МІКРОДОБРИВО

Корневая система полевых культур – особенности роста и развития.

Корни являются вегетативными органами растений, с помощью которых они впитывают основные элементы минерального питания из почвы, а также выводят из растений различные соединения. Так происходит обмен веществ в системе почва — растение. При хорошо развитой корневой системе растения эффективно используют влагу и питательные вещества почвы. Исследования кафедр земледелия и растениеводства Уманской сельскохозяйственной академии свидетельствуют, что не только в пахотном и підорному слоях, но и глубже (до 3 — 5 м и более) в почве есть достаточно подвижных соединений азота, калия, кальция, фосфора и других макро – и микроэлементов. Поэтому создание условий для глубокого проникновения корневой системы полевых культур можно значительно уменьшить дозы внесения удобрений без снижения урожая, что способствует не только экономии материальных средств, но и, что не менее важно, получению экологически более чистой продукции.


 

Основные тезисы или что мешает развитию корней?

  • Недостаточная влажность почвы;
  • Высокая плотность почвы – наличие плужной подошвы;
  • Избыток удобрений в верхних слоях препятствует росту корней в глубину;
  • Плохая аэрация и наличие углекислого газа тормозит рост корней;
  • Высокая или низкая температура почвы тормозит рост корней;
  • Переизбыток влаги вызывает отмирание корневых волосков;
  • Наличие корневых гнилей;
  • Недостаток азота, фосфора, калия, кальция, магния;
  • Кислотность почвы;

Корень, который растет, имеет так называемый корневой чехлик, под ним непосредственно размещается зона клеточного деления, за ней — зона роста (растяжения) корня. Клетки в ней вытягиваются. В них появляются вакуоли (лат. vacuus — пустой) — полости в цитоплазме клеток, которые заполняются клеточным соком. Благодаря этому корень углубляется в землю. Если эту зону корня удалить, рост его вниз прекращается, образуются боковые корешки. Иногда это делают искусственно с агротехнічною целью на площадях семенников люцерны, при пересадке рассады кормовых корнеплодов и др. Выше зоны роста размещена всасывающая зона 0,5 — 2 см длиной. Она густо обросла корневыми волосками — тонкими виростками клеток эпидермиса 0,2 — 1 см длиной. Их более 100 штук в всисній зоне. Через них в растение поступают (всасываются) питательные вещества вместе с влагой. Это самая активная (всасывающая) зона корневой системы. Корневые волоски отмирают через каждые 15 — 20 дней и вновь образуются на растущих корнях. Эти тонкие корешки — корневая ризосфера — проникают между грунтовыми частицами и прочно удерживают растение в почве.

Основная масса корней (65 — 80 %) полевых культур на суглинистых почвах Лесостепи и Степи размещена в слое почвы до 40 см, а с учетом длины корней больше всего их (80 – 85 %) в слое 20 – 60 см.

В процессе вегетации растения растут неравномерно. В зависимости от их биологических особенностей, а также от условий среды темпы роста корней разные, они неодинаково углубляются в почву или почти перестают расти. Во время вегетации полевых культур может быть несколько периодов усиленного прироста корней.  Наблюдается также общая закономерность вегетации растений — сначала усиленно растут корни, а затем — надземная масса. Начальный рост корней сильнее в ранних яровых — ячменя, овса, гороха; медленный — у поздних яровых (кукурузы, суданской травы) . Это наблюдается также у проса, сорго и других просовидных. Еще медленнее в начале вегетации растет надземная масса этих растений. Поэтому ранние яровые довольно быстро покрывают площадь и становятся менее уязвимыми к сорнякам, чем поздние яровые, которые высевают на 10 — 15 дней позже. Поздние яровые засоряются не только ранними сорняками, но и поздними и післяжнивними, в частности мишієм, щирицею, куриным просом (плоскухою) и другими и требуют усердного ухода в начале вегетации.

Влияние факторов вегетации на корневую систему

На подземные части растений, как и на надземные, существенное влияние оказывают вегетационные факторы, действующие непосредственно или косвенно, через надземную массу.

Прямое действие света на корни в нормальных условиях не проявляется, однако установлено, что их формирование ослабевает при снижении освещенности надземных, фотосинтетически активных частей как однолетних полевых культур, так и многолетних травостоев.

