Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Екологічна фізіологія рослин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Вологоємкість і водопроникність

У главі 7 було показано, що вода як екологічний чинник в рослинах справляє глибоку і різнобічну дію на багато фізіологічних процесів. Основна кількість необхідної води отримується з ґрунту. Тому серед різних властивостей ґрунтів, важливих для забезпечення життєдіяльності рослин, на перший план висувається їхня вологоємкість і водопроникність.

Водопроникність – це властивість ґрунту як пористого тіла пропускати через себе воду. Вона вимірюється кількістю води, яка проходить через ґрунт на одиницю його поверхні за одиницю часу. Водопроникність ґрунтів залежить від Їхнього механічного складу.

У процесі надходження води в ірунт і її подальшого пересування можна виділити два етапи:

  • 1) поглинання води ґрунтом і проходження її від верхнього шару до шару, насиченого водою;
  • 2) фільтрацію води крізь товщу ґрунту, насиченого водою.

Низька водопроникність притаманна ґрунтам, що містять мало піску і багато фізичної глини. До таких ґрунтів належать глинисті й важкосуглиністі різновиди. Зі збільшенням кількості піску у ґрунті водопроникність його підвищується. Залежить водопроникність і від величини ґрунтових частинок. Чим вони більші, тим більші проміж-

ки між ними, що сприяє кращому стіканню води вниз за ґрунтовим профілем. Тому за наявності в ґрунті великих піщаних частинок він краще пропускає вологу. У глинистому ґрунті порожнечі заповнені вельми дрібними частинками, тому вода тут найчастіше проникає по ходам коренів, тріщинам і т. і.

Протилежним до водопроникності процесом є підняття води уверх за ґрунтовим профілем під дією сил капілярності.

Вологоємкістю ґрунту називають його здатність поглинати й утримувати вологу. Вона також змінюється залежно від механічного складу. У важких глинистих і суглинних ґрунтах утримується велика кількість води, на супіщаних – незначна. Найбільша вологоємкість реєструється у ґрунтів з великою кількістю дрібних частинок. Водоутримувальна сила ґрунту є тим сильнішою, чим більше сумарна поверхня частинок. На піщаних ґрунтах поверхня невисока і вода затримується мало, на глинистих же – навпаки.

У цілому, водопроникність і вологоємкість ґрунтів є важливими екологічними чинниками, що визначають водний режим рослин і тим саме опосередковано впливають на основні фізіологічні процеси.

Аерація ґрунту

Значущим показником є вмісту ґрунтовому повітрі кисню і вуглекислою газу. Вельми важливий кисень, оскільки він забезпечує дихання коренів. Його нестачу, що викликає порушення діяльності кореневих систем, називають гіпоксією, а за повного пригнічення рослин – аноксією. Крім того, аерація ґрунту справляє потужну дію нарізні ґрунтові мікроорганізми і на процес перетворення поживних речовин у фунті. Слід наголосити, що надземні органи рослин безпосередньо не страждають від браку кисню в повітрі, тоді як його дефіцит у ґрунті позначається на рості і продуктивності рослин внаслідок порушення метаболічних зв'язків між коренями з одного боку та листками і стеблами – з іншою.

Вміст повітря у ґрунті коливається значною мірою і лежить в амплітуді віл 0 до 30% (від об'єму фунту). У нормі в фунтовому повітрі має міститися 18-20% кисню. У разі зниження його кількості до 10- 12% порушується нормальний ріст кореня, поглинання води і мінеральних речовин. Є дані про негативну дію вуглекислого газу на поглинання кореневою системою рослин нітратів, фосфатів і іонів амонія.

Аерація ґрунту – один із показників родючості, оскільки вона сприяє росту рослин. Значною мірою аерація ґрунту залежить від ступеня його розпушення. Ущільнення або перезволоження ґрунту ускладнює аерацію і тим самим негативно діє на фізіологічні процеси. На землях сільськогосподарського користування зниження аерації ґрунтів виникає при використанні для обробки ґрунту, посівів і збирання врожаю важкої техніки.

