Taimed toitumisviiside järgi on. Mida taimed söövad? Taimede liigid ja nende toitumisviisid. Organismide toitumisviisid
Taimeorganismi vajadused ei piirdu vee, valguse ja süsihappegaasiga. Lisaks vajab taim eluks absoluutselt vees lahustunud mineraale. Ilma nendeta ei saa taim kasvada, toimida ja vilja kanda. Taimedele kõige vajalikumad keemilised elemendid on: N, P, Mg, Cl, Ca, S. Naatrium on osa aminohapetest; fosfor - nukleiinhapete koostises; magneesium - klorofülli koostises; kloor, kaltsium, väävel ja paljud teised elemendid on vajalikud mitte ainult taimede, vaid ka kõigi teiste rakkude elutähtsa aktiivsuse säilitamiseks. Taimed saavad mikroelemente mullalahusest. Taimeorganism tunneb erilist vajadust nitraatide ja fosfori järele, mistõttu nende elementide puudumine viitab kõige enam taime kasvule ja arengule. Maailma eri paigus on pinnasel erinev keemiline koostis. Kui muld, kus põllukultuure kasvatatakse, ei sisalda piisavalt mineraalaineid, väheneb taimede vegetatiivne mass ja saagikus oluliselt. Seejärel on tootlikkuse taastamiseks vaja mulda anda väetisi - mineraale sisaldavaid aineid. Kui väetist on liiga palju, siis taimed seda ei kasuta või koguneb nende kudedesse. Selliste taimede kasutamine toiduks võib põhjustada mürgistust.
Taimede õhutoitmine toimub fotosünteesi abil.
Fotosüntees- see on päikesevalguse energia muundamine keemiliste sidemete energiaks ja orgaaniliste ühendite (süsivesikute) süntees anorgaanilistest (vesi ja süsinikdioksiid).
Klorofüll on kõrgemate taimede peamine fotosünteetiline pigment. Vastavalt keemilisele struktuurile eristatakse mitut tüüpi klorofülli - a (sisaldub kõigi roheliste taimede ja tsüanobakterite kloroplastides), b , c Ja d (esineb koos klorofülliga a vetikarakkudes).
Fotosünteesi protsess koosneb kahest omavahel seotud heledast ja tumedast faasist. Valgusfaas tekib ainult valguse juuresolekul, kloroplastide tülakoidides leiduvate fotosünteetiliste pigmentide abil. Tumefaasilised reaktsioonid ei vaja nende teostamiseks valgust ja esinevad kloroplastide stroomas.
Fotosünteesi valgusfaasis neelavad valgust klorofülli molekulid ja valgusenergia muundatakse ATP ja redutseeritud NANDPH keemiliseks energiaks (redutseeritudfosfaat). Neid protsesse viivad läbi valgukompleksid, mis on osa kloroplastide tülakoididest.
Üks neist kompleksidest on fotosüsteem 1 (PS1) ja fotosüsteem 2 (PS2). Igas fotosüsteemis eristatakse kolme tsooni: antennikompleks, reaktsioonikeskus, primaarsed elektroniaktseptorid. Antenni kompleks koosneb klorofüllist b ja lisapigmendid. See on mõeldud valguse energia püüdmiseks ja selle ülekandmiseks reaktsioonikeskusesse. TO reaktsioonikeskus PS1 ja PS2 on klorofülli molekulid a .
Valgusfaasis toimuvad protsessid viiakse läbi nn Z-skeemi järgi. PS2-le langevad ja kogu oma energia sellele üle kandvad valguskvandid ergastavad reaktsioonikeskuse elektrone, mis kanduvad läbi valgukandjate ahela ja kaotavad selle käigus energiat. PS2-s elektronide vabanemise tõttu tekkinud vakantsus täiendatakse elektronidega, mis on saadud vee fotolüüs- veemolekuli lõhenemise reaktsioonid valguskvanti toimel prootonite, elektronide ja hapniku vabanemisega.
Samas toimub PS1 reaktsioonikeskuse ergastamisel elektron rauda sisaldavate valkude kaudu, kaotades selle käigus ka energiat. Osa vabanevast energiast läheb NADP + ensümaatiliseks redutseerimiseks NADPH-ks. PS1-s tekkinud vaba koht on hõivatud PS2-st pärit elektronidega. Energiat, mis vabaneb elektronide üleminekul PS2-st PS2-le, kasutatakse ATP sünteesimiseks ADP-st ja anorgaanilisest fosfaadist.
Fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena tekkinud ATP-d ja NADPH-d kasutatakse tumeda faasi reaktsioonide läbiviimiseks, mille käigus CO 2 molekulid redutseeritakse süsivesikute molekulideks (glükoosiks). CO 2 taastamiseks on erinevaid viise, levinuim neist on Calvini tsükkel esineb kõikides taimedes.
Calvini tsükli ajal fikseeritakse süsinikuaatom CO 2 glükoosi (C 6 H 12 O 6) moodustamiseks ribuloos-1,5 difosfaadiga (C 5 H 8 O 5 P 2).
1 glükoosimolekuli sünteesiks Calvini tsüklis on vaja 12 NADPH molekuli ja 18 ATP molekuli, mis tekivad fotosünteesi fotokeemiliste reaktsioonide tulemusena. Energia süsivesikute sünteesiks tekib elektronide läbimisel PS1 ja PS2 komponentide kaudu sünteesitud ATP molekulide lagunemise tõttu.
Calvini tsükli ajal moodustuvad moodustised, glükoos võib seejärel laguneda püruvaadiks ja siseneda Krebsi tsüklisse.
- Taimede keemiline koostis ja toitumine
Kõrgemad taimed on autotroofsed organismid, see tähendab, et nad sünteesivad ise orgaanilisi aineid mineraalsete ühendite arvelt, samas kui loomi ja valdavat enamust mikroorganismidest iseloomustab heterotroofne toitumistüüp - teiste organismide poolt varem sünteesitud orgaaniliste ainete kasutamine. Taimede kuivaine kogunemine toimub süsinikdioksiidi assimilatsiooni tõttu lehtede kaudu (nn "õhu toitumine") ning vee, lämmastiku ja tuha elementide assimilatsiooni tõttu mullast läbi juurte ("juurte toitumine").
Õhutoitega
Fotosüntees on peamine protsess, mis viib taimedes orgaanilise aine moodustumiseni. Fotosünteesi käigus muundatakse klorofülli sisaldavate taime roheliste osade päikeseenergia keemiliseks energiaks, mida kasutatakse süsihappegaasist ja veest süsivesikute sünteesimiseks. Fotosünteesiprotsessi valgusfaasis toimub vee lagunemise reaktsioon hapniku vabanemisega ning energiarikka ühendi (ATP) ja redutseeritud produktide moodustumisega. Need ühendid osalevad süsivesikute ja teiste CO 2 orgaaniliste ühendite sünteesi järgmises pimedas etapis.
Lihtsüsivesikute (heksoosi) moodustumisel on fotosünteesi koguvõrrand järgmine:
Edasisel muundumisel lihtsüsivesikutest taimedes tekivad keerulisemad süsivesikud, aga ka muud lämmastikuvabad orgaanilised ühendid. Aminohapete, valkude ja muude orgaaniliste lämmastikku sisaldavate ühendite süntees taimedes toimub mineraalsete lämmastikuühendite (samuti fosfori ja väävli) ning ainevahetuse – sünteesi ja lagunemise – vaheproduktide – süsivesikute arvelt. Taimi moodustavate erinevate komplekssete orgaaniliste ainete moodustumine kulutab energiat, mis koguneb fotosünteesi käigus ATP (ja teiste kõrge energiasisaldusega ühendite) kõrge energiaga fosfaatsidemete kujul ja vabaneb varem moodustunud orgaanilise aine oksüdatsiooni käigus - hingamise käigus. ühendid.
Fotosünteesi intensiivsus ja kuivaine kogunemine sõltuvad valgustusest, süsihappegaasi sisaldusest õhus, taimede varustatusest vee ja mineraaltoitainetega.
Fotosünteesi käigus neelavad taimed lehtede kaudu atmosfäärist süsihappegaasi. Ainult väike osa CO 2 -st. (kuni 5% kogutarbimisest) saavad taimed juurte kaudu omastada. Lehtede kaudu saavad taimed absorbeerida väävlit SO 2 kujul. atmosfäärist, samuti lämmastiku- ja tuhaelemendid vesilahustest taimede lehtedega toitmisel. Looduslikes tingimustes toimub aga peamiselt süsiniku toitmine lehtede kaudu ning juurte toitumine on peamine viis, kuidas vesi, lämmastik ja tuha elemendid taimedesse sisenevad.
juurte toitumine
Lämmastiku- ja tuhaelemendid imenduvad mullast taimede juurestiku aktiivse pinna kaudu ioonide (anioonide ja katioonide) kujul. Niisiis saab lämmastikku absorbeerida aniooni NO 3 ja katioonina NH 4 + (ainult kaunviljad on võimelised assimileerima atmosfääri molekulaarset lämmastikku sümbioosis mügarbakteritega), fosforit ja väävlit - fosfori ja väävli anioonide kujul. väävelhapped - H 2 PO 4 - ja SO 4 2-, kaalium, kaltsium, magneesium, naatrium, raud - katioonide kujul K +, Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+ ja mikroelemendid - vastavate anioonide või katioonide kujul.
Taimed omastavad ioone mitte ainult mullalahusest, vaid ka kolloidide poolt neelduvaid ioone. Veelgi enam, taimed mõjutavad aktiivselt (juuresekreedide, sealhulgas süsihappe, orgaaniliste hapete ja aminohapete lahustumisvõime tõttu) mulla tahket faasi, muutes vajalikud toitained kättesaadavaks vormiks.
Taimede juurestik ja selle imamisvõime.
Juurestiku võimsus, struktuur ja mullas levimise iseloom erinevad erinevatel taimeliikidel järsult. Näiteks piisab, kui võrrelda tuntud vähearenenud salatijuuri kapsa, kartuli või tomati juurestikuga, võrrelda mulla mahtusid, mis katavad selliste juurviljade nagu redis ja suhkrupeet juuri. Juurte aktiivset osa, mille tõttu mineraaltoitainete imendumine mullast, esindavad noored kasvavad juured. Iga üksiku juure kasvades selle ülemine osa pakseneb, kattub väljast korgise koega ja kaotab võime toitaineid omastada.
