อินทรียวัตถุของพืช การดูดซึมสารของพืช อิทธิพลของสภาวะแวดล้อมและจุลินทรีย์ที่มีต่อการดูดซึมธาตุอาหารของพืช

องค์ประกอบทางเคมีและธาตุอาหารพืช

พืชที่สูงขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิต autotrophic นั่นคือพวกมันสังเคราะห์สารอินทรีย์ด้วยค่าใช้จ่ายของสารประกอบแร่ในขณะที่สัตว์และจุลินทรีย์ส่วนใหญ่มีลักษณะโภชนาการแบบเฮเทอโรโทรฟิค - การใช้สารอินทรีย์ที่สังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตอื่นก่อนหน้านี้ การสะสมของวัตถุแห้งของพืชเกิดขึ้นเนื่องจากการดูดซึมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านทางใบ (ที่เรียกว่า "โภชนาการทางอากาศ") และธาตุน้ำไนโตรเจนและเถ้า - จากดินผ่านทางราก ("โภชนาการของราก")

ขับเคลื่อนด้วยอากาศ

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการหลักที่นำไปสู่การก่อตัวของอินทรียวัตถุในพืช ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พลังงานแสงอาทิตย์ในส่วนสีเขียวของพืชที่มีคลอโรฟิลล์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี ซึ่งใช้ในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ในขั้นตอนของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาของการสลายตัวของน้ำจะเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและการก่อตัวของสารประกอบที่อุดมด้วยพลังงาน (ATP) และผลิตภัณฑ์ที่ลดลง สารประกอบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่มืดต่อไปในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตและสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ จาก CO 2

ด้วยการก่อตัวของคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว (เฮกโซส) เป็นผลิตภัณฑ์ สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดจะเป็นดังนี้:

โดยการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมจากคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวในพืช ทำให้เกิดคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนขึ้น เช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์ที่ปราศจากไนโตรเจนอื่นๆ การสังเคราะห์กรดอะมิโนโปรตีนและสารประกอบอินทรีย์ไนโตรเจนอื่น ๆ ในพืชนั้นดำเนินการโดยค่าใช้จ่ายของสารประกอบแร่ของไนโตรเจน (รวมถึงฟอสฟอรัสและกำมะถัน) และผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของเมแทบอลิซึม - การสังเคราะห์และการสลายตัว - คาร์โบไฮเดรต การก่อตัวของสารอินทรีย์เชิงซ้อนต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นพืชจะใช้พลังงานที่สะสมในรูปของพันธะฟอสเฟตพลังงานสูงของ ATP (และสารประกอบพลังงานสูงอื่นๆ) ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและปล่อยออกมาระหว่างออกซิเดชัน - ในกระบวนการหายใจ - ของสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ สารประกอบ

ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการสะสมของวัตถุแห้งขึ้นอยู่กับแสงสว่าง ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ การให้น้ำและแร่ธาตุอาหารแก่พืช

ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจะดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศผ่านทางใบ มีเพียงส่วนน้อยของ CO 2 เท่านั้น (มากถึง 5% ของการบริโภคทั้งหมด) พืชสามารถดูดซึมได้ทางราก พืชสามารถดูดซับกำมะถันในรูปของ SO 2 ผ่านทางใบได้ จากบรรยากาศตลอดจนธาตุไนโตรเจนและเถ้าจากสารละลายที่เป็นน้ำในระหว่างการให้อาหารทางใบของพืช อย่างไรก็ตามใน ร่างกายทางใบ ธาตุอาหารคาร์บอนส่วนใหญ่จะถูกส่งผ่านทางใบ และทางหลักที่ธาตุน้ำ ไนโตรเจน และเถ้าเข้าสู่พืชคือสารอาหารทางราก

โภชนาการของราก

ธาตุไนโตรเจนและเถ้าถูกดูดซับจากดินโดยพื้นผิวของระบบรากของพืชในรูปของไอออน (แอนไอออนและไอออนบวก) ดังนั้น ไนโตรเจนสามารถดูดซึมได้ในรูปของประจุลบ NO 3 และไอออนบวก NH 4 + (พืชตระกูลถั่วเท่านั้นที่สามารถดูดซึมไนโตรเจนโมเลกุลของบรรยากาศในสิ่งมีชีวิตร่วมกับแบคทีเรียก้อนกลม) ฟอสฟอรัสและกำมะถัน - ในรูปของแอนไอออนของฟอสฟอริกและ กรดกำมะถัน - H 2 PO 4 - และ SO 4 2-, โพแทสเซียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, โซเดียม, เหล็ก - ในรูปของไอออนบวก K +, Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+ และธาตุ - ใน รูปแบบของประจุลบหรือไอออนบวกที่สอดคล้องกัน

พืชดูดกลืนไอออนไม่เพียงแต่จากสารละลายในดินเท่านั้น แต่ยังดูดซับไอออนจากคอลลอยด์ด้วย ยิ่งไปกว่านั้น พืชกระตือรือร้น (เนื่องจากความสามารถในการละลายของสารคัดหลั่งจากราก รวมถึงกรดคาร์บอนิก กรดอินทรีย์ และกรดอะมิโน) ทำหน้าที่ในเฟสของแข็งของดิน เปลี่ยนสารอาหารที่จำเป็นให้อยู่ในรูปแบบที่เข้าถึงได้

ระบบรากของพืชและความสามารถในการดูดซึม

พลังของระบบราก โครงสร้าง และธรรมชาติของการกระจายตัวในดินในพืชชนิดต่างๆ นั้นแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ก็เพียงพอแล้วที่จะเปรียบเทียบรากผักกาดหอมที่ด้อยพัฒนาซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีกับระบบรากของกะหล่ำปลี มันฝรั่ง หรือมะเขือเทศ เพื่อเปรียบเทียบปริมาตรของดินที่ปกคลุมรากของพืชเช่นหัวไชเท้าและหัวบีตน้ำตาล ส่วนที่ใช้งานของรากเนื่องจากการดูดซึมแร่ธาตุอาหารจากดินจะแสดงโดยรากที่เติบโต เมื่อแต่ละรากเติบโตขึ้น ส่วนบนของรากจะหนาขึ้น ปกคลุมด้วยเนื้อเยื่อคอร์กี้ด้านนอก และสูญเสียความสามารถในการดูดซับสารอาหาร

การเจริญเติบโตของรากเกิดขึ้นที่ปลายสุดซึ่งได้รับการปกป้องโดยฝาครอบราก ใกล้กับส่วนปลายของรากจะมีโซนของเซลล์เนื้อเยื่อที่แบ่งตัว เหนือขึ้นไปมีโซนส่วนขยายซึ่งพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของปริมาตรเซลล์และการก่อตัวของแวคิวโอลกลางในตัวพวกมัน ความแตกต่างของเนื้อเยื่อเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของโฟลเอมซึ่งเป็นส่วนที่ลงมาจากระบบนำหลอดเลือดของพืช ซึ่งอินทรียสารเคลื่อนที่จากอวัยวะบนดินไปสู่ราก ที่ระยะ 1-3 มม. จากปลายรากที่กำลังเติบโตจะมีโซนของการก่อตัวของขนราก ในโซนนี้ การก่อตัวของส่วนขึ้นของระบบตัวนำ xylem ก็เสร็จสมบูรณ์เช่นกัน น้ำ (รวมถึงส่วนหนึ่งของไอออนที่ถูกดูดซับและสารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ขึ้นในราก) จะเคลื่อนจากรากไปยังส่วนเหนือพื้นดินของพืช

