролируемого и пролонгированного действия (то есть медленнодействующие), содержащие природного или микробиологического происхождения регуляторы роста растений, а также кремний. Удобрения могут быть в форме гранул, супергранул, таблеток, брикетов, палочек и так далее.
Комплексные удобрения (а их у нас уже 84) разрабатывались как для основного внесения под отдельные культуры с учетом уровня плодородия, так и для некорневых подкормок.
Их агрохимическая эффективность изучалась на почвах разного гранулометрического состава, в том числе на загрязненных радионуклидами. Исследовалось и превращение азота пролонгированного срока действия по всей цепочке «почва — удобрение — вода — растение».
В каждой грануле содержится необходимый для конкретной культуры сбалансированный набор элементов питания.
При этом технология их производства становится все сложнее, а способ применения, наоборот, упрощается. По своей эффективности комплексные минеральные удобрения ничуть не уступают зарубежным аналогам, а по некоторым позициям даже превосходят их.
— В чем преимущества умных удобрений?
— Результаты агрохимических испытаний показали, что их использование увеличивает урожайность, улучшает качество продукции, восстанавливает плодородие почв, а также повышает продуктивность севооборотов, особенно на легких почвах.
Так, эффективность «Сульфата аммония» пролонгированного действия с замедленным высвобождением азота, внесенного вместе с регулятором роста растений «Гидрогум», намного выше на пропашных культурах (картофеле, сахарной свекле, кормовых корнеплодах), однолетних и многолетних травах. Прибавка от его применения на яровых зерновых составила 2—2,5 ц/га, на картофеле — 23—29 ц/ га, на однолетних травах — 24—30 ц/га.
Использование долго действующих капсулированных удобрений позволяет значительно снизить потери не только азота (на 21—35 процентов), но и калия, кальция, магния и даже водорастворимого гумуса. При этом уменьшить накопление вредных веществ (нитратного азота, хлоридов и сульфатов) и тем самым ограничить загрязнение водных (в том числе и питьевых) источников.
— Уже разрабатываются умные капсулированные удобрения пролонгированного и четко контролируемого действия 4-го поколения. Интерес к ним неизменно растет. В них в качестве сырьевых добавок применяют биологически разлагаемые полимеры, регуляторы роста растений природного происхождения, ингибиторы нитрификации и многое другое. Такие удобрения существенно снижают экологическую нагрузку на окружающую среду, защищая и нашу природу, и наше здоровье.