Juurekasv toimub selle kõige tipus, mida kaitseb juuremüts. Juureotsa vahetus läheduses on jagunevate meristeemiliste rakkude tsoon. Selle kohal on pikendustsoon, milles koos rakumahu suurenemise ja neis tsentraalse vakuooli moodustumisega algab kudede diferentseerumine floeemi, taimede veresooni juhtiva süsteemi laskuva osa moodustumisega, mida mööda liiguvad orgaanilised ained maapealsetest organitest juure. Kasvava juure tipust 1-3 mm kaugusel on juurekarvade moodustumise tsoon, kus lõpeb ka juhtiva süsteemi tõusva osa ksüleemi teke, mida mööda vesi (nagu ka osa juurtes sünteesitud neeldunud ioonidest ja orgaanilistest ühenditest) liigub juurest taimede maapealsetesse osadesse.
Juurekarvad on välisrakkude soised väljakasvud läbimõõduga 5–72 mikronit ja pikkusega 80–1500 mikronit. Juurekarvade arv ulatub selles tsoonis mitusada juurepinna millimeetri kohta. Juurekarvade moodustumise tõttu suureneb mullaga kontaktis olev juurestiku aktiivne, toitaineid omastav pind järsult, kümneid kordi. (Tabel 1)
| kultuur | Juured | juurekarvad | |||
| pikkus, m | pind, cm² | arv, miljon | pikkus, m | pind, cm² | |
| kaer | 4,6 | 316 | 6,3 | 74 | 3419 |
| Rukis | 6,4 | 503 | 12,5 | 1549 | 7677 |
| Soja | 2,9 | 406 | 6,1 | 60 | 277 |
| Siniheina heinamaa | 38,4 | 2129 | 51,6 | 5166 | 15806 |
| Märge. Juurte ja juurekarvade pikkuse ja pinna määramine tehti põllul 7,5 cm läbimõõduga külvikuga 15 cm sügavusele võetud mullaproovis. | |||||
Juurestiku mõju laieneb suurele mullamahule juurte pideva kasvu ja juurekarvade uuenemise tõttu. Vanad juurekarvad (iga juurekarva eluiga on mitu päeva) surevad välja ja kasvava juure mujale tekib pidevalt uusi. Juure selles osas, kus juurekarvad on ära surnud, muutub nahk korgiks, vee läbivool ja toitainete imendumine selle kaudu mullast on piiratud. Üheaastaste põllukultuuride juurekasvu kiirus võib ulatuda 1 cm-ni päevas. Kasvavad noored juured eraldavad mullalahusest vajalikud ioonid endast kuni 20 mm kaugusel, pinnasesse neelduvad ioonid kuni 2-8 mm kaugusel.
Juure kasvades toimub seetõttu mullas aktiivse imendumise tsooni pidev ruumiline liikumine. Samal ajal täheldatakse kemotropismi nähtust, mille olemus seisneb selles, et taimede juurestik kasvab intensiivselt olemasolevate toitainete asukoha suunas (positiivne kemotropism) või selle kasv on pärsitud tsoonis taimedele ebasoodne kõrge soolasisaldus (negatiivne kemotropism). Taimsete toitainete puudumine juurdepääsetaval kujul põhjustab reeglina suhteliselt suurema juuremassi moodustumist kui kõrge mineraalse toitumise korral.
Ioonide neeldumine on kõige intensiivsem juurekarvade moodustumise tsoonis ja sealt liiguvad sissetulevad ioonid taimede õhuorganitesse. Tuleb märkida, et juur ei ole mitte ainult imendumise organ, vaid ka üksikute orgaaniliste ühendite, sealhulgas aminohapete ja valkude sünteesiks. Viimaseid kasutatakse juurestiku enda elutegevuse ja kasvuprotsesside tagamiseks ning transporditakse osaliselt ka maapealsetesse organitesse.
Toitainete omastamine taimede poolt juurte kaudu.
Tänu imemisjõule, mis tekib niiskuse aurustumisel läbi lehtede stoomide ja juurte pumpava toime, võivad mullalahuses olevad mineraalsoolade ioonid koos vee äravooluga esmalt siseneda õõnsatesse rakkudevahelisse ruumi ja pooridesse. noorte juurte rakumembraanidest ja seejärel transporditakse ksüleemi kaudu taimede õhust ossa - veresooni juhtiva süsteemi tõusvasse osasse, mis koosneb vaheseinteta surnud rakkudest, millel puudub elussisu. Kuid juure elusrakkudes (nagu ka maapealsetes elundites), millel on välimine poolläbilaskev tsütoplasmaatiline membraan, saavad veega imendunud ja transporditud ioonid tungida "passiivselt" - ilma täiendava energiakuluta - ainult piki kontsentratsioonigradienti - alates kõrgemast madalamani difusiooniprotsessi tõttu või sobiva elektripotentsiaali olemasolul (katioonide puhul negatiivne ja anioonide puhul positiivne) membraani sisepinnal välislahuse suhtes.
Samas on hästi teada, et üksikute ioonide kontsentratsioon rakumahlas, aga ka taimede mesilas (mis transporditakse mööda ksüleemi juurtest maapealsetesse organitesse) on enamasti oluliselt kõrgem kui mulla lahus. Sel juhul peab toitainete omastamine taimede poolt toimuma kontsentratsioonigradienti vastu ja on difusiooni tõttu võimatu.
Taimed neelavad samaaegselt nii katioone kui ka anioone. Sel juhul sisenevad üksikud ioonid taime täiesti erinevas vahekorras, kui need sisalduvad mullalahuses. Mõned ioonid neelavad juured suuremas koguses, teised - väiksemas koguses ja erineva kiirusega, isegi sama kontsentratsiooni korral ümbritsevas lahuses. On üsna ilmne, et difusiooni ja osmoosi nähtustel põhinev passiivne neeldumine ei saa omada märkimisväärset tähtsust taimede toitumises, millel on väljendunud selektiivne iseloom.
Märgistatud aatomeid kasutanud uuringud näitasid veenvalt ka seda, et toitainete imendumine ja nende edasine liikumine taimes toimub kiirusega, mis on sadu kordi suurem kui võimalik tänu difusioonile ja passiivsele transpordile veevooluga läbi veresoonte juhtiva süsteemi.
Lisaks puudub otsene sõltuvus taimejuurte toitainete omastamises transpiratsiooni intensiivsusest, imendunud ja aurustunud niiskuse hulgast.
Kõik see kinnitab seisukohta, et toitainete omastamine taimede poolt ei toimu lihtsalt mullalahuse ja selles sisalduvate soolade passiivse imendumisega juurte poolt, vaid see on aktiivne füsioloogiline protsess, mis on lahutamatult seotud taimede elutähtsa aktiivsusega. taimede juured ja maapealsed organid, fotosünteesi, hingamise ja ainevahetuse protsessidega.aineid ja vajab energiat.
Skemaatiliselt on taimede juurestiku toitainetega varustamise protsess järgmine.
Juurekarvade tsütoplasmaatilise membraani välispinnale ja noorte juurte välisrakkudele liiguvad mineraalsoolade ioonid mullalahusest veejoaga ja difusiooniprotsessi tõttu.
Rakuseintel on üsna suured poorid või kanalid ning need on ioonidele kergesti läbilaskvad. Lisaks on tselluloos-pektiinseintel kõrge sorptsioonivõime. Seetõttu ei liigu mullalahuse ioonid rakumembraanide kanalite ja rakkudevaheliste ruumide ruumis mitte ainult vabalt, vaid ka koonduvad. Siin luuakse justkui omamoodi mineraalsoolade ioonide fond järgnevaks rakku sisenemiseks.
Sisenemise esimene etapp on ioonide absorptsioon (adsorptsioon) tsütoplasmaatilise membraani välispinnal. See koosneb kahest fosfolipiidide kihist, mille vahele on põimitud valgumolekulid. Mosaiikstruktuuri tõttu on tsütoplasmaatilise membraani üksikud lõigud negatiivsete ja positiivsete laengutega, mille tõttu saavad taimele vajalikud katioonid ja anioonid üheaegselt adsorbeeruda väliskeskkonnast vastutasuks muude ioonide eest.
Katioonide ja anioonide vahetusfondiks taimedes võivad olla H + ja OH - ioonid, samuti H + ja HCO -3, mis moodustuvad hingamise käigus eralduva süsihappe dissotsiatsiooni käigus.
Ioonide adsorptsioon tsütoplasmaatilise membraani pinnal on vahetusloomuline ega vaja energiat. Vahetusest ei võta osa mitte ainult mullalahuse ioonid, vaid ka mullakolloidide poolt neeldunud ioonid. Tänu vajalikke toitaineid sisaldavate ioonide aktiivsele imendumisele taimede poolt väheneb nende kontsentratsioon juurekarvadega otsese kokkupuute tsoonis. See hõlbustab sarnaste ioonide nihkumist pinnasesse neeldunud olekust mullalahusesse (tasuks muude ioonide vastu).
Adsorbeeritud ioonide transport tsütoplasmaatilise membraani välisküljest sissepoole kontsentratsioonigradienti ja elektripotentsiaali vastu nõuab kohustuslikku energiakulu. Sellise "aktiivse" pumpamise mehhanism on väga keeruline. See viiakse läbi spetsiaalsete "kandjate" ja nn ioonpumpade osalusel, mille toimimises on oluline roll ATPaasi aktiivsusega valkudel. Mõnede taimedele vajalikke toitaineid sisaldavate ioonide aktiivne transport rakku läbi membraani on seotud teiste rakus funktsionaalselt liigses koguses olevate ioonide vastutranspordiga väljapoole.
Taimede mullalahusest toitainete omastamise algstaadium - ioonide adsorptsioon juure neelaval pinnal - uueneb pidevalt, kuna adsorbeerunud ioonid liiguvad pidevalt juurerakkude sees.
Rakku sisenevad ioonid, muutumatul kujul või juba juurtes sünteesitud transpordi orgaaniliste ühendite kujul, liiguvad maapealsetesse organitesse - vartesse ja lehtedesse, nende kõige intensiivsema assimilatsiooni kohtadesse. Toitainete aktiivne transport rakust rakku toimub piki plasmodesmaati, mis ühendab taimerakkude tsütoplasma ühtseks süsteemiks - nn sümplastiks. Mööda sümplasti liikudes võivad osa ioonidest ja metaboliitidest vabaneda rakkudevahelisse ruumi ja liikuda ksüleemi kaudu ülespoole suunatud veevooluga passiivselt assimilatsioonikohtadesse.
Toitainete imendumine juurte kaudu ja toitainete transport on tihedalt seotud taimeorganismide ainevahetus- ja energiaprotsessidega, nii maapealsete organite kui ka juurte elutegevuse ja kasvuga.