За даними фахівців, на земній кулі від порушення нормальної аерації ґрунтів страждає близько 70% усієї ріллі. Найбільш чутливими культурами до гіпоксії і аноксії є озимі зернові, соя, і деякі види деревних рослин – фруктові, береза, ялина.

В умовах обмеженої аерації мають місце певні морфологічні зміни кореня. Вони коротшають, товщають, не утворюють достатньої кількості кореневих волосків. Коренева система стає поверхневою. У деяких видів рослин в основі пагонів з'являються спеціальні дихальні корені.

Ефективним пристосуванням рослин до низької аерації ґрунтує фізіолого-біохімічні зміни процесу дихання. У цьому разі акцептором електронів в електронно-транспортних ланцюгах є не кисень, а нітрат-іон ΝO3-. Такий тип дихання називається нітратним диханням. Аеробний етап дихання (цикл Кребса) практично перестає функціонувати, тому постачальником енергії у вигляді АТФ є нітратне дихання і гліколіз. В умовах аноксії в рослин починається синтез білків анаеробного стресу, які ще називають білками аноксії. Як правило, це комплекс білків-ферментів, що забезпечують гліколіз.

Важливе значення при зростанні рослин на ґрунтах зі зниженою аерацією має також підвищення концентрації ферменту аміноцик- лопропанкарбосинтази (АЦК-синтетаза), який забезпечує синтез етилену. Етилен активує синтез анаеробних білків-ферментів, під дією яких можуть руйнуватися клітини кори кореня, що полегшує дифузію кисню. Одночасно етилен впливає на ріст стебел, стимулює утворення додаткових коренів, що, у свою чергу, підвищує стійкість рослин до нестачі кисню в ґрунті.

В умовах низької аерації ґрунту для збереження життєздатності кореневих систем важливу роль відіграють надземні частини рослин, у першу чергу листки, від яких формується низхідний рух кисню до коренів. У листопадних дерев у зимовий період аналогічну роль відіграють сочевички на пагонах, які сприяють надходженню кисню до коренів.

Отже, у рослин, що ростуть в умовах перезволоження, стійкість до гіпо- і аноксії досягається комплексом пристосувань, які забезпечують транспорт кисню у корені, а також необхідні метаболічні перебудови.

Абсолютна більшості культурних рослини для формування високого урожаю потребує добре аерованого ґрунту. Іноді підтоплення посіву всього на 2–3 дні призводить до різкого пригнічення рослин. Тому впрактиці сільського господарства здійснюються меліоративні заходи щодо осушення фунтів з низькою аерацією шляхом зниження рівня фунтових вод. Підвищує стійкість культурних рослин до зниження аерації їхня обробка синтетичними цитокінінами, абсцизовою кислотою, хлорхолінхлоридом, внесення підвищених доз нітратних добрив, сульфату марганцю. Розпочато роботу зі створення трансгенних культурних рослин, стійких до низької аерації фунту, шляхом вбудовування в них частин генома дикорослих болотних рослин.

Серед рослин є види, добре адаптовані до фунтів зі зниженою аерацією. Здебільшого це рослини боліт та вологих лугів. З культурних рослин до цієї групи належить рис. Адаптація до зниженої аерації у цієї групи рослин досягається шляхом підтримання високого вмісту кисню у клітинах кореня, іноді за рахунок розвитку так званого повітряного коріння, а також завдяки здатності підтримувати метаболізм при зниженому вмісті кисню в клітинах. Характерною рисою таких рослин є розвиток особливої тканини – аеренхіми, частка якої може становити до 50% об'єму кореня. Аеренхіма містить запас повітря, підтримуючи конценфацію кисню на оптимальному рівні.

 
<<   ЗМІСТ   >>