ขนรากเป็นผลพลอยได้ของเซลล์ชั้นนอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-72 ไมครอนและความยาว 80 ถึง 1,500 ไมครอน จำนวนของรากผมถึงหลายร้อยต่อมิลลิเมตรของผิวรากในโซนนี้ เนื่องจากการก่อตัวของขนรากทำให้พื้นผิวของระบบรากที่ใช้งานอยู่สามารถดูดซับสารอาหารซึ่งสัมผัสกับดินได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลายสิบเท่า (ตารางที่ 1)

อิทธิพลของระบบรากขยายไปถึงดินปริมาณมากเนื่องจากการเจริญเติบโตของรากอย่างต่อเนื่องและการต่ออายุของขนราก ขนรากเก่า (อายุขัยของรากขนแต่ละเส้นมีอายุหลายวัน) ตายไป และขนรากใหม่จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในส่วนอื่น ๆ ของรากที่กำลังเติบโต ในส่วนของรากที่ขนรากหลุดร่วง ผิวจะจุก การไหลของน้ำและการดูดซึมธาตุอาหารจากดินผ่านได้จำกัด อัตราการเจริญเติบโตของรากในพืชไร่ประจำปีสามารถสูงถึง 1 ซม. ต่อวัน รากอ่อนที่กำลังเติบโตจะดึงไอออนที่จำเป็นออกจากสารละลายดินในระยะไม่เกิน 20 มม. จากตัวมันเอง และไอออนที่ดินดูดซึมได้สูงถึง 2-8 มม.

เมื่อรากเติบโตขึ้นจึงมีการเคลื่อนไหวเชิงพื้นที่อย่างต่อเนื่องของโซนการดูดซึมที่ใช้งานอยู่ในดิน ในขณะเดียวกันก็สังเกตเห็นปรากฏการณ์ของ chemotropism ซึ่งสาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่าระบบรากของพืชเติบโตอย่างเข้มข้นในทิศทางของตำแหน่งของสารอาหารที่มีอยู่ (chemotropism เชิงบวก) หรือการเจริญเติบโตของมันจะถูกยับยั้งในโซนของ ความเข้มข้นของเกลือสูงไม่เอื้ออำนวยต่อพืช (chemotropism เชิงลบ) ตามกฎแล้วการขาดธาตุอาหารพืชในรูปแบบที่เข้าถึงได้ทำให้เกิดการก่อตัวของรากที่ค่อนข้างใหญ่มากกว่าระดับแร่ธาตุอาหารสูง

การดูดซึมไอออนจะเข้มข้นที่สุดในบริเวณการก่อตัวของขนราก และไอออนที่เข้ามาจะเคลื่อนจากที่นี่ไปยังอวัยวะทางอากาศของพืช ควรสังเกตว่ารากไม่ได้เป็นเพียงอวัยวะสำหรับการดูดซึมเท่านั้น แต่ยังสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์แต่ละชนิด รวมทั้งกรดอะมิโนและโปรตีนด้วย ส่วนหลังนี้ใช้เพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมที่สำคัญและกระบวนการเจริญเติบโตของระบบรากเอง และยังถูกขนส่งบางส่วนไปยังอวัยวะเหนือพื้นดิน

การดูดซึมธาตุอาหารของพืชทางราก

เนื่องจากแรงดูดที่เกิดขึ้นเมื่อความชื้นระเหยผ่านปากใบและการสูบน้ำของราก ไอออนของเกลือแร่ในสารละลายดินพร้อมกับน้ำที่ไหลบ่าสามารถเข้าสู่ช่องว่างระหว่างเซลล์และรูขุมขนที่เป็นโพรงได้ ของเยื่อหุ้มเซลล์ของรากอ่อน จากนั้นจะถูกส่งไปยังส่วนทางอากาศของพืชผ่านไซเล็ม ซึ่งเป็นส่วนขึ้นของระบบท่อนำหลอดเลือดซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่ตายแล้วโดยไม่มีการแบ่งส่วน ปราศจากเนื้อหาที่มีชีวิต อย่างไรก็ตาม ภายในเซลล์ที่มีชีวิตของราก (เช่นเดียวกับอวัยวะเหนือพื้นดิน) ซึ่งมีเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมแบบกึ่งซึมผ่านได้ด้านนอก ไอออนที่ดูดซับและเคลื่อนย้ายด้วยน้ำสามารถแทรกซึม "แบบพาสซีฟ" ได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม เฉพาะตามระดับความเข้มข้นเท่านั้น จาก สูงขึ้นไปต่ำเนื่องจากกระบวนการแพร่หรือด้วยศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสม (เป็นลบสำหรับไอออนบวกและเป็นบวกสำหรับประจุลบ) บนพื้นผิวด้านในของเมมเบรนเมื่อเทียบกับสารละลายด้านนอก

ในเวลาเดียวกัน เป็นที่ทราบกันดีว่าความเข้มข้นของไอออนแต่ละตัวในน้ำนมของเซลล์ เช่นเดียวกับใน apiary ของพืช (ที่ขนส่งไปตามไซเลมจากรากไปยังอวัยวะเหนือพื้นดิน) ส่วนใหญ่มักจะสูงกว่าใน สารละลายดิน ในกรณีนี้ การดูดซึมสารอาหารของพืชจะต้องเกิดขึ้นสวนทางกับความเข้มข้นของเกรเดียนต์ และเป็นไปไม่ได้เนื่องจากการแพร่

พืชดูดซับทั้งไอออนบวกและไอออนพร้อมกัน ในกรณีนี้ ไอออนแต่ละตัวจะเข้าสู่พืชในอัตราส่วนที่แตกต่างจากที่มีอยู่ในสารละลายดินโดยสิ้นเชิง ไอออนบางตัวถูกดูดซับโดยรากในปริมาณที่มากขึ้น ส่วนไอออนอื่นๆ - ในปริมาณที่น้อยกว่าและในอัตราที่ต่างกัน แม้ที่ความเข้มข้นเดียวกันในสารละลายโดยรอบ เห็นได้ชัดว่าการดูดซึมแบบพาสซีฟซึ่งขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การแพร่กระจายและการออสโมซิสนั้นไม่สามารถมีความสำคัญในธาตุอาหารพืชซึ่งมีลักษณะการคัดเลือกที่เด่นชัด

การศึกษาโดยใช้อะตอมที่ติดฉลากยังแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการดูดซึมสารอาหารและการเคลื่อนที่ต่อไปในพืชนั้นเกิดขึ้นในอัตราที่สูงกว่าที่เป็นไปได้หลายร้อยเท่า เนื่องจากการแพร่กระจายและการขนส่งแบบพาสซีฟผ่านระบบท่อลำเลียงด้วยกระแสน้ำ

นอกจากนี้ ไม่มีการพึ่งพาโดยตรงของการดูดซึมสารอาหารของรากพืชกับความเข้มของการคายน้ำ ปริมาณของการดูดซึมและความชื้นที่ระเหย

ทั้งหมดนี้เป็นการยืนยันตำแหน่งที่การดูดซึมสารอาหารของพืชไม่ได้ดำเนินการเพียงแค่การดูดซับสารละลายดินโดยรากพร้อมกับเกลือที่มีอยู่ในนั้น แต่เป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาที่ใช้งานซึ่งเชื่อมโยงกับความสัมพันธุ์อย่างแยกไม่ออกกับกิจกรรมที่สำคัญของ รากและอวัยวะส่วนเหนือดินของพืชด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ และเมแทบอลิซึมของสารและต้องการพลังงาน

แผนผังขั้นตอนการรับแบตเตอรี่เข้า ระบบรากพืชมีลักษณะเช่นนี้

ไอออนของเกลือแร่เคลื่อนตัวจากสารละลายดินด้วยกระแสน้ำไปยังพื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมของขนรากและเซลล์ด้านนอกของรากอ่อน

ผนังเซลล์มีรูพรุนหรือช่องทางค่อนข้างใหญ่และไอออนซึมผ่านได้ง่าย นอกจากนี้ ผนังเซลลูโลส-เพคตินยังมีความสามารถในการดูดซับสูง ดังนั้นในช่องว่างของช่องเยื่อหุ้มเซลล์และช่องว่างระหว่างเซลล์ ไอออนจากสารละลายดินไม่เพียงแต่เคลื่อนที่อย่างอิสระแต่ยังมีสมาธิอีกด้วย ที่นี่เหมือนเดิมมีการสร้างแหล่งไอออนของเกลือแร่ชนิดหนึ่งสำหรับการเข้าสู่เซลล์ในภายหลัง

ขั้นตอนแรกของการเข้าคือการดูดซับ (การดูดซับ) ของไอออนที่ผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิด 2 ชั้น ซึ่งระหว่างโมเลกุลของโปรตีนจะฝังตัวอยู่ เนื่องจากโครงสร้างแบบโมเสก แต่ละส่วนของเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมจึงมีประจุลบและประจุบวก เนื่องจากไอออนบวกและไอออนที่จำเป็นต่อพืชสามารถถูกดูดซับจากสภาพแวดล้อมภายนอกไปพร้อม ๆ กันเพื่อแลกกับไอออนอื่น ๆ

การแลกเปลี่ยนไอออนบวกและไอออนในพืชสามารถเป็นไอออน H + และ OH - เช่นเดียวกับ H + และ HCO -3 ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของกรดคาร์บอนิกที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจ

การดูดซับไอออนบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมนั้นมีลักษณะการแลกเปลี่ยนและไม่ต้องการพลังงาน ไม่เพียง แต่ไอออนของสารละลายดินเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยน แต่ยังรวมถึงไอออนที่คอลลอยด์ของดินดูดซับด้วย เนื่องจากการดูดซึมโดยพืชของไอออนที่มีสารอาหารที่จำเป็นความเข้มข้นของพวกมันในบริเวณที่สัมผัสโดยตรงกับขนรากจะลดลง สิ่งนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการกำจัดไอออนที่คล้ายกันจากสถานะที่ดินดูดซับไปสู่สารละลายดิน (เพื่อแลกเปลี่ยนกับไอออนอื่น ๆ )

การขนส่งไอออนที่ถูกดูดซับจากด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมไปยังด้านในโดยเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้นและเทียบกับศักย์ไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้พลังงานที่จำเป็น กลไกของการสูบน้ำแบบ "แอคทีฟ" นั้นซับซ้อนมาก มันดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของ "พาหะ" พิเศษและปั๊มไอออนที่เรียกว่าซึ่งมีหน้าที่สำคัญคือโปรตีนที่มีกิจกรรม ATPase การขนส่งแบบแอคทีฟเข้าสู่เซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของไอออนบางตัวที่มีสารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชนั้นสัมพันธ์กับการขนส่งแบบสวนทางกับไอออนอื่นๆ ที่อยู่ในเซลล์ในปริมาณที่มากเกินไปตามหน้าที่

ขั้นตอนเริ่มต้นของการดูดซึมสารอาหารของพืชจากสารละลายดิน - การดูดซับไอออนบนพื้นผิวที่ดูดซับของราก - จะได้รับการปรับปรุงใหม่อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากไอออนที่ถูกดูดซับจะเคลื่อนที่ภายในเซลล์รากอย่างต่อเนื่อง

ไอออนที่เข้าสู่เซลล์ไม่เปลี่ยนแปลงหรืออยู่ในรูปของการขนส่งสารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์ในราก ย้ายไปยังอวัยวะเหนือพื้นดิน - ลำต้นและใบ ไปยังสถานที่ที่มีการดูดซึมอย่างเข้มข้นที่สุด การขนส่งสารอาหารจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์จะดำเนินการตามพลาสโมเดสมาตาซึ่งเชื่อมต่อไซโตพลาสซึมของเซลล์พืชเข้าสู่ระบบเดียว - ที่เรียกว่าซิมพลาสต์ เมื่อเคลื่อนที่ไปตามซิมพลาสต์ ไอออนและสารเมแทบอไลต์บางส่วนสามารถถูกปลดปล่อยเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์และเคลื่อนที่อย่างเฉื่อยชาไปยังจุดที่มีการดูดซึมโดยมีน้ำไหลผ่านไซเลมสูงขึ้น

การดูดซึมทางรากและการขนส่งสารอาหารมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการเมแทบอลิซึมและพลังงานในสิ่งมีชีวิตของพืช โดยกิจกรรมที่สำคัญและการเจริญเติบโตของอวัยวะและรากที่อยู่เหนือดิน

กระบวนการหายใจเป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับการดูดซึมแร่ธาตุอาหาร นี่คือสาเหตุของความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างความเข้มของการดูดซึมสารอาหารของพืชและความเข้มของการหายใจของราก ด้วยการเสื่อมสภาพของการเจริญเติบโตของรากและการยับยั้งการหายใจ (โดยขาดออกซิเจนในสภาวะที่มีการเติมอากาศไม่ดีหรือความชื้นในดินมากเกินไป) การดูดซึมสารอาหารจะถูก จำกัด อย่างมาก

สำหรับการเจริญเติบโตตามปกติและการหายใจของรากจำเป็นต้องมีวัสดุพลังงานที่คงที่ให้กับพวกมัน - ผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสง (คาร์โบไฮเดรตและสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ) จากอวัยวะเหนือพื้นดิน เมื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงลดลงการก่อตัวและการเคลื่อนที่ของการดูดซึมไปยังรากจะลดลงซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญแย่ลงและการดูดซึมสารอาหารจากดินลดลง

การเลือกดูดซับไอออนโดยพืช ปฏิกิริยาทางสรีรวิทยาของเกลือ

สารอาหารต่างๆ ถูกนำมาใช้ในระดับที่แตกต่างกันไปในกระบวนการเมแทบอลิซึมภายในเซลล์ในพืชเพื่อการสังเคราะห์สารอินทรีย์และการสร้างอวัยวะและเนื้อเยื่อใหม่ สิ่งนี้กำหนดปริมาณไอออนแต่ละตัวที่ไม่เท่ากันไปยังรากและการดูดซึมโดยพืช เข้าสู่พืชมากขึ้นจากดินของไอออนที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์สำหรับการสร้างเซลล์เนื้อเยื่อและอวัยวะใหม่