Hingamisprotsess on energiaallikas, mis on vajalik mineraalsete toitumiselementide aktiivseks omastamiseks. Sellest tuleneb tihe seos taimede toitainete omastamise intensiivsuse ja juurte hingamise intensiivsuse vahel. Juurekasvu halvenemisel ja hingamise pärssimisel (hapnikupuuduse korral halva õhutuse või mulla liigse niiskuse korral) on toitainete imendumine järsult piiratud.
Juurte normaalseks kasvuks ja hingamiseks on vajalik nende pidev varustamine energiamaterjaliga - fotosünteesi saadustega (süsivesikud ja muud orgaanilised ühendid) maapealsetest organitest. Fotosünteesi nõrgenemisel väheneb assimilaatide teke ja liikumine juurtele, mille tagajärjel halveneb elutegevus ja väheneb toitainete omastamine mullast.
Ioonide selektiivne omastamine taimede poolt. Soolade füsioloogiline reaktsioon.
Erinevaid toitaineid kasutatakse erineval määral rakusisese ainevahetuse protsessides taimes orgaaniliste ainete sünteesiks ning uute elundite ja kudede ehitamiseks. See määrab üksikute ioonide ebaühtlase tarnimise juurtele ja nende valikulise omastamise taimede poolt. Mullast satub taime rohkem neid ioone, mis on rohkem vajalikud orgaaniliste ainete sünteesiks, uute rakkude, kudede ja elundite ehitamiseks.
Kui lahuses on NH 4 Cl, absorbeerivad taimed intensiivsemalt ja suurtes kogustes (vastutasuks vesinikioonide eest) NH 4 + katioone, kuna neid kasutatakse aminohapete ja seejärel valkude sünteesimiseks. Samal ajal vajab taim Cl -ioone väikeses koguses ja seetõttu on nende imendumine piiratud. Sel juhul kogunevad mulla lahusesse H + ja Cl - ioonid (vesinikkloriidhape), toimub hapestumine. Kui lahus sisaldab NaNO 3 , siis neelab taim NO 3 - anioone suurtes kogustes ja kiiremini vastutasuks HCO 3 - anioonide vastu. Na + ja HCO 3 - (NaHCO 3) ioonid kogunevad lahusesse, see leelistatakse.
Taimede katioonide ja anioonide selektiivne omastamine soola koostisest määrab selle füsioloogilise happesuse või füsioloogilise aluselisuse.
Füsioloogiliselt leeliselised soolad, mille koostisest imendub anioon suuremas koguses kui katioon - NaNO 3, KNO 3, Ca (NO 3) 2 - ja selle tulemusena toimub lahuse leeliselisus.
Soolad, mille katiooni neelavad taimed anioonist suuremas koguses - NH 4 Cl, (NH 4) 2 SO 4, (NH 4) 2 CO 3, KCl, K 2 SO 4 - ja selle tulemusena hapestatakse lahus tekib, on füsioloogiliselt happelised.
Mineraalväetisena kasutatavate soolade füsioloogilist reaktsiooni tuleb tingimata arvesse võtta, et vältida põllukultuuride kasvu ja arengu tingimuste halvenemist.
Keskkonnatingimuste ja mikroorganismide mõju taimede toitainete omastamisele
Toitainete omastamine taimede poolt sõltub suurel määral mulla omadustest - mullalahuse reaktsioonist ja kontsentratsioonist, temperatuurist, õhutamisest, niiskusest, saadaolevate toitainete vormide sisaldusest mullas, valgustuse kestusest ja intensiivsusest. ja muud keskkonnatingimused. Taime toitainetega varustatus väheneb märgatavalt mulla halva õhutuse, madala temperatuuri, liigse või järsu niiskuse puudumise korral mullas. Eriti tugevalt mõjutab toitainetega varustatust mullalahuse reaktsioon, soolade kontsentratsioon ja vahekord selles. Soolade liigse kontsentratsiooniga mullalahuses (näiteks soolases pinnases) aeglustub järsult vee ja toitainete omastamine taimede poolt.
Taimejuurtel on väga suur imamisvõime ja nad suudavad omastada toitaineid väga lahjendatud lahustest.
Juurte normaalseks arenguks on oluline ka soolade suhe lahuses, selle füsioloogiline tasakaal. Füsioloogiliselt tasakaalustatud lahus on lahus, milles üksikud toitained on sellises vahekorras, et taim kasutab neid kõige tõhusamalt. Ükskõik millise soolaga kujutatud lahus on füsioloogiliselt tasakaalustamata.
Ühepoolne ülekaal (kõrge kontsentratsioon) ühe soola lahuses, eriti mis tahes ühevalentse katiooni liig, avaldab taimele kahjulikku mõju. Juure areng toimub paremini mitmesoolalahuses. Selles avaldub ioonide antagonism, iga ioon takistab vastastikku teise iooni liigset sisenemist juurerakkudesse. Näiteks Ca 2+ kõrgetes kontsentratsioonides pärsib K +, Na + või Mg 2+ liigset tarbimist ja vastupidi Samad antagonistlikud seosed eksisteerivad ioonide K + ja Na +, K + ja NH 4 +, K + ja K + Mg 2+, NO 3 - ja H 2 PO 4, Cl - ja H 2 PO 4 - ja teised.
Füsioloogiline tasakaal taastub kõige kergemini kaltsiumisoolade lisamisel lahusesse. Kaltsiumi olemasolul lahuses luuakse normaalsed tingimused juurestiku arenguks, seetõttu peaks kunstlikes toitesegudes Ca 2+ teiste ioonide ees domineerima.
Eriti tugevalt halveneb juurte areng ja nende varustamine toitainetega suure vesinikioonide kontsentratsiooni korral, s.t. lahuse suurenenud happesusega. Vesinikuioonide kõrge kontsentratsioon lahuses avaldab negatiivset mõju juurerakkude tsütoplasma füüsikalis-keemilisele seisundile. Juure välimised rakud muutuvad limaseks, häirub nende normaalne läbilaskvus, halveneb juurte kasv ja toitainete omastamine nende poolt. Happereaktsiooni negatiivne mõju avaldub rohkem teiste katioonide, eriti kaltsiumi puudumisel või puudusel lahuses Kaltsium pärsib H + ioonide sisenemist, seetõttu on taimed võimelised taluma suurenenud kaltsiumikoguse korral a. happelisem reaktsioon kui ilma kaltsiumita.
Lahuse reaktsioon mõjutab üksikute ioonide taime sisenemise intensiivsust ja ainevahetust. Happelise reaktsiooniga suureneb anioonide varustatus (koos H + ioonidega), kuid katioonide varustamine on häiritud, taimede toitumine kaltsiumi ja magneesiumiga on häiritud, valgusüntees pärsitud, suhkrute teke taimes. on alla surutud. Aluselise reaktsiooni korral katioonide vool suureneb ja anioonide vool on takistatud.
Peamine toitainete varu on mullas erinevate vähelahustuvate ühendite näol, mille omastamiseks on vajalik juurte aktiivne toime mulla tahkele faasile ning tihe kontakt juurte ja mullaosakeste vahel. Taimede elutegevuse käigus eraldavad juured keskkonda süsihappegaasi ja osa orgaanilisi happeid, samuti ensüüme ja muid orgaanilisi aineid. Nende eritiste mõjul, mille kontsentratsioon on eriti kõrge juurte otsese kokkupuute tsoonis mullaosakestega, lahustuvad selles sisalduvad mineraalsed fosfori, kaaliumi ja kaltsiumi ühendid, katioonid tõrjutakse lahusesse välja. pinnas imendub ja selle orgaanilistest ühenditest vabaneb fosfor.
Toitaineid omastavad taimed kõige aktiivsemalt sellest mullaosast, mis on otseses kokkupuutes juurtega. Seetõttu tagavad kõik juurte paremat arengut soodustavad meetmed (hea mullaharimine, happeliste muldade lupjamine jne) ka mullast saadavate toitainete parima kasutamise taimede poolt.
Taimede toitumine toimub tihedas koostoimes keskkonnaga, sealhulgas tohutu hulga erinevate mullas elavate mikroorganismidega. Eriti suur on mikroorganismide arv risosfääris; selles mullaosas, mis on otseses kokkupuutes juurte pinnaga. Kasutades juurerekreeti toidu- ja energiamaterjali allikana, arenevad juurtel ja nende läheduses aktiivselt mikroorganismid ning aitavad kaasa mulla toitainete mobiliseerimisele.
Risosfääri ja mulla mikroorganismid mängivad olulist rolli pinnasesse antavate toitainete ja väetiste muundamisel. Mikroorganismid lagundavad mullas ja antavates orgaanilistes väetistes leiduvat orgaanilist ainet, mille tulemusena muudetakse neis sisalduvad toitained taimedele seeditavasse mineraalvormi. Mõned mikroorganismid on võimelised lagundama vähelahustuvaid fosfori ja kaaliumi mineraalühendeid ning muutma need taimedele kättesaadavaks vormiks. Mitmed bakterid, mis assimileerivad õhu molekulaarset lämmastikku, rikastavad mulda lämmastikuga. Huumuse teket mullas seostatakse ka mikroorganismide elulise aktiivsusega.
Teatud tingimustel võib mikroorganismide elutegevuse tagajärjel taimede toitumine ja kasv halveneda. Mikroorganismid, nagu taimedki, tarbivad toitumiseks ja keha ülesehitamiseks lämmastiku- ja tuhaelemente, s.t. on taimede konkurendid mineraalide kasutamisel. Mitte kõik mikroorganismid ei ole taimedele kasulikud. Mõned neist eraldavad taimedele mürgiseid aineid või on erinevate haiguste tekitajad. Samuti leidub pinnases mikroobe, mis redutseerivad nitraadid molekulaarseks lämmastikuks (denitrifikaatorid), mille tegevuse tulemusena läheb lämmastik mullast gaasilisel kujul kaduma.
Sellega seoses on põllumajanduse üks olulisi ülesandeid soodsate tingimuste loomine kasulike mikroorganismide arenguks ja tingimuste halvenemine kahjulike mikroorganismide arenguks sobivate põllumajandustehnoloogia meetoditega.
Taimede ja toitumistingimuste suhe erinevatel kasvuperioodidel
Erinevatel kasvuperioodidel esitavad taimed keskkonnatingimustele, sealhulgas toitumisele, erinevaid nõudmisi. Taimede lämmastiku, fosfori ja kaaliumi omastamine kasvuperioodil toimub ebaühtlaselt.
Eristada tuleb toitumise kriitilist perioodi (kui tarbimise kogust saab piirata, kuid toitainete puudus sel ajal kahjustab järsult taimede kasvu ja arengut) ja maksimaalse imendumise perioodi, mida iseloomustab toitainete kõige intensiivsem tarbimine.