Рост корней начинается при определенной температуре окружающей среды и ускоряется по мере ее повышения до определенного, оптимального для данной культуры предела, а затем замедляется. При наступлении температурного максимума рост подземных органов прекращается. Корни, как правило, растут при более низких температурах, чем надземные части, причем получены данные о росте корневой системы многих растений, например трав, даже при температуре ниже нуля.

* Очевидно речь идет об отрицательных температурах воздуха, а не почвы, причем в весьма ограниченный отрезок времени (Прим.ред).

К высоким температурам корни чувствительнее, чем надземные части растений.

Вода – решающий фактор в развитии подземных органов, однако при определенных условиях влажность влияет на корни слабее, чем на надземные части. На основании многочисленных опытов с зерновыми установлено, что при орошении посевов масса корней в поверхностном слое почвы увеличивается, а их проникание в более глубокие горизонты ослабевает. У неорошаемых культур наибольшая масса корней развивается перед или в период кущения, тогда, как при орошении нарастание корневой массы происходит и в более поздние сроки. Такая же закономерность проявляется и по отношению к атмосферным осадкам. В почвах засушливых областей корни растений прорастают на большую глубину, чем во влажных. Это влияние имеет свой предел: они не проникают в тот слой почвенного профиля, влажность которого ниже влажности завядания.

Рост и ветвление корней подчиняются общей закономерности: при более высокой влажности субстрата длина корней снижается, а их разветвление усиливается. У растений с хорошо развитым главным корнем отмечена различная реакция всей корневой системы на различные условия увлажнения: при высоком содержании воды развивается густая сеть разветвленных корней, а при высыхании почвы идет рост главного корня в длину. Только с дальнейшим снижением влажности развитие корневой системы тормозится, поэтому при сильном высыхании почвы в летнее время рост корней многолетних кормовых культур ослабевает. Следовательно, рост корней наиболее сильно колеблется в поверхностном слое почвы, где часто изменяются влажность и температура, тогда как в глубоких горизонтах почвенного профиля динамика роста более равномерна.

Из смеси газов, которую представляет собой воздух, на подземные органы влияют прежде всего углекислый газ и кислорорд. При высокой концентрации СО2 в воздухе почвы рост корней тормозится, однако токсические концентрации СО2 в культурных почвах встречаются лишь в исключительных случаях.

Питательные вещества, особенно отдельные элементы, существенно влияют на рост и общую массу подземных частей. Азот как основной элемент питания в жизни растений в наибольшей степени определяет рост подземных органов большинства культур, хотя его влияние на надземные части более существенно.

Роль фосфора в большинстве случаев значительно слабее, причем сказывается одинаково на развитии и подземных и надземных органов. Что касается его влияния на морфологию корня, то следует отметить, что фосфор сдерживает рост корней большинства растений в длину и усиливает ветвление.

Действие калия идентично действию фосфора. В плохо обеспеченной калием среде происходит дегенерация корневой системы. У ярового ячменя, например, при недостатке калия полное омертвление корневых тканей отмечается уже в фазе молочной спелости.

Кальций и магний способствуют большему ветвлению корней, при их недостатке тормозится деление клеток в верхушечной меристеме и в результате снижается рост корней в длину.

В мировой литературе данных о влиянии микроэлементов на корневую систему мало, причем часто они противоречивы. Однако значение микроэлементов для подземных органов не менее велико, чем для надземных: как абсолютный дефицит, так и избыточное их количество играют в развитии корней отрицательную роль.

Влияние генетических факторов на формирование корней

На формировании подземных органов растений заметно отражаются как внешние, так и внутренние (генетические) факторы. Рост отдельных видов культур, а нередко и отдельных сортов, их обусловленная генетически отзывчивость на внешние факторы часто бывают различными. Поэтому некоторые генетически закрепленные признаки подземных органов (например, число зародышевых корешков у зерновых) часто используется при выведении новых сортов. В селекции (выведении новых сортов) большинства культур считается целесообразно использовать те сорта, у которых мощная корневая система – это генетически обусловленный признак.

Одним из основных условий усиленного начального роста корней является достаточное увлажнение пахотного слоя почвы. Содержание влаги в суглинистых почвах в начале вегетации должна составлять 22 — 24 %, супесчаных и песчаных 18 — 20 %. Недостаточная увлажненность почвы отрицательно сказывается на росте корневой системы и надземной массы растений. Существует прямая зависимость между увлажненностью почвы в период появления всходов и урожайностью культуры.