หากมี NH 4 Cl อยู่ในสารละลาย พืชจะดูดซับ NH 4 + ไอออนบวกอย่างเข้มข้นและในปริมาณมาก (เพื่อแลกกับไฮโดรเจนไอออน) เนื่องจากพวกมันถูกใช้เพื่อสังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีน ในเวลาเดียวกัน พืชต้องการ Cl-ion ในปริมาณเล็กน้อย ดังนั้นการดูดซึมจะถูกจำกัด ในกรณีนี้ H + และ Cl - ไอออน (กรดไฮโดรคลอริก) จะสะสมในสารละลายดิน กรดจะเกิดขึ้น หากสารละลายมี NaNO 3 พืชจะดูดซับ NO 3 - แอนไอออนในปริมาณมากและเร็วกว่า เพื่อแลกกับ HCO 3 - แอนไอออน ไอออน Na + และ HCO 3 - (NaHCO 3) จะสะสมอยู่ในสารละลายและจะถูกทำให้เป็นด่าง

การเลือกดูดซึมแคตไอออนและแอนไอออนของพืชจากองค์ประกอบของเกลือจะเป็นตัวกำหนดความเป็นกรดทางสรีรวิทยาหรือความเป็นด่างทางสรีรวิทยา

เกลือจากองค์ประกอบที่ไอออนถูกดูดซับในปริมาณที่มากกว่าไอออนบวก - NaNO 3, KNO 3, Ca (NO 3) 2 - และเป็นผลให้สารละลายเป็นด่างเกิดขึ้นจะเป็นด่างทางสรีรวิทยา

เกลือซึ่งพืชดูดซับไอออนบวกในปริมาณที่มากกว่าไอออน - NH 4 Cl, (NH 4) 2 SO 4, (NH 4) 2 CO 3, KCl, K 2 SO 4 - และเป็นผลให้กรดของ สารละลายที่เกิดขึ้นมีสภาพเป็นกรดทางสรีรวิทยา

ปฏิกิริยาทางสรีรวิทยาของเกลือที่ใช้เป็น ปุ๋ยแร่ต้องคำนึงถึงเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพในสภาพการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชผล

อิทธิพลของสภาวะแวดล้อมและจุลินทรีย์ที่มีต่อการดูดซึมธาตุอาหารของพืช

การดูดซึมสารอาหารของพืชในระดับมากขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของดิน - ปฏิกิริยาและความเข้มข้นของสารละลายดิน, อุณหภูมิ, การเติมอากาศ, ความชื้น, เนื้อหาของสารอาหารที่มีอยู่ในดิน, ระยะเวลาและความเข้มของแสง และสภาพแวดล้อมอื่นๆ การให้สารอาหารแก่พืชจะลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อดินมีการเติมอากาศไม่ดี อุณหภูมิต่ำ ความชื้นในดินมากเกินไปหรือขาดอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยาของสารละลายในดิน ความเข้มข้นและอัตราส่วนของเกลือในดินนั้นมีอิทธิพลอย่างมากต่อการจัดหาสารอาหาร ด้วยเกลือที่มีความเข้มข้นมากเกินไปในสารละลายดิน (เช่น ในดินเค็ม) การดูดซึมน้ำและสารอาหารของพืชจะช้าลงอย่างรวดเร็ว

รากพืชมีความสามารถในการดูดซึมสูงมากและสามารถดูดซึมสารอาหารจากสารละลายที่เจือจางสูงได้

อัตราส่วนของเกลือในสารละลายสมดุลทางสรีรวิทยาก็มีความสำคัญต่อการพัฒนารากตามปกติ สารละลายที่สมดุลทางสรีรวิทยาคือสารละลายที่สารอาหารแต่ละชนิดอยู่ในอัตราส่วนที่พืชนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด สารละลายที่แทนด้วยเกลือใดเกลือหนึ่งจะไม่สมดุลทางสรีรวิทยา

ความเด่นข้างเดียว (ความเข้มข้นสูง) ในสารละลายของเกลือ 1 ชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไอออนบวกชนิดโมโนวาเลนต์ที่มากเกินไป มีผลเสียต่อพืช การพัฒนาของรากจะเกิดขึ้นได้ดีขึ้นในสารละลายหลายเกลือ การเป็นปรปักษ์กันของไอออนนั้นปรากฏอยู่ในนั้นแต่ละไอออนจะป้องกันไม่ให้ไอออนอื่นเข้าสู่เซลล์รากมากเกินไป ตัวอย่างเช่น Ca 2+ ที่ความเข้มข้นสูงจะยับยั้งปริมาณ K +, Na + หรือ Mg 2+ ที่มากเกินไป และในทางกลับกัน ไอออน K + และ Na +, K + และ NH 4 +, K + และ NH 4 + Mg 2+, NO 3 - และ H 2 PO 4, Cl - และ H 2 PO 4 - และอื่น ๆ

ความสมดุลทางสรีรวิทยาจะคืนค่าได้ง่ายที่สุดเมื่อใส่เกลือแคลเซียมเข้าไปในสารละลาย เมื่อมีแคลเซียมในสารละลาย สภาวะปกติจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการพัฒนาระบบราก ดังนั้นในการผสมสารอาหารเทียม Ca 2+ ควรมีชัยเหนือไอออนอื่น

การพัฒนาของรากและการจัดหาสารอาหารให้กับพวกมันนั้นบกพร่องอย่างรุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ไฮโดรเจนไอออนที่มีความเข้มข้นสูงเช่น ด้วยความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของสารละลาย ไฮโดรเจนไอออนที่มีความเข้มข้นสูงในสารละลายมีผลเสียต่อสถานะทางเคมีกายภาพของไซโตพลาสซึมของเซลล์ราก เซลล์ชั้นนอกของรากกลายเป็นเยื่อเมือก ความสามารถในการซึมผ่านปกติของพวกมันถูกรบกวน การเจริญเติบโตของรากและการดูดซึมสารอาหารของพวกมันจะลดลง ผลเสียของปฏิกิริยากรดจะเด่นชัดมากขึ้นในกรณีที่ไม่มีหรือขาดไอออนบวกอื่น ๆ โดยเฉพาะแคลเซียม ในสารละลาย แคลเซียมขัดขวางการเข้ามาของไอออน H + ดังนั้น ด้วยปริมาณแคลเซียมที่เพิ่มขึ้น พืชจึงสามารถทนต่อ มีปฏิกิริยาเป็นกรดมากกว่าไม่มีแคลเซียม

ปฏิกิริยาของสารละลายส่งผลต่อความเข้มของการป้อนไอออนแต่ละตัวเข้าสู่พืชและเมแทบอลิซึม เมื่อเกิดปฏิกิริยาที่เป็นกรด ปริมาณของแอนไอออนจะเพิ่มขึ้น (ร่วมกับ H + ไอออน) แต่ปริมาณของไอออนบวกจะถูกขัดขวาง สารอาหารของพืชที่มีแคลเซียมและแมกนีเซียมจะหยุดชะงัก การสังเคราะห์โปรตีนจะถูกยับยั้ง และการก่อตัวของน้ำตาลในพืช ถูกระงับ ด้วยปฏิกิริยาอัลคาไลน์ การไหลของไอออนบวกจะเพิ่มขึ้นและขัดขวางการไหลของประจุลบ