Võtke arvesse taimede toitainete tarbimise üldisi mustreid kasvuperioodil. Arengu algperioodil tarbivad taimed kõiki toitaineid absoluutselt suhteliselt väikestes kogustes, kuid on väga tundlikud nii nende defitsiidi kui ka ülejäägi suhtes lahuses.
Algne kasvuperiood on fosforitoitumise seisukohalt kriitiline. Fosforipuudus varases eas pärsib taimi sedavõrd, et saagikus väheneb järsult isegi järgnevatel perioodidel rikkaliku fosforitoitumise korral. (Tabel 3)
Vähearenenud juurestikuga sünteetiliste protsesside suure intensiivsuse tõttu on noored taimed toitumistingimuste suhtes eriti nõudlikud. Järelikult peaksid sellel perioodil juurepiirkonnas olema toitained kergesti lahustuval kujul, kuid nende kontsentratsioon ei tohiks olla kõrge, kusjuures fosfor on ülekaalus lämmastiku ja kaaliumi suhtes. Kõigi elementide piisava varustatuse tagamine kasvuperioodi algusest on põllukultuuri kujunemiseks hädavajalik. Niisiis, teraviljakultuurides algab juba esimese kolme või nelja lehe leviku perioodil reproduktiivorganite - kõrvade või paanika - munemine ja diferentseerumine. Lämmastiku puudumine sel perioodil, isegi suurenenud toitumise korral, põhjustab seejärel ogade arvu vähenemist paanikas või teraviljas ja saagikuse vähenemise.
Taimede kõigi toitainete tarbimine suureneb oluliselt maapealsete elundite – varte ja lehtede – intensiivse kasvu perioodil. Kuivaine kogunemiskiirus võib ületada toitainetega varustatust ning nende suhteline sisaldus taimedes väheneb võrreldes eelmise perioodiga. Kasvuprotsessides on juhtiv roll lämmastikul. Suurenenud lämmastikuga toitumine aitab kaasa vegetatiivsete organite kasvule, võimsa assimilatsiooniaparaadi moodustumisele. Lämmastiku puudumine sel perioodil põhjustab kasvu pärssimist ja seejärel saagikuse ja selle kvaliteedi langust.
Õitsemise ajaks ja viljade moodustumise alguseks väheneb enamikul taimedel lämmastikuvajadus, kuid suureneb fosfori ja kaaliumi roll. See on tingitud viimaste füsioloogilisest rollist - nende osalemisest orgaaniliste ühendite sünteesis ja liikumises, energiavahetuses, eriti intensiivselt reproduktiivorganite moodustumisel ja varuainete moodustumisel saagi turustatavas osas.
Viljade moodustumise perioodil, kui vegetatiivse massi kasv lõpeb, väheneb järk-järgult kõigi toitainete tarbimine ja seejärel nende varustamine peatub. Orgaanilise aine edasine moodustumine ja muud elutähtsad protsessid tagatakse peamiselt taimes varem kogunenud toitainete taaskasutamise (taaskasutamise) kaudu.
Erinevad põllukultuurid erinevad kasvuperioodil suuruse ja toitainete omastamise intensiivsuse poolest. Kõik teraviljad (välja arvatud mais), lina, kanep, varajane kartul, mõned köögiviljakultuurid eristuvad lühikese intensiivse toitumise perioodiga - põhiline toitainete kogus kulub ära lühikese aja jooksul. Näiteks talirukis omastab juba sügisperioodil 25-30% toitainete üldkogusest, taimede kuivmass ulatub sel perioodil aga vaid 10% lõppsaagist.
Suvinisu tarbib 2/3-3/4 toitainete koguhulgast suhteliselt lühikese aja jooksul - torusse sattumisest kuni kõrvumise lõpuni (umbes kuu).
Keskmise ja hilise valmimisega kartulisordid tarbivad enim toitaineid juulis: selle kuu jooksul omastab saagi lõppsisaldusest ligi 40% lämmastikku, üle 50% fosforit ja 60% kaaliumit. Varaseid kartulisorte iseloomustab veelgi lühem intensiivse toitainete tarbimise periood.
Linal on väljendunud mineraalsete toiteelementide maksimaalse tarbimise periood – tärkamise faasist õitsemiseni ja puuvillataimed tarbivad põhilise koguse toitaineid tärkamise algusest kuni kiu massilise moodustumiseni kastides.
Mõned taimed, nagu päevalill ja suhkrupeet, saavad toitaineid järk-järgult ja pikemalt, mille omastamine jätkub peaaegu kasvuperioodi lõpuni.
Eraldi toitaineid omastavad taimed erineva intensiivsusega: näiteks maisis kulub kõige kiiremini kaalium, seejärel lämmastik ja palju aeglasemalt fosfor.
Kaaliumi imendumine lõpeb täielikult panikli moodustumise perioodiga ja lämmastiku imendumine terade moodustumise perioodiga. Fosforivarud on pikemad ja jätkuvad peaaegu kasvuperioodi lõpuni.
Kanep omastab esimesel kuul väga intensiivselt lämmastikku ja kaaliumi. Lämmastiku tarnimine on täielikult lõppenud 3 ja kaaliumi - 5 nädala pärast pärast tärkamist, samal ajal kui fosfori intensiivne imendumine jätkub peaaegu kuni kasvuperioodi lõpuni.
Ka suhkrupeedi põhitoitainete tarbimine toimub ebaühtlaselt. Esimesel kümnendil pärast tärkamist on suhe P:N:K taimedes 1,0:1,5:1,4. Seejärel muutub see suhe lehtede intensiivse kasvu perioodil lämmastiku ja kaaliumi imendumise suurendamise suunas, moodustades mais 1,0; 2,5: 3,0, juunis - 1,0: 3,0: 3,5, juulis 1,0: 4,0: 4,0. Augustis, kui juured moodustuvad ja neisse koguneb suhkur, muutub nende elementide suhe 1,0: 3,6: 5,5, s.o. eriti tugevalt suurendab kaaliumi imendumist. Liiga rikkalik lämmastikuga toitumine juurte moodustumise ja sellesse suhkru kogunemise perioodil on ebasoovitav, kuna see stimuleerib latvade kasvu juurekasvu ja suhkru kogunemise arvelt. Sellel perioodil on väga oluline taimede piisav varustamine kaaliumi ja fosforiga.
Väetiste andmise süsteemi väljatöötamisel tuleks arvesse võtta üksikute toitainete ebavõrdset kvantitatiivset vajadust ja omastamise intensiivsust taimede poolt. Eriti oluline on luua soodsad tingimused taimede toitumiseks kasvuperioodi algusest ja maksimaalse imendumise perioodidel. See saavutatakse erinevate väetiste andmisviiside kombineerimisega: põhiväetises enne külvi, külvi ajal ja pealisväetisel.
Põhiväetise ülesanne on tagada taimede toitmine kogu kasvuperioodi vältel, seetõttu kasutatakse enne külvi enamasti orgaaniliste väetiste täisnormi ja valdav enamus mineraalväetisi. Külviväetist (ridades, aukudesse, pesadesse istutamisel) antakse suhteliselt väikestes annustes, et varustada taimi arengu algperioodil kergesti kättesaadavate toitainete, eeskätt fosforiga. Taimede toitainetega varustamiseks kasvuperioodi kõige kriitilisematel perioodidel kasutatakse lisaks põhi- ja külviväetistele ka väetamist (mõnel juhul märkimisväärne osa väetiste kogunormist, nt taliviljade lämmastik, puuvill jne, saab lisada pealisväetisele). Mõiste, väetiste laotamise ja pinnasesse viimise meetodi valik ei sõltu mitte ainult põllukultuuride bioloogiast, toitumisest ja agrotehnoloogiast, vaid ka mulla- ja kliimatingimustest, väetiste tüübist ja vormist.
Kohandades taimede toitumistingimusi kasvuperioodide kaupa vastavalt väetistega nende vajadustele, on võimalik otseselt mõjutada saagi suurust ja kvaliteeti.
Pole saladus, et ühegi elusorganismi elutähtis tegevus ja areng ei saa toimuda ilma toiduta. Toitumine võimaldab organismidel kasvada, muutuda, paljuneda ja määrab ka palju muid protsesse kogu elu jooksul. Kõik teavad, kuidas loomad, kalad, inimesed söövad. Kuidas taimed söövad? Lõppude lõpuks pole neil suud, hambaid ega seedesüsteemi. Teadlased on seda kõige huvitavamat protsessi uurinud palju sajandeid. Selle tulemusena selgus, et taimed kasutavad toitainete saamiseks kahte meetodit – juure- ja õhutoitumist.
juurte toitumine
Erinevate taimede juurestik erineb oma võimsuselt – selle nägemiseks piisab, kui võrrelda näiteks porgandi ja kartuli juuri. Kuid kõigile kehtib üks reegel, et noortel juurtel on suurim võime mullast mineraale omastada. Aja jooksul muutuvad nad veidi jämedaks ja kaotavad selle võime. Seetõttu ei ole juurestikul ainult üks juur, vaid see kipub uute juurte tekkele ja näeb välja põõsas.
Juured omastavad mullast toitaineid mitte otse, vaid vee abil. Taimede lehtedel olevatest stoomidest aurustub niiskus ja alt üles tekib rõhk, mis kipub täitma tühimikud pärast aurustunud vedelikku. Mineraalid lahustuvad vees ja imenduvad selle rõhu toimel läbi juurestiku taime sisse. Esiteks täidavad nad rakkudevahelise ruumi ja seejärel tungivad taimerakkudesse.
Teades seda toitumisviisi, mõistame oma taimede õigeaegse kastmise tähtsust, eriti põuaperioodil. Lõppude lõpuks suureneb aurustumine sellisel perioodil ja taimed peavad ainete "varusid täiendama" ning ilma niisutamise ja veeta ei saa nad seda teha.
Õhutoitega
Fotosüntees on taimede toitumisprotsess, mille käigus anorgaaniline energia muundatakse orgaaniliseks energiaks. Klorofülli leidub taimede rohelistes osades. Taimed toituvad süsinikdioksiidi neeldumisest õhust. Süsinikdioksiid siseneb klorofülli sisaldavatesse rakkudesse ja seal töödeldakse see päikesevalguse toimel orgaaniliseks aineks ja veeks. Sel juhul toimub veel üks oluline protsess - taimede hapniku vabanemine keskkonda. Keskkonnakaitsjad kasutavad seda oskuslikult, luues saastunud õhuga kohtadesse haljasalasid.
Tuginedes teadmistele seda tüüpi taimede toitumise kohta, mõistame, kui oluline on neile päikesevalgust saada. Pole ime, et näiteks kodulilli on kombeks aknalaudadele panna.