Важное значение для получения стабильных урожаев полевых культур имеет глубина проникновения корневой системы в почву Полевые культуры весьма отличаются по этому показателю. Корни ячменя, овса, гороха, сои и других культур проникают в почву на глубину от 125 – 150 до 200 см; кукурузы, суданской травы, подсолнечника, сахарной свеклы, сорго — 250 – 350 до 400 см.

Даже в периоды неблагоприятного увлажнения в Лесостепи и Степи грунт на глубине 1,5 — 2,5 м имеет достаточно влаги. Это прослойка постоянного увлажнения, где влаги в материнской породе 22 — 24 %. Корни культур с мощной корневой системой (кукуруза, подсолнечник, люцерна и др.) достигают этого влажного слоя и удовлетворяют потребности растений во влаге, если ее недостаточно в пахотном и підорному слоях. Поэтому лучше выращивать культуры и их сорта, которые имеют хорошо развитую корневую систему.

Глубина проникновения корневой системы зависит также от почвенно-климатических условий. По данным Уманской сельскохозяйственной академии (Г. И. Мусатов, А. И. Зинченко, В. Ф. Крапивка), в Лесостепи даже в среднеранних гибридов кукурузы корень проникает на глубину более 3 м, а у позднеспелых сортов и гибридов —до 4 м, тогда как на Полесье корни кукурузы уходят лишь до 2,2 м (В. М. Лебедев). В Лесостепи и Степи на такую глубину проникают корни пшеницы, ячменя, овса, а в западной Лесостепи, где достаточно влаги в слое до 100 см, — лишь на 1,2 м.

Глубина проникновения корней в почву зависит не только от условий увлажнения, но и от механического и химического состава пахотного и подпахотного слоев почвы. Если на глубине 100 — 120 см почва излишне увлажнена, корневая система растений формируется в слое до 100 см. При таких условиях общий объем корнеобитаемого слоя меньше и для получения высокого урожая нужно увеличивать нормы внесения удобрений.

Рост корней в полевых условиях

В предыдущей главе были отдельно рассмотрены внешние (вегетационные) и внутренние (генетические) факторы, влияющие на рост корневой системы. Однако в полевых условиях на корни воздействует целый комплекс различных факторов, как естественных, так и созданных деятельностью человека. Предположение о том, что выход товарной продукции зависит от корневой массы, относится не ко всем культурам, и это всегда необходимо иметь в виду (рис.  ). Высокоактивная, но относительно небольшая корневая система, которую часто развивают растения на гидропонике, в сочетании с оптимальными для деятельности подземных и надземных органов условиями является основой развития высокопродуктивной культуры, значительного урожая биомассы и товарной продукции. Другие закономерности отмечаются для многолетних бобовых трав (табл.  ), где налицо прямая зависимость формирования надземной массы от массы корней.

Число корней, их общие длина и поверхность очень велики. Особенно это относится к зерновым культурам, которые имеют особенно много корневых волосков. В поверхностном слое почвы глубиной до 10 см под озимой пшеницей на площади 0,5 м2 обнаружено 26603 м всех корней массой 69,7 г. Число корневых волосков у одного растения озимой ржи спустя 4 месяца после появления всходов составило свыше 14 млрд. шт., а их поверхность – свыше 400 м2. Общая поверхность корней (включая корневые волоски)была равна 639 м2, причем она целиком находилась в прямом контакте с частицами почвы.

Размещение подземных частей растений в почве обусловливается в первую очередь комплексом окружающей среды, т.е. условиями произрастания и свойствами почвы. Основная часть корневой системы культурных растений расположена в наиболее плодородной части почвенного профиля. Глубина проникания и объем корней в большинстве случаев меняются в зависимости от глубины пахотного слоя, в котором расположено 70-90% их массы.

Колебания общего количества и массы корней в каждом конкретном случае происходят в основном под влиянием погоды в течение вегетации, тогда как условия произрастания и тип почвы играют меньшую роль.

Содержание в почве гумуса положительно сказывается на развитии корневой системы. Даже глубоко расположенные в почвенном профиле слои и затеки гумуса обильнее пронизываются корнями, чем более бедная гумусом среда.

Реакция большинства пахотных почв, как правило, не оказывает отрицательного влияния на корни растений. Изменения, которые в первую очередь появляются на кончиках корней и корневых волосках, происходят только при экстремальной кислотности или щелочности.