สารอาหารหลักอยู่ในดินในรูปของสารประกอบที่ละลายได้น้อยหลายชนิด ซึ่งการดูดซึมนั้นต้องอาศัยการทำงานของรากในเฟสของแข็งของดินและการสัมผัสใกล้ชิดระหว่างรากกับอนุภาคดิน ในกระบวนการชีวิตของพืช รากจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกรดอินทรีย์บางชนิด ตลอดจนเอนไซม์และสารอินทรีย์อื่นๆ ออกสู่สิ่งแวดล้อม ภายใต้อิทธิพลของสารคัดหลั่งเหล่านี้ความเข้มข้นสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตสัมผัสโดยตรงของรากกับอนุภาคดิน, สารประกอบแร่ของฟอสฟอรัส, โพแทสเซียมและแคลเซียมที่มีอยู่ในนั้นจะถูกละลาย, ไอออนบวกจะถูกแทนที่ในสารละลายจาก สถานะที่ดินดูดซับไว้และฟอสฟอรัสจะถูกปลดปล่อยจากสารประกอบอินทรีย์

สารอาหารส่วนใหญ่ถูกดูดซึมโดยพืชจากส่วนนั้นของดินที่สัมผัสโดยตรงกับราก ดังนั้น มาตรการทั้งหมดที่ส่งเสริมการพัฒนาที่ดีขึ้นของราก (การไถพรวนที่ดี การใส่ปูนในดินที่เป็นกรด ฯลฯ) ยังรับประกันว่าพืชจะใช้สารอาหารจากดินได้ดีที่สุด

ธาตุอาหารพืชมีปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสิ่งแวดล้อมรวมถึงจุลินทรีย์ต่าง ๆ จำนวนมากที่อาศัยอยู่ในดิน จำนวนจุลินทรีย์สูงเป็นพิเศษในไรโซสเฟียร์ ในส่วนของดินที่สัมผัสโดยตรงกับพื้นผิวของราก การใช้สารคัดหลั่งจากรากเป็นแหล่งอาหารและพลังงาน จุลินทรีย์จะพัฒนาอย่างแข็งขันบนรากและบริเวณใกล้เคียง และนำไปสู่การระดมธาตุอาหารในดิน

จุลินทรีย์ไรโซสเฟียร์และดินมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนสารอาหารและปุ๋ยที่ใช้กับดิน จุลินทรีย์ย่อยสลายอินทรียวัตถุในดินและใช้ปุ๋ยอินทรีย์ซึ่งเป็นผลมาจากสารอาหารที่มีอยู่ในพวกมันจะถูกแปลงเป็นแร่ธาตุที่ย่อยได้สำหรับพืช จุลินทรีย์บางชนิดสามารถย่อยสลายสารประกอบแร่ธาตุฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่ละลายได้น้อยและเปลี่ยนให้อยู่ในรูปที่พืชใช้ได้ แบคทีเรียจำนวนหนึ่งที่ดูดกลืนโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศ ทำให้ดินมีไนโตรเจนมากขึ้น การก่อตัวของซากพืชในดินยังเกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ โภชนาการและการเจริญเติบโตของพืชอาจเสื่อมลงได้ จุลินทรีย์ เช่น พืช ใช้ธาตุไนโตรเจนและเถ้าเพื่อโภชนาการและสร้างร่างกายของพวกมัน เช่น เป็นคู่แข่งของพืชในการใช้แร่ธาตุ ไม่ใช่จุลินทรีย์ทั้งหมดที่มีประโยชน์ต่อพืช บางชนิดปล่อยสารที่เป็นพิษต่อพืชหรือเป็นสาเหตุของโรคต่างๆ นอกจากนี้ยังมีจุลินทรีย์ในดินที่ลดไนเตรตให้เป็นโมเลกุลไนโตรเจน (ตัวดีไนตริไฟเออร์) อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของพวกมัน ไนโตรเจนจะสูญเสียไปจากดินในรูปของก๊าซ

ในเรื่องนี้หนึ่งในภารกิจที่สำคัญของการเกษตรคือการสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการพัฒนาจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์และการเสื่อมสภาพของเงื่อนไขในการพัฒนาสิ่งที่เป็นอันตรายด้วยวิธีการที่เหมาะสมของเทคโนโลยีการเกษตร

อัตราส่วนของพืชต่อสภาวะทางโภชนาการในช่วงการเจริญเติบโตต่างๆ

ในช่วงเวลาต่างๆ ของการเจริญเติบโต พืชต้องการสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงสารอาหารด้วย การดูดซึมไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมของพืชในช่วงฤดูปลูกนั้นไม่สม่ำเสมอ

จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างช่วงเวลาวิกฤตของโภชนาการ (เมื่อปริมาณการบริโภคสามารถจำกัดได้ แต่การขาดสารอาหารในเวลานี้ทำให้การเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชลดลงอย่างรวดเร็ว) และช่วงเวลาของการดูดซึมสูงสุด ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ การบริโภคสารอาหารอย่างเข้มข้นที่สุด

พิจารณารูปแบบทั่วไปในการบริโภคสารอาหารของพืชในช่วงฤดูปลูก ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา พืชกินสารอาหารทั้งหมดในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย แต่มีความไวต่อทั้งการขาดและส่วนเกินในสารละลาย

ช่วงแรกของการเจริญเติบโตมีความสำคัญในแง่ของสารอาหารฟอสฟอรัส การขาดฟอสฟอรัสตั้งแต่อายุยังน้อยขัดขวางพืชอย่างมากจนผลผลิตลดลงอย่างรวดเร็วแม้จะมีสารอาหารที่มีฟอสฟอรัสมากมายในช่วงเวลาต่อมา (ตารางที่ 3)

เนื่องจากกระบวนการสังเคราะห์ที่มีความเข้มสูงพร้อมระบบรากที่ด้อยพัฒนา ต้นอ่อนจึงต้องการสภาวะทางโภชนาการเป็นพิเศษ ดังนั้น ในบริเวณรากในช่วงเวลานี้ สารอาหารควรอยู่ในรูปแบบที่ละลายได้ง่าย แต่ความเข้มข้นของสารอาหารไม่ควรสูง โดยจะมีฟอสฟอรัสมากกว่าไนโตรเจนและโพแทสเซียม การจัดหาองค์ประกอบทั้งหมดในระดับที่เพียงพอตั้งแต่ต้นฤดูปลูกเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของพืชผล ดังนั้นในธัญพืชธัญพืชในช่วงระยะเวลาของการติดตั้งใบสามหรือสี่ใบแรกการวางและความแตกต่างของอวัยวะสืบพันธุ์ - หูหรือช่อเริ่มต้นขึ้น การขาดไนโตรเจนในช่วงเวลานี้แม้จะมีสารอาหารเพิ่มขึ้น แต่ก็ทำให้จำนวนดอกย่อยในช่อหรือหนามลดลงและผลผลิตลดลง

การบริโภคสารอาหารทั้งหมดของพืชเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในช่วงที่มีการเจริญเติบโตอย่างเข้มข้นของอวัยวะเหนือพื้นดิน - ลำต้นและใบ อัตราการสะสมของวัตถุแห้งสามารถแซงหน้าปริมาณสารอาหาร และปริมาณสัมพัทธ์ในพืชลดลงเมื่อเทียบกับช่วงก่อนหน้า บทบาทนำในกระบวนการเติบโตเป็นของไนโตรเจน โภชนาการไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นมีส่วนช่วยในการเจริญเติบโตของอวัยวะพืช การก่อตัวของเครื่องมือการดูดซึมที่ทรงพลัง การขาดไนโตรเจนในช่วงเวลานี้นำไปสู่การยับยั้งการเจริญเติบโตและต่อมาทำให้ผลผลิตและคุณภาพลดลง

เมื่อถึงเวลาออกดอกและเริ่มออกผล ความต้องการไนโตรเจนในพืชส่วนใหญ่ลดลง แต่บทบาทของฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะบทบาททางสรีรวิทยาของสิ่งหลัง - การมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์และการเคลื่อนที่ของสารประกอบอินทรีย์การแลกเปลี่ยนพลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกิดขึ้นอย่างเข้มข้นในระหว่างการก่อตัวของอวัยวะสืบพันธุ์และการก่อตัวของสารสำรองในส่วนที่เป็นที่ต้องการของตลาด

ในช่วงระยะเวลาของการก่อตัวของผลไม้เมื่อการเจริญเติบโตของมวลพืชสิ้นสุดลง การบริโภคสารอาหารทั้งหมดจะค่อยๆ ลดลง จากนั้นปริมาณของสารอาหารจะหยุดลง การก่อตัวของอินทรียวัตถุและกระบวนการที่สำคัญอื่น ๆ เพิ่มเติมนั้นส่วนใหญ่มาจากการนำสารอาหารที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้กลับมาใช้ใหม่ (การรีไซเคิล)

พืชที่แตกต่างกันมีขนาดและความเข้มของการดูดซึมสารอาหารที่แตกต่างกันในช่วงฤดูปลูก ซีเรียลธัญพืชทั้งหมด (ยกเว้นข้าวโพด), ปอ, ป่าน, มันฝรั่งต้น, พืชผักบางชนิดมีความโดดเด่นด้วยสารอาหารเข้มข้นในช่วงเวลาสั้น ๆ - สารอาหารหลักจะถูกบริโภคในเวลาอันสั้น ตัวอย่างเช่นข้าวไรย์ในฤดูหนาวในช่วงฤดูใบไม้ร่วงดูดซับสารอาหารได้ 25-30% ของปริมาณสารอาหารทั้งหมดในขณะที่มวลแห้งของพืชในช่วงเวลานี้ถึงเพียง 10% ของการเก็บเกี่ยวขั้นสุดท้าย

ข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิบริโภค 2/3-3/4 ของปริมาณสารอาหารทั้งหมดในระยะเวลาอันสั้น - ตั้งแต่ป้อนท่อจนถึงปลายหู (ประมาณหนึ่งเดือน)

มันฝรั่งพันธุ์ปานกลางและสุกช้าบริโภคสารอาหารในปริมาณมากที่สุดในเดือนกรกฎาคม: ในช่วงเดือนนี้ ไนโตรเจนเกือบ 40% ถูกดูดซึม ฟอสฟอรัสมากกว่า 50% และโพแทสเซียม 60% จากเนื้อหาสุดท้ายในพืชผล พันธุ์มันฝรั่งในยุคแรกนั้นมีความโดดเด่นด้วยระยะเวลาที่สั้นกว่าของการบริโภคสารอาหารอย่างเข้มข้น

แฟลกซ์มีช่วงเวลาที่เด่นชัดในการบริโภคองค์ประกอบโภชนาการแร่ธาตุสูงสุด - ตั้งแต่ระยะการแตกหน่อจนถึงการออกดอกและต้นฝ้ายใช้สารอาหารในปริมาณหลักตั้งแต่เริ่มแตกหน่อจนถึงการก่อตัวของเส้นใยจำนวนมากในกล่อง

พืชบางชนิด เช่น ทานตะวันและชูการ์บีต ได้รับสารอาหารอย่างค่อยเป็นค่อยไปและยาวนานขึ้น การดูดซึมของสารอาหารจะดำเนินต่อไปจนเกือบสิ้นสุดฤดูปลูก

สารอาหารที่แยกจากกันจะถูกดูดซึมโดยพืชที่มีความเข้มข้นต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในข้าวโพด โพแทสเซียมจะถูกใช้อย่างรวดเร็วที่สุด จากนั้นไนโตรเจน และฟอสฟอรัสจะถูกดูดซึมได้ช้ากว่ามาก

การดูดซึมโพแทสเซียมจะสิ้นสุดลงอย่างสมบูรณ์ตามระยะเวลาของการก่อตัวของช่อและไนโตรเจน - โดยระยะเวลาของการก่อตัวของเมล็ดข้าว การจัดหาฟอสฟอรัสมีมากขึ้นและดำเนินต่อไปจนเกือบสิ้นสุดฤดูปลูก

ป่านดูดซับไนโตรเจนและโพแทสเซียมอย่างเข้มข้นในเดือนแรก การจัดหาไนโตรเจนจะเสร็จสมบูรณ์หลังจาก 3 และโพแทสเซียม - 5 สัปดาห์หลังจากเกิดขึ้นในขณะที่การดูดซึมฟอสฟอรัสอย่างเข้มข้นจะดำเนินต่อไปจนเกือบสิ้นสุดฤดูปลูก

การบริโภคสารอาหารพื้นฐานของหัวบีทน้ำตาลก็เกิดขึ้นไม่สม่ำเสมอเช่นกัน ในทศวรรษแรกหลังการงอก อัตราส่วน P:N:K ในพืชคือ 1.0:1.5:1.4 จากนั้นในช่วงที่ใบมีการเจริญเติบโตอย่างเข้มข้นอัตราส่วนนี้จะเปลี่ยนไปในทิศทางของการเพิ่มการดูดซึมไนโตรเจนและโพแทสเซียมเป็น 1.0 ในเดือนพฤษภาคม 2.5: 3.0 ในเดือนมิถุนายน - 1.0: 3.0: 3.5 ในเดือนกรกฎาคม 1.0: 4.0: 4.0 ในเดือนสิงหาคมเมื่อรากถูกสร้างขึ้นและน้ำตาลสะสมอยู่ในนั้นอัตราส่วนระหว่างองค์ประกอบเหล่านี้จะกลายเป็น 1.0: 3.6: 5.5 เช่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพิ่มการดูดซึมของโพแทสเซียม โภชนาการไนโตรเจนที่มากเกินไปในช่วงระยะเวลาของการสร้างรากและการสะสมของน้ำตาลเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาเนื่องจากจะกระตุ้นการเจริญเติบโตของยอดเพื่อทำลายการเจริญเติบโตของรากและการสะสมน้ำตาล ในช่วงเวลานี้ปริมาณพืชที่มีโพแทสเซียมและฟอสฟอรัสเพียงพอเป็นสิ่งสำคัญมาก

ความต้องการเชิงปริมาณที่ไม่เท่ากันและความเข้มข้นของการดูดซึมโดยพืชของธาตุอาหารแต่ละชนิดควรนำมาพิจารณาในการพัฒนาระบบสำหรับการใช้ปุ๋ย เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องจัดเตรียมสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อธาตุอาหารพืชตั้งแต่ต้นฤดูปลูกและในช่วงที่มีการดูดซึมสูงสุด สิ่งนี้ทำได้โดยการรวมกัน วิธีต่างๆการปฏิสนธิ: ในปุ๋ยหลักก่อนการหว่าน การหว่าน และการใส่ปุ๋ย

หน้าที่ของปุ๋ยหลักคือการให้ธาตุอาหารพืชตลอดฤดูปลูกดังนั้นก่อนการหว่านเมล็ดส่วนใหญ่จะใช้ปุ๋ยอินทรีย์เต็มอัตราและปุ๋ยแร่ส่วนใหญ่ การหว่านปุ๋ย (เป็นแถว, เมื่อปลูกในหลุม, รัง) ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อยถูกนำไปใช้กับพืชในช่วงแรกของการพัฒนาด้วยสารอาหารในรูปแบบที่หาได้ง่าย, ฟอสฟอรัสเป็นหลัก ในการจัดหาสารอาหารให้กับพืชในช่วงเวลาที่สำคัญที่สุดของฤดูปลูกการใส่ปุ๋ยจะใช้นอกเหนือจากปุ๋ยหลักและปุ๋ยหว่าน (ในบางกรณีสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของอัตราปุ๋ยทั้งหมดเช่นไนโตรเจนสำหรับพืชฤดูหนาว ฝ้าย ฯลฯ สามารถเพิ่มลงในน้ำสลัดด้านบนได้) การเลือกคำศัพท์ วิธีการใส่ปุ๋ย และการใส่ปุ๋ยลงในดิน ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับลักษณะทางชีววิทยา โภชนาการ และเทคโนโลยีการเกษตรของพืชผลเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสภาพดินและภูมิอากาศ ประเภทและรูปแบบของปุ๋ยด้วย

การปรับสภาพทางโภชนาการของพืชตามระยะเวลาการเจริญเติบโตให้สอดคล้องกับความต้องการโดยการใช้ปุ๋ย เป็นไปได้ที่จะมีอิทธิพลโดยตรงต่อขนาดของพืชผลและคุณภาพของพืช

การดูดซึมสารโดยพืช* -แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสีของพืช ตามธรรมชาติของสาร UV พืชทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: พืชสีเขียวและพืชที่ไม่มีสีเขียว พืชสีเขียวดูดซับแร่ธาตุและเตรียมสารอินทรีย์จากพวกมัน อย่างไรก็ตาม พืชไม่มีสีเขียว ดูดซับสารอินทรีย์สำเร็จรูป และไม่สามารถกินได้เฉพาะแร่ธาตุเท่านั้น เรามาทำความรู้จักกับสาร U. ของพืชสีเขียวกันก่อน พืชสีเขียวมีลักษณะเฉพาะคือมีสีเขียวพิเศษที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ในใบและลำต้น คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดที่ทำให้พืชสีเขียวแตกต่างจากสัตว์และพืชที่ไม่เขียวคือความสามารถในการเตรียมสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้ด้วยประสบการณ์ง่ายๆ นำทรายควอทซ์ที่ชื้นและเมล็ดพืชบางส่วนมาปลูกในนั้น ทรายถูกรดน้ำเป็นครั้งคราวด้วยสารละลายเกลือแร่ที่อ่อนแอ (โพแทสเซียมไนเตรต, แคลเซียมไนเตรต, โพแทสเซียมฟอสเฟต, แมกนีเซียมซัลเฟตและเหล็กฟอสเฟต; หลังถูกกวนในรูปของผง) จากเมล็ดที่หว่านพืชสีเขียวจะเติบโตในแสงแดดทีละน้อยซึ่งผลิดอกออกผล การเปรียบเทียบปริมาณอินทรียวัตถุที่มีอยู่ในเมล็ดกับปริมาณในต้นที่โตเต็มวัยแสดงให้เห็นว่าอินทรียวัตถุมีมากกว่านั้นหลายเท่า จากนี้ไปพืชสีเขียวสามารถเตรียมสารอินทรีย์จากสารแร่ สัตว์รวมถึงพืชที่ไม่ใช่สีเขียวไม่มีความสามารถดังกล่าวและได้รับอินทรียวัตถุที่ต้องการจากพืชสีเขียวในรูปแบบสำเร็จรูป ดังนั้นคำถามที่ว่าพืชสีเขียวเตรียมอินทรียวัตถุอย่างไรจึงมีความสำคัญไม่เพียง แต่สำหรับความคุ้นเคยกับชีวิตพืชเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจากมุมมองที่กว้างขึ้น: โลกของสัตว์ทั้งหมดและมนุษย์จึงขึ้นอยู่กับพืชสีเขียว พืชสีเขียวเป็นตัวเชื่อมระหว่างโลกแร่และโลกของสัตว์ สารอินทรีย์คืออะไร? แม้ว่าในปัจจุบันทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์คาร์บอนาเชียสมักรวมกันเป็นกลุ่มหนึ่งของสารประกอบคาร์บอนาเชียส อย่างไรก็ตาม สารประกอบคาร์บอนาเชียสที่เป็นอินทรีย์และอนินทรีย์มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน - สารอินทรีย์ทั้งหมดสามารถเผาไหม้ได้ เช่น ปล่อยความร้อนอิสระ ในขณะที่สารประกอบอนินทรีย์คาร์บอนาเซียสไม่สามารถเผาไหม้ได้ ดังนั้น สารอินทรีย์ใด ๆ จึงมีลักษณะเฉพาะสองประการ - ปริมาณคาร์บอนและความไวไฟ ความสามารถในการเผาไหม้บ่งชี้ว่าการก่อตัวของสารแร่ที่ไม่สามารถเผาไหม้ในพืชสีเขียวจะต้องมาพร้อมกับการดูดซับความร้อนจากภายนอก ดังนั้นในการเข้าถึงคำถามเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมของสารโดยพืชสีเขียว ก่อนอื่นจำเป็นต้องค้นหาว่าพืชสีเขียวได้รับคาร์บอนและความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเตรียมสารอินทรีย์จากที่ใด ผลงานของนักวิทยาศาสตร์หลายคนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าพืชที่มีส่วนที่เป็นสีเขียวจะดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศด้วยแสงแดดและปล่อยออกซิเจน การแลกเปลี่ยนจะเกิดขึ้นในปริมาณที่เท่ากัน ดังนั้นอนุภาคของออกซิเจนจึงถูกปล่อยออกมาต่ออนุภาคของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับ:

CO 2 \u003d Ο 2 + C

คาร์บอนยังคงอยู่ในพืช ผลที่ได้คือน้ำหนักของพืชเพิ่มขึ้น - อาหารของเขา.

การก่อตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการเผาไหม้ของถ่านหินนั้นมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน ดังนั้นตามกฎการอนุรักษ์แรงในธรรมชาติ ปฏิกิริยาย้อนกลับของการสลายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์จะต้องมาพร้อมกับการดูดซับความร้อน จากนี้เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดการสลายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์จึงเกิดขึ้นเฉพาะในแสงแดด - ความร้อนของแสงที่พืชดูดซับจะไปสลายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ สีเขียว - คลอโรฟิลล์ - ทำหน้าที่เป็นหน้าจอที่ดูดซับรังสีต่างๆของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ ดังนั้น ความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้ของสารอินทรีย์บางชนิด เช่น เมื่อเผาฟืน เช่นเดียวกับความร้อนของร่างกายสัตว์ ล้วนเป็นความร้อนของแสงตะวันที่พืชสีเขียวดูดซับไว้ในระหว่างกระบวนการสลายตัวของชั้นบรรยากาศ คาร์บอนไดออกไซด์. พร้อมกันกับ U. ของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ยังมี U. ของน้ำในดินด้วย ดังนั้นคาร์บอนจึงถูกเก็บไว้ในพืชร่วมกับธาตุน้ำ หนึ่งในผลิตภัณฑ์แรกของคาร์บอน U. คือแป้งหรือกลูโคสตามสมการต่อไปนี้:

1) 6CO 2 + 5H 2 O \u003d C 6 H 10 O 5 + 6O 2

2) 6CO 2 + 6H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2

วัตถุแห้งจำนวนมากของพืชประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน วัตถุแห้ง พืชประจำปีโดยเฉลี่ยประกอบด้วยคาร์บอน 45% ออกซิเจน 42% ไฮโดรเจน 6.5% ไนโตรเจน 1.5% และเถ้า 5% ดังนั้น กว่า 90% ของวัตถุแห้งของพืชจึงถูกดูดซับจากคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและน้ำที่ได้จากดิน ดังนั้น ชาวนาจึงเลิกเก็บเกี่ยวพืชผลจากไร่นา กำจัดคาร์บอนในชั้นบรรยากาศและน้ำในดินเป็นส่วนใหญ่ รวมทั้งแสงตะวันกระป๋องด้วย พืชสีเขียวยังคงมีไนโตรเจนอยู่ตลอดเวลา พวกเขาดูดซับมันจากเกลือของกรดไนตริกในดิน แม้ว่าพืชจะมีไนโตรเจนในปริมาณเล็กน้อย (วัตถุแห้งเฉลี่ย 1.5%) แต่คำถามของการได้รับที่ถูกต้องจากดินนั้นมีความสำคัญมาก เนื่องจากการขาดไนโตรเจน การดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและน้ำในดินจึงเป็น ลดลงอย่างมากและผลที่ตามมาก็คือการเก็บเกี่ยวที่ไม่มีนัยสำคัญซึ่งไม่ได้ชำระค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นในการเพาะปลูก หากดินมีไนโตรเจนต่ำจำเป็นต้องให้ปุ๋ยไนโตรเจน สารประกอบไนโตรเจนหลายชนิดที่ใส่ลงไปในดินช่วยเพิ่มผลผลิต เหล่านี้คือสารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์เชิงซ้อน เกลือแอมโมเนีย และสุดท้ายคือเกลือของกรดไนตริก จะได้ผลลัพธ์ที่เร็วที่สุดเมื่อใส่ปุ๋ยด้วยเกลือของกรดไนตริก เนื่องจากรากพืชดูดซึมได้โดยตรง สารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์เชิงซ้อนจะถูกทำลายเบื้องต้นโดยแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในดินเป็นเกลือแอมโมเนีย ในทางกลับกันแบคทีเรียก็ถูกออกซิไดซ์เป็นเกลือของกรดไนตริกซึ่งพืชสีเขียวดูดซึมไปแล้ว จาก กฎทั่วไปพืชสีเขียวดูดซับไนโตรเจนจากดินเป็นข้อยกเว้น เหล่านี้เป็นพืชตระกูลถั่ว พืชตระกูลถั่วทุกชนิดเติบโตได้ดีในดิน ไม่เพียงแต่มีสารประกอบไนโตรเจนต่ำเท่านั้น แต่ยังปราศจากพวกมันโดยสิ้นเชิง และให้ผลผลิตดีเยี่ยม พวกมันมีความสามารถในการดูดซับไนโตรเจนอิสระในชั้นบรรยากาศ รากของพืชตระกูลถั่วที่ปลูกในสภาพธรรมชาติจะมีก้อนเล็กๆ จำนวนมากเสมอ (รูปที่ 1)

รากถั่วกับก้อน ว.

ก้อนดังกล่าวเกิดขึ้นเฉพาะในดินที่ไม่มีการฆ่าเชื้อตามธรรมชาติในดินที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วเท่านั้น - หลังจากที่พวกมันติดเชื้อจากการแช่ในดินที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ ในดินที่ไม่ติดเชื้อและผ่านการฆ่าเชื้อ ก้อนจะไม่ก่อตัวขึ้น การก่อตัวของก้อนเป็นผลมาจากการอยู่ร่วมกันของพืชตระกูลถั่วที่มีจุลินทรีย์ต่ำกว่า ด้วยความช่วยเหลือของก้อนเหล่านี้เท่านั้นที่พืชตระกูลถั่วจะดูดซับไนโตรเจนในบรรยากาศเนื่องจากในดินที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วพืชตระกูลถั่วไม่สามารถดูดซับไนโตรเจนจากชั้นบรรยากาศและเช่นเดียวกับพืชสีเขียวอื่น ๆ ได้รับจากดินเท่านั้น ความสามารถของพืชตระกูลถั่วในการดูดซึมไนโตรเจนในบรรยากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเกษตร พวกมันเป็นตัวสะสมของไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ การไถปลูกพืชตระกูลถั่วเพื่อเป็นปุ๋ยพืชสดทำให้ดินที่มีไนโตรเจนจับกันไม่ดี นอกจากคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจนแล้ว องค์ประกอบของวัตถุแห้งของพืชยังรวมถึงเถ้าด้วย พบธาตุ 31 ชนิดต่อไปนี้ในขี้เถ้าของพืชต่างๆ: กำมะถัน ฟอสฟอรัส คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน ฟลูออรีน โบรอน ซิลิกอน โพแทสเซียม โซเดียม ลิเธียม รูบิเดียม แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเทียม แบเรียม สังกะสี อลูมิเนียม แทลเลียม ไทเทเนียม ดีบุก ตะกั่ว สารหนู ซีลีเนียม แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล ทองแดง และเงิน องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ถูกพืชดูดซับจากดิน การเพาะเลี้ยงพืชในดินที่เตรียมขึ้นเองแสดงให้เห็นว่ามีองค์ประกอบเพียงไม่กี่รายการที่จำเป็นต่อการพัฒนาพืชอย่างเหมาะสม ส่วนที่เหลือเป็นสิ่งเจือปนที่พืชสามารถทำได้ แน่นอน ธาตุเถ้าต่อไปนี้เท่านั้นที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาพืช: กำมะถัน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม และเหล็ก บางครั้งก็คลอรีน หากไม่มีองค์ประกอบที่ระบุไว้อย่างน้อยหนึ่งรายการในดิน พืชชนิดใดชนิดหนึ่งไม่สามารถพัฒนาได้ ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ธาตุเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในรูปของเกลือต่อไปนี้: 1 ส่วน KNO 3 ; 1 ส่วน KH 2 PO 4 ; 1 ส่วน MgSO 4 ; 4 ส่วน Ca(NO 3) 2 . จากนั้นจะมีการเติมธาตุเหล็กฟอสเฟตเล็กน้อยลงในสารละลายของสารประกอบเหล่านี้ แม้ว่าไนโตรเจนจะไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของขี้เถ้า แต่ก็ต้องเติมลงไปเพื่อการพัฒนาที่เหมาะสมของพืช เพราะอย่างที่เราเห็นข้างต้น พืชได้รับไนโตรเจนจากดิน วิธีแก้ไขต้องอ่อนมาก อย่างแรก ใช้สารละลาย 0.1% สำหรับต้นอ่อน จากนั้นเมื่ออายุของพืชคุณสามารถใช้สารละลายที่แรงกว่าได้ถึง 0.5% ความต้องการองค์ประกอบของเถ้าแต่ละชนิดสำหรับพืชต่างชนิดกันนั้นแตกต่างกัน จากดินเดียวกันพืชชนิดหนึ่งดูดซับองค์ประกอบบางอย่างเป็นหลักพืชชนิดอื่น - อื่น ๆ เกษตรกรจำแนกพืชที่ปลูกได้สามกลุ่ม: ขี้แร่, ปูนขาวและโปแตชขึ้นอยู่กับว่าองค์ประกอบใดที่มีชื่อเด่นกว่า