Lugege artiklist rohkem huvitavaid fakte taimede elu kohta.
Toitumine on eluks vajalike ainete omastamise ja assimilatsiooni protsess keskkonnast.
Mulla toitumisprotsess
Protsesse, mis mullast mineraalsete ainete lahuste sisenemist taime kehasse ja nende assimilatsiooni rakkude poolt, nimetatakse mulla toitumiseks. Enamikul maismaataimedel toimub see juure abil. Imevööndis imavad juurekarvad mullast vett ja lahustunud mineraalaineid. Nad puutuvad tihedalt kokku mulla tükkide ja mullalahusega. Juurekarvade pinnale tekkiv lima lahustab mulla mineraalosakesed, muutes need kergemini omastatavaks.
Juurekarvadest imendunud vesi ja mineraalid sisenevad juure juhtivasse tsooni. Siin sisenevad nad juhtiva koe veresoonte kaudu rõhu all varre. Seda survet nimetatakse juure rõhuks. Juuresurve olemasolu tõestab taimede "nutmist" - mahla eraldumist kahjustatud või lõigatud varrest. Eriti intensiivne mahlavool toimub kevadel. Paljudel toataimedel võib varahommikul jälgida veepiiskade eraldumist servadest. See nähtus näitab ka juure survet.
Mulla toitumise sõltuvus väliskeskkonnast
Juurte töö sõltub mulla temperatuurist. Madalatel temperatuuridel nõrgeneb ja isegi peatub vee imendumine juurte poolt, juurerõhk suureneb. Taimede mulla toitumist mõjutavad mulla koostis, mineraalide sisaldus selles. On kindlaks tehtud, et lämmastiku- ja fosforiühendid on taimedele vajalikud suurtes kogustes. Seega neelavad nisutaimed 1 ha suurusel alal rohkem kui 40 kg lämmastikku, 20 kg fosforit, 25 kg kaaliumi. Lämmastiku puudumine aeglustab taimede kasvu. Fosfori puudumisel lükkub õitsemine edasi ja. Selliseid elemente nagu raud, vask, tsink jne vajab taim väga väikestes kogustes. Mis tahes elemendi puudumine taimede toitumises mõjutab aga selle arengut negatiivselt. Looduslikes tingimustes tuuakse mullast imendunud mineraalid osaliselt tagasi koos langenud lehtedega. Põllumajandustaimedega hõivatud põldudel on pinnas kurnatud, kuna koos saagiga viiakse toitained ära. Seetõttu antakse kevadel ja sügisel põldudele väetisi, et tagada taimede toitmine.
Taimede toitumise eriviisid
Mõned taimed on kohanenud toitainete puudust korvama omapärasel viisil – saama toitaineid teistelt elusorganismidelt.
taimede toitumine
Taimede toitumine on mullas sisalduvate mineraalide omastamine juurestiku poolt ja nende edasine omastamine taime enda poolt. Mineraalelementide imendumisprotsesside normaalseks läbimiseks vajab taim juurestiku hingamist, sobivat ümbritseva õhu temperatuuri, mulla happesust, toitelahuste kontsentratsiooni ja koostist. Taimede toitumises on kõige olulisemad elemendid: fosfor, kaalium, lämmastik, raud, kaltsium, magneesium ja boor. Kõik taimi moodustavad elemendid täidavad teatud funktsioone. Mineraalide roll taimede kasvuprotsessis on väga mitmekesine. Lisaks hapnikule, süsinikule ja vesinikule (orgaanilised ained) vajavad kõik taimed fosforit, väävlit, lämmastikku, magneesiumi, kaltsiumi ja rauda. Erinevate uuringute tulemusena avastati, et taimede optimaalseks kasvuks ja arenguks on vaja tervet komplekti mikroskoopilistes kogustes mullas leiduvaid aineid. Lisaks taime poolt omastatavale rauale vajab ta ka vaske, tsinki, boori, koobaltit, mangaani ja molübdeeni.
Kõik ülaltoodud toitainete lahustes kasutatavad elemendid jagunevad tarbimise laadi järgi kolme rühma:
1) ultramikroelemendid - hõbe, raadium, elavhõbe, kaadmium jne (miljonikud protsendid);
2) mikroelemendid - vask, boor, tsink, mangaan, koobalt, molübdeen ja teised, mida tarbitakse väikestes kogustes (sajast tuhandikust kuni tuhandiku protsendini);
3) makrotoitained - fosfor, lämmastik, kaltsium, kaalium, väävel, raud, magneesium, mida tarbitakse suhteliselt suurtes kogustes (sajandikest kuni mitme protsendini).
Taim peab oma normaalseks arenguks saama kõik vajalikud mineraalid õiges kontsentratsioonis lahustunud kujul. Kui taim ei saa mõnda elementi õiges koguses, ilmnevad nälgimise märgid. Selle elemendi lisamisega need märgid kõrvaldatakse. Kui taim saab mõnda mikroelementi liigselt, tekib taime mürgistus. Näiteks boor ja vask kontsentratsioonides üle 1 mg 1 kilogrammi mulla kohta pärsivad paljude taimede kasvu. Kui kontsentratsioon langeb alla 0,5 mg 1 kilogrammi kohta, algab nälgimine. Seda saab seletada asjaoluga, et need mineraalelemendid osalevad rakuliste organellide ja protoplasma ehitamise protsessis. Lisaks pakuvad nad elusaine biokolloidide teatud struktuuri, ilma milleta ei saa eluprotsessid kulgeda.
Fosfor leidub mullas orgaanilisel ja mineraalsel kujul. Podsoolsetes ja happelistes muldades on ülekaalus fosfori mineraalsed vormid. Seetõttu suurendab selliste muldade lupjamine fosforit sisaldavate ainete kättesaadavust taimedele. Fosfori nälgimise korral muutuvad taimede lehed rohekaskollaseks, õiepungade munemise protsess ja taimede õitsemise algus viibib ning õite kvaliteet halveneb.
Lämmastik vajalik taimede normaalseks arenguks. Selle elemendi puudumisel muutuvad taime lehed kahvatukollakasroheliseks punakate laikudega. Lämmastikunälja korral muutuvad lehed õhemaks. Tavaliselt sisaldub viljakas mullakihis lämmastik taimedele kättesaamatul kujul. Mikrobioloogiliste protsesside tulemusena muutub aga kättesaamatutest vormidest pärinev lämmastik taimede poolt omastatavaks vormiks. Pinnas leidub mõningaid mikroorganisme, mis võtavad õhust lämmastikku ja teevad selle taimedele kättesaadavaks. Taimede toitmine lämmastikväetistega on aga enamikul juhtudel vajalik, kuna pinnas on selles elemendis vaene.
Magneesium- element, mis sisaldub taime klorofülli koostises. Selle elemendi puudumisel muutuvad lehed rabedaks, muutuvad "marmoriks". Magneesium tekitab neutraalse mullareaktsiooni ja aitab kõrvaldada ka liigse lubja kahjulikke mõjusid. Taimed vajavad kaaliumit mitmesuguste neis toimuvate füsioloogiliste protsesside jaoks. See element vastutab juursüsteemi arengu eest. Selle olemasolu muudab taimede juurestiku külmakindlamaks. Reeglina sisaldab kaaliumi pinnas 1–2,5 protsenti. Väga rasketes ja keskmistes muldades kaalium sisaldub imendunud kujul.See on taimede peamine toitumisallikas Kaaliumväetisi on eriti vaja kergetel, podsoolsetel ja turbastel muldadel.Kaaliuminälga korral kannatavad kõige rohkem taimede ülemised lehed.Nad heledavad, kolletuvad servadest, ja ainult anumaid ümbritsevad lehepiirkonnad jäävad roheliseks.
Kaltsium See esineb pinnases fosfaatide, karbonaatide ja muude soolade kujul. Kaltsiumi olemasolu mullas parandab selle omadusi. Taimede toitumise jaoks on seda elementi aga väikestes kogustes. Mulda lisatakse kaltsiumi selle happesuse normaliseerimiseks.
Raud toetab klorofülli ja kloroplastide normaalset arengut taimedes. Kui mullas ei ole piisavalt rauda, siis lehed marmoriseeruvad, nende värvus muutub ebaühtlaseks, tekib kloroosi ja lehtede vananemist, kuna hävib neis sisalduv klorofüll.
Koobalt suurendab ka klorofülli stabiilsust taimedes.
Tsink normaliseerib taimede hingamist.
Bor vajalik kloroplastide jaoks. Selle elemendi ebapiisav kogus pinnases põhjustab taimede kloroplastide degeneratsiooni.
Molübdeen, mis esineb pinnases mikroskoopilistes kogustes, vastutab plastiidide funktsioonide normaliseerimise eest.
Vask vastutab taimerakkudes toimuvate redoksreaktsioonide eest.
Tööstus toodab kaubamärgi "2A" mikroväetiste tablette. Need kaaluvad 0,36-0,4 g ja sisaldavad: boori - 20 mg, vaske - 5 mg, molübdeeni - 0,4 mg, ülejäänud - bioloogiliselt aktiivseid aineid (BAS).
Juurte korrastamiseks lahustatakse 3 sellist tabletti ühes 10-liitrises ämbris. Lehtede pihustamiseks lahustatakse 1 tablett 1 liitris vees. Pihustamine toimub enne taimede õitsemist ja kuu aega pärast seda.
Kõrgemad taimed on autotroofsed organismid, see tähendab, et nad sünteesivad ise orgaanilisi aineid mineraalsete ühendite arvelt, samas kui loomi ja valdavat enamust mikroorganismidest iseloomustab heterotroofne toitumistüüp - teiste organismide poolt varem sünteesitud orgaaniliste ainete kasutamine. Taimede kuivaine kogunemine toimub süsinikdioksiidi assimilatsiooni tõttu lehtede kaudu (nn "õhu toitumine") ning vee, lämmastiku ja tuha elementide assimilatsiooni tõttu mullast läbi juurte ("juurte toitumine").
Õhutoitega
Fotosüntees on peamine protsess, mis viib taimedes orgaanilise aine moodustumiseni. Fotosünteesi käigus muundatakse klorofülli sisaldavate taime roheliste osade päikeseenergia keemiliseks energiaks, mida kasutatakse süsihappegaasist ja veest süsivesikute sünteesimiseks. Fotosünteesiprotsessi valgusfaasis toimub vee lagunemise reaktsioon hapniku vabanemisega ning energiarikka ühendi (ATP) ja redutseeritud produktide moodustumisega. Need ühendid osalevad CO2-st süsivesikute ja muude orgaaniliste ühendite sünteesi järgmises pimedas etapis.
Lihtsüsivesikute (heksoosi) moodustumisel on fotosünteesi koguvõrrand järgmine:
6 CO2 + 6H2O + 2874 kJ C6 H12O6 +6 O2
Edasisel muundumisel lihtsüsivesikutest taimedes tekivad keerulisemad süsivesikud, aga ka muud lämmastikuvabad orgaanilised ühendid. Aminohapete, valkude ja muude orgaaniliste lämmastikku sisaldavate ühendite süntees taimedes toimub mineraalsete lämmastikuühendite (samuti fosfori ja väävli) ning ainevahetuse – sünteesi ja lagunemise – vaheproduktide – süsivesikute arvelt. Taimi moodustavate erinevate komplekssete orgaaniliste ainete moodustumine kulutab energiat, mis koguneb fotosünteesi käigus ATP (ja teiste kõrge energiasisaldusega ühendite) kõrge energiaga fosfaatsidemete kujul ja vabaneb varem moodustunud orgaanilise aine oksüdatsiooni käigus - hingamise käigus. ühendid. Fotosünteesi intensiivsus ja kuivaine kogunemine sõltuvad valgustusest, süsihappegaasi sisaldusest õhus, taimede varustatusest vee ja mineraaltoitainetega. Fotosünteesi käigus neelavad taimed lehtede kaudu atmosfäärist süsihappegaasi. Ainult väike osa CO2-st. (kuni 5% kogutarbimisest) saavad taimed juurte kaudu omastada. Lehtede kaudu saavad taimed absorbeerida väävlit SO2 kujul. atmosfäärist, samuti lämmastiku- ja tuhaelemendid vesilahustest taimede lehtedega toitmisel. Looduslikes tingimustes toimub aga peamiselt süsiniku toitmine lehtede kaudu ning juurte toitumine on peamine viis, kuidas vesi, lämmastik ja tuha elemendid taimedesse sisenevad.
juurte toitumine
Lämmastiku- ja tuhaelemendid imenduvad mullast taimede juurestiku aktiivse pinna kaudu ioonide (anioonide ja katioonide) kujul. Seega saab lämmastikku absorbeerida NO3 aniooni ja NH4+ katioonina (ainult liblikõielised taimed on võimelised assimileerima atmosfääri molekulaarset lämmastikku sümbioosis mügarbakteritega), fosforit ja väävlit fosfor- ja väävelhappe anioonidena - H2PO4. - ja SO42-, kaalium, kaltsium, magneesium, naatrium, raud - katioonide K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+ ja mikroelemendid - vastavate anioonide või katioonide kujul.
Taimed omastavad ioone mitte ainult mullalahusest, vaid ka kolloidide poolt neelduvaid ioone. Veelgi enam, taimed mõjutavad aktiivselt (juuresekreedide, sealhulgas süsihappe, orgaaniliste hapete ja aminohapete lahustumisvõime tõttu) mulla tahket faasi, muutes vajalikud toitained kättesaadavaks vormiks.
Taimede juurestik ja selle imamisvõime
Juurestiku võimsus, struktuur ja mullas levimise iseloom erinevad erinevatel taimeliikidel järsult. Näiteks piisab, kui võrrelda tuntud vähearenenud salatijuuri kapsa, kartuli või tomati juurestikuga, võrrelda mulla mahtusid, mis katavad selliste juurviljade nagu redis ja suhkrupeet juuri. Juurte aktiivset osa, mille tõttu mineraaltoitainete imendumine mullast, esindavad noored kasvavad juured. Iga üksiku juure kasvades selle ülemine osa pakseneb, kattub väljast korgise koega ja kaotab võime toitaineid omastada. Juurekasv toimub selle kõige tipus, mida kaitseb juuremüts. Juureotsa vahetus läheduses on jagunevate meristeemiliste rakkude tsoon. Selle kohal on pikendustsoon, milles koos rakumahu suurenemise ja neis tsentraalse vakuooli moodustumisega algab kudede diferentseerumine floeemi, taimede veresooni juhtiva süsteemi laskuva osa moodustumisega, mida mööda liiguvad orgaanilised ained maapealsetest organitest juure. Kasvava juure tipust 1-3 mm kaugusel on juurekarvade moodustumise tsoon, kus lõpeb ka juhtiva süsteemi tõusva osa ksüleemi teke, mida mööda vesi (nagu ka osa juurtes sünteesitud neeldunud ioonidest ja orgaanilistest ühenditest) liigub juurest taimede maapealsetesse osadesse. Juurekarvad on välisrakkude soised väljakasvud läbimõõduga 5–72 mikronit ja pikkusega 80–1500 mikronit. Juurekarvade arv ulatub selles tsoonis mitusada juurepinna millimeetri kohta. Juurekarvade moodustumise tõttu suureneb mullaga kontaktis olev juurestiku aktiivne, toitaineid omastav pind järsult, kümneid kordi. Juurestiku mõju laieneb suurele mullamahule juurte pideva kasvu ja juurekarvade uuenemise tõttu. Vanad juurekarvad (iga juurekarva eluiga on mitu päeva) surevad välja ja kasvava juure mujale tekib pidevalt uusi. Juure selles osas, kus juurekarvad on ära surnud, muutub nahk korgiks, vee läbivool ja toitainete imendumine selle kaudu mullast on piiratud. Üheaastaste põllukultuuride juurekasvu kiirus võib ulatuda 1 cm-ni päevas. Kasvavad noored juured eraldavad mullalahusest vajalikud ioonid endast kuni 20 mm kaugusel, pinnasesse neelduvad ioonid kuni 2-8 mm kaugusel. Juure kasvades toimub seetõttu mullas aktiivse imendumise tsooni pidev ruumiline liikumine. Samal ajal täheldatakse kemotropismi nähtust, mille olemus seisneb selles, et taimede juurestik kasvab intensiivselt olemasolevate toitainete asukoha suunas (positiivne kemotropism) või selle kasv on pärsitud tsoonis taimedele ebasoodne kõrge soolasisaldus (negatiivne kemotropism). Taimsete toitainete puudumine juurdepääsetaval kujul põhjustab reeglina suhteliselt suurema juuremassi moodustumist kui kõrge mineraalse toitumise korral. Ioonide neeldumine on kõige intensiivsem juurekarvade moodustumise tsoonis ja sealt liiguvad sissetulevad ioonid taimede õhuorganitesse. Tuleb märkida, et juur ei ole mitte ainult imendumise organ, vaid ka üksikute orgaaniliste ühendite, sealhulgas aminohapete ja valkude sünteesiks. Viimaseid kasutatakse juurestiku enda elutegevuse ja kasvuprotsesside tagamiseks ning transporditakse osaliselt ka maapealsetesse organitesse.
Toitainete omastamine taimede poolt juurte kaudu
Tänu imemisjõule, mis tekib niiskuse aurustumisel läbi lehtede stoomide ja juurte pumpava toime, võivad mullalahuses olevad mineraalsoolade ioonid koos vee äravooluga esmalt siseneda õõnsatesse rakkudevahelisse ruumi ja pooridesse. noorte juurte rakumembraanidest ja seejärel transporditakse ksüleemi kaudu taimede õhust ossa - veresooni juhtiva süsteemi tõusvasse osasse, mis koosneb vaheseinteta surnud rakkudest, millel puudub elussisu. Kuid juure elusrakkudes (nagu ka maapealsetes elundites), millel on välimine poolläbilaskev tsütoplasmaatiline membraan, saavad veega imendunud ja transporditud ioonid tungida "passiivselt" - ilma täiendava energiakuluta - ainult piki kontsentratsioonigradienti - alates kõrgemast madalamani difusiooniprotsessi tõttu või sobiva elektripotentsiaali olemasolul (katioonide puhul negatiivne ja anioonide puhul positiivne) membraani sisepinnal välislahuse suhtes.
Samas on hästi teada, et üksikute ioonide kontsentratsioon rakumahlas, aga ka taimede mesilas (mis transporditakse mööda ksüleemi juurtest maapealsetesse organitesse) on enamasti oluliselt kõrgem kui mulla lahus. Sel juhul peab toitainete omastamine taimede poolt toimuma kontsentratsioonigradienti vastu ja on difusiooni tõttu võimatu.
Taimed neelavad samaaegselt nii katioone kui ka anioone. Sel juhul sisenevad üksikud ioonid taime täiesti erinevas vahekorras, kui need sisalduvad mullalahuses. Mõned ioonid neelavad juured suuremas koguses, teised - väiksemas koguses ja erineva kiirusega, isegi sama kontsentratsiooni korral ümbritsevas lahuses. On üsna ilmne, et difusiooni ja osmoosi nähtustel põhinev passiivne neeldumine ei saa omada märkimisväärset tähtsust taimede toitumises, millel on väljendunud selektiivne iseloom. Märgistatud aatomeid kasutanud uuringud näitasid veenvalt ka seda, et toitainete imendumine ja nende edasine liikumine taimes toimub kiirusega, mis on sadu kordi suurem kui võimalik tänu difusioonile ja passiivsele transpordile veevooluga läbi veresoonte juhtiva süsteemi. Lisaks puudub otsene sõltuvus taimejuurte toitainete omastamises transpiratsiooni intensiivsusest, imendunud ja aurustunud niiskuse hulgast. Kõik see kinnitab seisukohta, et toitainete omastamine taimede poolt ei toimu lihtsalt mullalahuse ja selles sisalduvate soolade passiivse imendumisega juurte poolt, vaid see on aktiivne füsioloogiline protsess, mis on lahutamatult seotud taimede elutähtsa aktiivsusega. taimede juured ja maapealsed organid, fotosünteesi, hingamise ja ainevahetuse protsessidega.aineid ja vajab energiat. Skemaatiliselt on taimede juurestiku toitainetega varustamise protsess järgmine. Juurekarvade tsütoplasmaatilise membraani välispinnale ja noorte juurte välisrakkudele liiguvad mineraalsoolade ioonid mullalahusest veejoaga ja difusiooniprotsessi tõttu. Rakuseintel on üsna suured poorid või kanalid ning need on ioonidele kergesti läbilaskvad. Lisaks on tselluloos-pektiinseintel kõrge sorptsioonivõime. Seetõttu ei liigu mullalahuse ioonid rakumembraanide kanalite ja rakkudevaheliste ruumide ruumis mitte ainult vabalt, vaid ka koonduvad. Siin luuakse justkui omamoodi mineraalsoolade ioonide fond järgnevaks rakku sisenemiseks. Sisenemise esimene etapp on ioonide absorptsioon (adsorptsioon) tsütoplasmaatilise membraani välispinnal. See koosneb kahest fosfolipiidide kihist, mille vahele on põimitud valgumolekulid. Mosaiikstruktuuri tõttu on tsütoplasmaatilise membraani üksikud lõigud negatiivsete ja positiivsete laengutega, mille tõttu saavad taimele vajalikud katioonid ja anioonid üheaegselt adsorbeeruda väliskeskkonnast vastutasuks muude ioonide eest. Katioonide ja anioonide vahetusfondiks taimedes võivad olla H+ ja OH- ioonid, aga ka H+ ja HCO-3, mis tekivad hingamisel eralduva süsihappe dissotsiatsioonil. Ioonide adsorptsioon tsütoplasmaatilise membraani pinnal on vahetusloomuline ega vaja energiat. Vahetusest ei võta osa mitte ainult mullalahuse ioonid, vaid ka mullakolloidide poolt neeldunud ioonid. Tänu vajalikke toitaineid sisaldavate ioonide aktiivsele imendumisele taimede poolt väheneb nende kontsentratsioon juurekarvadega otsese kokkupuute tsoonis. See hõlbustab sarnaste ioonide nihkumist pinnasesse neeldunud olekust mullalahusesse (tasuks muude ioonide vastu). Adsorbeeritud ioonide transport tsütoplasmaatilise membraani välisküljest sissepoole kontsentratsioonigradienti ja elektripotentsiaali vastu nõuab kohustuslikku energiakulu. Sellise "aktiivse" pumpamise mehhanism on väga keeruline. See viiakse läbi spetsiaalsete "kandjate" ja nn ioonpumpade osalusel, mille toimimises on oluline roll ATPaasi aktiivsusega valkudel. Mõnede taimedele vajalikke toitaineid sisaldavate ioonide aktiivne transport rakku läbi membraani on seotud teiste rakus funktsionaalselt liigses koguses olevate ioonide vastutranspordiga väljapoole. Taimede mullalahusest toitainete omastamise algstaadium - ioonide adsorptsioon juure neelaval pinnal - uueneb pidevalt, kuna adsorbeerunud ioonid liiguvad pidevalt juurerakkude sees. Rakku sisenevad ioonid, muutumatul kujul või juba juurtes sünteesitud transpordi orgaaniliste ühendite kujul, liiguvad maapealsetesse organitesse - vartesse ja lehtedesse, nende kõige intensiivsema assimilatsiooni kohtadesse. Toitainete aktiivne transport rakust rakku toimub piki plasmodesmaati, mis ühendab taimerakkude tsütoplasma ühtseks süsteemiks - nn sümplastiks. Mööda sümplasti liikudes võivad osa ioonidest ja metaboliitidest vabaneda rakkudevahelisse ruumi ja liikuda ksüleemi kaudu ülespoole suunatud veevooluga passiivselt assimilatsioonikohtadesse. Toitainete imendumine juurte kaudu ja toitainete transport on tihedalt seotud taimeorganismide ainevahetus- ja energiaprotsessidega, nii maapealsete organite kui ka juurte elutegevuse ja kasvuga. Hingamisprotsess on energiaallikas, mis on vajalik mineraalsete toitumiselementide aktiivseks omastamiseks. Sellest tuleneb tihe seos taimede toitainete omastamise intensiivsuse ja juurte hingamise intensiivsuse vahel. Juurekasvu halvenemisel ja hingamise pärssimisel (hapnikupuuduse korral halva õhutuse või mulla liigse niiskuse korral) on toitainete imendumine järsult piiratud. Juurte normaalseks kasvuks ja hingamiseks on vajalik nende pidev varustamine energiamaterjaliga - fotosünteesi saadustega (süsivesikud ja muud orgaanilised ühendid) maapealsetest organitest. Fotosünteesi nõrgenemisel väheneb assimilaatide teke ja liikumine juurtele, mille tagajärjel halveneb elutegevus ja väheneb toitainete omastamine mullast. Ioonide selektiivne omastamine taimede poolt. Soolade füsioloogiline reaktsioon. Erinevaid toitaineid kasutatakse erineval määral rakusisese ainevahetuse protsessides taimes orgaaniliste ainete sünteesiks ning uute elundite ja kudede ehitamiseks. See määrab üksikute ioonide ebaühtlase tarnimise juurtele ja nende valikulise omastamise taimede poolt. Mullast satub taime rohkem neid ioone, mis on rohkem vajalikud orgaaniliste ainete sünteesiks, uute rakkude, kudede ja elundite ehitamiseks. Kui lahuses on NH4Cl, siis taimed omastavad intensiivsemalt ja suurtes kogustes (vastutasuks vesinikioonide eest) NH4+ katioone, kuna neid kasutatakse aminohapete ja seejärel valkude sünteesimiseks. Samal ajal Cl - ioonid neid vajab taim vähesel määral ja seetõttu on nende imendumine piiratud Sel juhul kogunevad mulla lahusesse H+ ja CI- ioonid (vesinikkloriidhape), toimub hapestumine.Kui lahus sisaldab Na NO3, siis taim absorbeerib NO3- anioone suurtes kogustes ja kiiremini, vastutasuks HCO3 anioonide vastu - lahusesse kogunevad Na + ja HCO3- ioonid (Na HCO3), see leelistatakse. Katioonide ja anioonide selektiivne imendumine soola koostisest haavade järgi määrab selle füsioloogilise happesuse või füsioloogilise aluselisuse soolad, mille koostisest anioon imendub suuremas koguses kui katioon, - Na NO3, K NO3, Ca(NO3)2 - ja selle tulemusena toimub lahuse leelistamine, on füsioloogiliselt aluselised. Füsioloogiliselt happelised soolad, millest taimed absorbeerivad katiooni anioonist suuremas koguses - NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2CO3, KC1, K2SO4 - ja selle tulemusena toimub lahuse hapestumine. Mineraalväetisena kasutatavate soolade füsioloogilist reaktsiooni tuleb tingimata arvesse võtta, et vältida põllukultuuride kasvu ja arengu tingimuste halvenemist. Keskkonnatingimuste ja mikroorganismide mõju toitainete omastamisele taimede poolt Toitainete omastamine taimede poolt sõltub suurel määral mulla omadustest - mullalahuse reaktsioonist ja kontsentratsioonist, temperatuurist, õhustamisest, niiskusest, mulla sisaldusest. saadaolevad toitainete vormid mullas, valgustuse kestus ja intensiivsus ning muud väliskeskkonna tingimused. Taime toitainetega varustatus väheneb märgatavalt mulla halva õhutuse, madala temperatuuri, liigse või järsu niiskuse puudumise korral mullas. Eriti tugevalt mõjutab toitainetega varustatust mullalahuse reaktsioon, soolade kontsentratsioon ja vahekord selles. Soolade liigse kontsentratsiooni korral mullalahuses (näiteks soolases pinnases) aeglustub järsult vee ja toitainete omastamine taimede poolt IB. Taimejuurtel on väga suur imamisvõime ja nad suudavad omastada toitaineid väga lahjendatud lahustest. Juurte normaalseks arenguks on oluline ka soolade suhe lahuses, selle füsioloogiline tasakaal. Füsioloogiliselt tasakaalustatud lahus on lahus, milles üksikud toitained on sellises vahekorras, et taim kasutab neid kõige tõhusamalt.Ühe soolaga kujutatud lahus on füsioloogiliselt tasakaalustamata.
Taimele mõjub kahjulikult ühepoolne ülekaal (kõrge kontsentratsioon) ühe soola lahuses, eriti mis tahes ühevalentse katiooni liig.Juurte areng toimub paremini mitmesoolalahuses. Selles avaldub ioonide antagonism, iga ioon takistab vastastikku teise iooni liigset sissevõtmist juurerakkudesse.Näiteks Ca3+ suurtes kontsentratsioonides pärsib liigset K+, Na+ Mg2+ omastamist ja vastupidi. ioonid K+ ja Na +, K+ ja NH4+, K+ ja Mg2+, NO3- ja H2PO4, Cl- ja H2PO4- jne.
Füsioloogiliselt tasakaalustatud IB taastub kõige kergemini kaltsiumisoolade sisseviimisel lahusesse Kaltsiumi olemasolul lahuses luuakse normaalsed tingimused juurestiku arenguks, seetõttu peaks kunstlikes toitesegudes Ca2+ ülekaalus teistest. ioonid. Eriti halveneb juurte areng ja nende varustamine toitainetega kõrge vesinikioonide kontsentratsiooni korral, st lahuse suurenenud happesusega.Vesinikuioonide kõrge kontsentratsioon lahuses avaldab negatiivset mõju füüsikalis-keemilisele olekule pilusrakkude tsütoplasmast.Välised juurerakud muutuvad limaseks, nende normaalne läbilaskvus on häiritud, juurte kasv ja toitainete omastamine. Happereaktsiooni negatiivne mõju avaldub rohkem teiste katioonide, eriti kaltsiumi puudumisel või puudusel lahuses Kaltsium pärsib H + ioonide sisenemist, seetõttu taluvad taimed kaltsiumi suurenenud kogusega rohkem happeline reaktsioon kui ilma kaltsiumita
Lahuse reaktsioon mõjutab üksikute ioonide taime sisenemise intensiivsust ja ainevahetust.
CaCl2 mõju nisujuurte kasvule lahuse erineva happesuse juures
Happelise reaktsiooniga suureneb anioonide varustatus (koos H + ioonidega), kuid katioonide varustamine on häiritud, taimede toitumine kaltsiumi ja magneesiumiga on häiritud, valgusüntees pärsitud, suhkrute teke taimes. on alla surutud. Aluselise reaktsiooni korral katioonide vool suureneb ja anioonide vool on takistatud. Peamine toitainete varu on mullas erinevate vähelahustuvate ühendite näol, mille omastamiseks on vajalik juurte aktiivne toime mulla tahkele faasile ning tihe kontakt juurte ja mullaosakeste vahel. Taimede elutegevuse käigus eraldub ebemetest keskkonda süsihappegaasi ja mõningaid orgaanilisi happeid, samuti ensüüme ja muid orgaanilisi aineid. Nende eritiste mõjul, mille kontsentratsioon on eriti kõrge juurte otsese kokkupuute tsoonis mullaosakestega, lahustuvad selles sisalduvad mineraalsed fosfori, kaaliumi ja kaltsiumi ühendid, katioonid tõrjutakse lahusesse välja. pinnas imendub ja selle orgaanilistest ühenditest vabaneb fosfor. Toitaineid omastavad taimed kõige aktiivsemalt sellest mullaosast, mis on otseses kokkupuutes juurtega. Seetõttu tagavad kõik juurte paremat arengut soodustavad meetmed (hea mullaharimine, happeliste muldade lupjamine jne) ka mullast saadavate toitainete parima kasutamise taimede poolt. Taimede toitumine toimub tihedas koostoimes keskkonnaga, sealhulgas tohutu hulga erinevate mullas elavate mikroorganismidega. Mikroorganisme on eriti palju risosfääris, s.o selles mullaosas, mis on otseses kokkupuutes juurepinnaga. Kasutades juurerekreeti toidu- ja energiamaterjali allikana, arenevad juurtel ja nende läheduses aktiivselt mikroorganismid ning aitavad kaasa mulla toitainete mobiliseerimisele. Risosfääri ja mulla mikroorganismid mängivad olulist rolli pinnasesse antavate toitainete ja väetiste muundamisel. Mikroorganismid lagundavad mullas ja antavates orgaanilistes väetistes leiduvat orgaanilist ainet, mille tulemusena muudetakse neis sisalduvad toitained taimedele seeditavasse mineraalvormi. Mõned mikroorganismid on võimelised lagundama vähelahustuvaid fosfori ja kaaliumi mineraalühendeid ning muutma need taimedele kättesaadavaks vormiks. Mitmed bakterid, mis assimileerivad õhu molekulaarset lämmastikku, rikastavad mulda lämmastikuga. Huumuse teket mullas seostatakse ka mikroorganismide elulise aktiivsusega. Teatud tingimustel võib mikroorganismide elutegevuse tagajärjel taimede toitumine ja kasv halveneda. Mikroorganismid, nagu taimed, tarbivad lämmastiku- ja tuhaelemente toitumiseks ja keha ülesehitamiseks ehk on taimede konkurendid mineraalide kasutamisel. Mitte kõik mikroorganismid ei ole taimedele kasulikud. Mõned neist eraldavad taimedele mürgiseid aineid või on erinevate haiguste tekitajad. Samuti leidub pinnases mikroobe, mis redutseerivad nitraadid molekulaarseks lämmastikuks (denitrifikaatorid), mille tegevuse tulemusena läheb lämmastik mullast gaasilisel kujul kaduma. Sellega seoses on põllumajanduse üks olulisi ülesandeid soodsate tingimuste loomine kasulike mikroorganismide arenguks ja tingimuste halvenemine kahjulike mikroorganismide arenguks sobivate põllumajandustehnoloogia meetoditega.
Taimede ja toitumistingimuste suhe erinevatel kasvuperioodidel
Erinevatel kasvuperioodidel esitavad taimed keskkonnatingimustele, sealhulgas toitumisele, erinevaid nõudmisi. Taimede lämmastiku, fosfori ja kaaliumi omastamine kasvuperioodil toimub ebaühtlaselt. Eristada tuleb toitumise kriitilist perioodi (kui tarbimise kogust saab piirata, kuid toitainete puudus STO ajal kahjustab järsult taimede kasvu ja arengut) ja maksimaalse imendumise perioodi, mida iseloomustab kõige intuitiivsem toitainete tarbimine.
Võtke arvesse taimede toitainete tarbimise üldisi mustreid kasvuperioodil. Arengu algperioodil tarbivad taimed kõiki toitaineid absoluutselt suhteliselt väikestes kogustes, kuid on väga tundlikud nii nende defitsiidi kui ka ülejäägi suhtes lahuses. Algne kasvuperiood on fosforitoitumise seisukohalt kriitiline. Fosforipuudus varases eas pärsib taimi sedavõrd, et saagikus väheneb järsult isegi järgnevatel perioodidel rikkaliku fosforitoitumise korral. Vähearenenud juurestikuga sünteetiliste protsesside suure intensiivsuse tõttu on noored taimed toitumistingimuste suhtes eriti nõudlikud. Järelikult peaksid sellel perioodil juurepiirkonnas olema toitained kergesti lahustuval kujul, kuid nende kontsentratsioon ei tohiks olla kõrge, kusjuures fosfor on ülekaalus lämmastiku ja kaaliumi suhtes. Kõigi elementide piisava varustatuse tagamine kasvuperioodi algusest on põllukultuuri kujunemiseks hädavajalik. Niisiis, teraviljakultuurides algab juba esimese kolme või nelja lehe leviku perioodil reproduktiivorganite - kõrvade või paanika - munemine ja diferentseerumine. Lämmastiku puudumine sel perioodil, isegi suurenenud toitumise korral, põhjustab seejärel ogade arvu vähenemist paanikas või teraviljas ja saagikuse vähenemise. Taimede kõigi toitainete tarbimine suureneb oluliselt maapealsete elundite – varte ja lehtede – intensiivse kasvu perioodil. Kuivaine kogunemiskiirus võib ületada toitainetega varustatust ning nende suhteline sisaldus taimedes väheneb võrreldes eelmise perioodiga. Kasvuprotsessides on juhtiv roll lämmastikul. Suurenenud lämmastikuga toitumine aitab kaasa vegetatiivsete organite kasvule, võimsa assimilatsiooniaparaadi moodustumisele. Lämmastiku puudumine sel perioodil põhjustab kasvu pärssimist ja seejärel saagikuse ja selle kvaliteedi langust. Õitsemise ajaks ja viljade moodustumise alguseks väheneb enamikul taimedel lämmastikuvajadus, kuid suureneb fosfori ja kaaliumi roll. See on tingitud viimaste füsioloogilisest rollist - nende osalemisest orgaaniliste ühendite sünteesis ja liikumises, energiavahetuses, eriti intensiivselt reproduktiivorganite moodustumisel ja varuainete moodustumisel saagi turustatavas osas. Viljade moodustumise perioodil, kui vegetatiivse massi kasv lõpeb, väheneb järk-järgult kõigi toitainete tarbimine ja seejärel nende varustamine peatub. Orgaanilise aine edasine moodustumine ja muud elutähtsad protsessid tagatakse peamiselt taimes varem kogunenud toitainete taaskasutamise (taaskasutamise) kaudu. Erinevad põllukultuurid erinevad oma suuruse ja toitainete omastamise intensiivsuse poolest kasvuperioodil Kõik teraviljad (v.a mais), lina, kanep, varajane kartul, mõnel köögiviljal on lühike intensiivtoitumise periood – põhiline toitainete kogus kulub ära lühikese aega. Näiteks talirukis omastab juba sügisperioodil 25-30% toitainete üldkogusest, taimede kuivmass ulatub sel perioodil aga vaid 10% lõppsaagist. Suvinisu tarbib 2/3-3/4 toitainete koguhulgast suhteliselt lühikese aja jooksul - torusse sisenemisest kuni lahtri lõpuni (umbes kuu). Keskmise ja hilise valmimisega kartulisordid tarbivad enim toiteaineid IB juulis: selle kuu jooksul imendub saagi lõppsisaldusest ligi 40% lämmastikust, üle 50% fosforist ja 60% kaaliumist. Varaseid kartulisorte iseloomustab veelgi lühem intensiivse toitainete tarbimise periood. Linal on väljendunud mineraalsete toiteelementide maksimaalse tarbimise periood – tärkamise faasist õitsemiseni ja puuvillataimed tarbivad põhilise koguse toitaineid tärkamise algusest kuni kiu massilise moodustumiseni kastides. Mõned taimed, nagu päevalill ja suhkrupeet, saavad toitaineid järk-järgult ja pikemalt, mille omastamine jätkub peaaegu kasvuperioodi lõpuni. Eraldi toitaineid omastavad taimed erineva intensiivsusega: näiteks maisis kulub kõige kiiremini kaalium, seejärel lämmastik ja palju aeglasemalt fosfor. Kaaliumi imendumine lõpeb täielikult panikli moodustumise perioodiga ja lämmastiku imendumine terade moodustumise perioodiga. Fosforivarud on pikemad ja jätkuvad peaaegu kasvuperioodi lõpuni. Kanep omastab esimesel kuul väga intensiivselt lämmastikku ja kaaliumi. Lämmastiku tarnimine on täielikult lõppenud 3 ja kaaliumi - 5 nädala pärast pärast tärkamist, samal ajal kui fosfori intensiivne imendumine jätkub peaaegu kuni kasvuperioodi lõpuni. Ka suhkrupeedi põhitoitainete tarbimine toimub ebaühtlaselt. Esimesel kümnendil pärast tärkamist on P:N:K suhe taimedes 1,0: : 1,5: 1,4. Seejärel muutub see suhe lehtede intensiivse kasvu perioodil lämmastiku ja kaaliumi imendumise suurendamise suunas, moodustades mais 1,0; 2,5: 3,0, juunis - 1,0: 3,0: 3,5, juulis 1,0: 4,0: 4,0. Augustis, kui juured moodustuvad ja neisse koguneb suhkur, muutub nende elementide suhe 1,0 ja 3,6 I: 5,5, st kaaliumi imendumine suureneb eriti tugevalt. Liiga rikkalik lämmastikuga toitumine juurte moodustumise ja sellesse suhkru kogunemise perioodil on ebasoovitav, kuna see stimuleerib latvade kasvu juurekasvu ja suhkru kogunemise arvelt. Sellel perioodil on väga oluline taimede piisav varustamine kaaliumi ja fosforiga. Väetiste andmise süsteemi väljatöötamisel tuleks arvesse võtta üksikute toitainete ebavõrdset kvantitatiivset vajadust ja omastamise intensiivsust taimede poolt. Eriti oluline on luua soodsad tingimused taimede toitumiseks kasvuperioodi algusest ja maksimaalse imendumise perioodidel. See saavutatakse erinevate väetiste andmisviiside kombineerimisega: põhiväetises enne külvi, külvi ajal ja pealisväetisel. Põhiväetise ülesanne on tagada taimede toitmine kogu kasvuperioodi vältel, seetõttu kasutatakse enne külvi enamasti orgaaniliste väetiste täisnormi ja valdav enamus mineraalväetisi. Külviväetist (ridades, aukudesse, pesadesse istutamisel) antakse suhteliselt väikestes annustes, et varustada taimi arengu algperioodil kergesti kättesaadavate toitainete, eeskätt fosforiga. Taimede toitainetega varustamiseks kasvuperioodi kõige kriitilisematel perioodidel kasutatakse lisaks põhi- ja külviväetistele ka väetamist (mõnel juhul märkimisväärne osa väetiste kogunormist, nt taliviljade lämmastik, puuvill jne, saab lisada pealisväetisele). Mõiste, väetiste andmise ja pinnasesse viimise meetodi valik ei sõltu mitte ainult põllukultuuride bioloogiast, toitumisest ja agrotehnoloogiast, vaid ka mulla- ja kliimatingimustest, väetiste tüübist ja vormist. Kohandades taimede toitumistingimusi kasvuperioodide kaupa vastavalt väetistega nende vajadustele, on võimalik otseselt mõjutada saagi suurust ja kvaliteeti.