Однако реакция почвы может косвенно отражаться на развитии подземных органов, например в результате токсичности ионов алюминия, высвобождающихся при повышенной кислотности почвы. Некоторые виды культурных растений под влиянием колеблющегося рН на разной глубине почвы развивают корни в ее поверхностных слоях, это же отмечается и при высоком уровне грунтовых вод. Рост корней люцерны полностью приостанавливается при рН4,8. У большинства культур в почвах с возрастающей кислотностью сдерживается ветвление корней, снижается количество корневых волосков, иногда отмечается утолщение корневых окончаний и ослабление клеточных стенок.

Такое же влияние оказывает щелочная реакция среды, особенно при недостатке влаги.

На молодые корешки прорастающих семян отрицательно влияют специфические ионы и повышенные концентрации солей в окружающей среде, а также высокие нормы минеральных удобрений. В этих случаях под влиянием осмотического давления почвенного раствора могут произойти разрыв клеток корней, их отмирание или заболевание.

Развитие корней зависит от плотности почвы. Встречая на своем пути плотные слои почвы, растущие корни проникают в глубину лишь по щелям и трещинам, оставшимся после корней предшественника или обусловленным структурой почвы. Неблагоприятное влияние чередования плотных и рыхлых слоев почвы хорошо заметно у сахарной свеклы, у которой после предпосевной обработки, проведенной при повышенной влажности почвы, обычно начинается ветвление корнеплодов.

Влияние агротехники на развитие подземных органов

Агротехнические мероприятия, направленные на повышение количества товарной продукции, в большей или меньшей степени отражаются на развитии всех органов растений, в том числе и подземных.

Обработка почвы в первую очередь положительно влияет на подземные органы при неблагоприятных условиях произрастания. На плодородных почвах даже после многолетних вспашек на глубину 10-45 см существенных различий в развитии корневых систем полевых культур не устанавливается. Опыты с минимальной обработкой почвы (когда вспашка 5 лет и более вообще не производится) также показывают, что существенной разницы в количестве корневой массы по сравнению с возделыванием зерновых при полной обработке включая вспашку не наблюдается.

На почвах с уплотненным подпахотным слоем или с разной степенью оглеения обработка почвы может способствовать развитию и росту корней.

Отрицательное влияние чередования культур на корневые системы сказывается лишь на культурах, особенно чувствительных к предшественнику, или при монокультуре (лен, клевер луговой). Причина этого заключается в накоплении в почве веществ, тормозящих рост корней. Повреждение первичных корешков озимой пшеницы происходит при высеве семян непосредственно после запашки соломы или высокой стерни.

Умеренные нормы азота, фосфора и калия, а также органических удобрений, как правило, содействуют росту подземных органов всех культур. При этом наибольшее влияние на формирование корней оказывают минеральные удобрения, особенно азотные. При возрастающих нормах азотных удобрений урожай надземной массы повышается больше, чем масса корней. Для корней максимальная эффективность азота была отмечена при низких дозах внесения, тогда как для надземных частей – при высоких. В деталях этих общих закономерностей проявляется существенная разница влияния культур и сортов.

При внесении возрастающих доз азота под клевер луговой снижалась продуктивность не только надземной, но и подземной массы. Из микроэлементов массу корней обычно увеличивает молибден, для других это не выявляется на статистически существенном уровне. Суммарное внесение микроэлементов почти всегда дает прирост массы корней.

В мировой литературе часто сообщается о поверхностном расположении корней многолетних трав, интенсивно удобренных азотом. При выпасе скота растения с расположенными у поверхности почвы и слабыми корнями легко выдергиваются, при этом повреждается дернина.

Регуляторы роста, применяемые для сокращения длины стебля у зерновых, иногда действуют на рост корней положительно, иногда отрицательно. В данном случае большое влияние оказывают вид культуры, сорт, доза и срок применения ростовых веществ.

Уборка и удаление надземных частей растений или повреждение их ассимиляционной поверхности приводят к ослаблению поступления ассимилятов в подземные органы. Типичным примером служат многолетние травы: чем чаще проводят укосы, тем меньше формируется корней и их рост снижается.

Источники:

data-matched-content-ui-type="image_sidebyside" data-matched-content-rows-num="2" data-matched-content-columns-num="1" data-ad-format="autorelaxed">

Метки: