Гидропоника: ее преимущества и в чем ее особенности. Гидроподы у растений

Ботаника как наука, Растительная клетка, страница 13

Воздухоносные ткани (аэренхима) – ткани с крупными межклетниками, выполняющие функцию газообмена (вентиляции). Аэренхима хорошо развита у растений, которые обитают в среде, затрудняющей нормальный газообмен и снабжение внутренних тканей кислородом, например, у водных и болотных тканей (рдеста плавающего, ситника). Помимо газообмена воздушные полости внутри стебля и в листьях позволяют растению свободно плавать в воде. Её структура напоминает пчелиные соты, наиболее полно и экономно обеспечивает прочность и эластичность органов растений в водной среде. Паренхимные клетки воздухоносной ткани могут иметь различные модификации. В цветоножке кубышки аэренхима составлена округлыми клетками, а в стебле ситника – звездчатыми.

Всасывающие ткани обеспечивают поступление воды и растворение веществ в растении. Наиболее типичным примером всасывающей ткани является эпиблема, или ризодерма, - наружный слой клеток с выростами (корневыми волосками) всасывающей зоны молодого корешка.  Через ризодерму в корень из почвы всасывается вода с растворенными веществами (корневое питание). Также всасывающими являются ткани корней-присосок, которые хорошо развиты у паразитных растений; веломен, расположенных на воздушных корнях орхидей; гидропод, характерных для водных растений; развита в прорастающих семенах, во всасывающих волосках листьев.

Литература:

1.  Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова Т.И., Шорина Н.И. Ботаника. Морфология и анатомия растений. М., 1988.

2.  Бавтуто Г.А., Еремин Л.М. Ботаника. Анатомия и морфология растений. Мн., 1997.

Лекция № 6

Покровные ткани

Цель лекции: Изучить особенности строения эпидермиса, перидермы и ритидома в связи с выполняемыми ими функциями.

Покровные ткани расположены на границе с внешней средой, т.е. на поверхности всех органов растений. Функции данных тканей: защита внутренней структуры растений от неблагоприятных внешних воздействий (излишнего испарения и иссушения, проникновения микроорганизмов, резкой смены температур и т.д.) и осуществление связи растений с окружающей средой, участие в метаболических процессах.

Клетки покровных тканей плотно соединены, без межклетников, клеточные оболочки утолщены (особенно наружные), инкрустированы суберином, лигнином, кутином, минеральными солями, что повышает их защитные свойства; для сообщения с внешней средой образуются специальные структуры в виде устьиц и чечевичек.

Покровные ткани относятся к многофункциональным: одна и та же ткань может выполнять функции газообмена, всасывания, защиты от перегрева, выделения и т.д. В процессе онтогенеза покровные ткани сменяют одна другую, или одна и та же ткань меняет свою функцию.

В зависимости от происхождения и строения выделяют 3 типа покровных тканей: эпидермис, перидерма и корка.

Эпидермис (кожица) – первичная покровная ткань (образуется из протодермы конуса нарастания) - развивается на листьях и молодых стеблях. Функции эпидермиса – защита растения от неблагоприятных факторов, регуляция газообмена, выделение наружу различных веществ (солей, воды, эфирных масел), участие в процессе фотосинтеза, поглощении воды и питательных веществ, синтезе различных соединений, в движении листьев и восприятии раздражений.

Эпидермис - сложная однослойная ткань, так как состоит из нескольких типов клеток: основных эпидермальных клеток, устьичного комплекса, выростов эпидермиса в виде различного типа волосков. Основные эпидермальные клетки имеют волнистые боковые стенки, что повышает прочность эпидермиса. Часто наружные стенки эпидермальных клеток видоизменяются: инкрустируются лигнином, суберинизируются, кутининизируются или минерализуются. Клетки не содержат хлоропластов, эпидермис прозрачный слой клеток. В некоторых случаях эпидермис состоит из нескольких рядов клеток (от 2 до 15-16). Такой тип эпидермиса встречается преимущественно у тропических растений, обитающих в условиях непостоянной обеспеченности водой, и выполняет функцию запаса воды. Эпидермис легко отделяется от паренхимных тканей.

vunivere.ru

Преимущества и недостатки Гидропоники. Все за и против.

Можно задаться вопросом: для чего тратить деньги на гидропонные системы, когда можно высадить растение в горшок с землей и выращивать его без особых денежных издержек? Рассмотрим плюсы и минусы гидропоники по сравнению с выращиванием в земле.

Преимущества гидропоники 

Регулировка подкормки растений

Первое и самое важное преимущество здесь в том, что питание растения находится под вашим полным контролем. В корневую зону попадают только те элементы, которые вы внесете в воду, к тому же в заданных вами пропорциях. В любой момент времени вы можете контролировать качество и количество питательных веществ, растворенных в воде. Не забудем, что за последние двести лет своими успехами растениеводство обязано гидропонным технологиям, особенно в области питания растений. Сегодня гидропоника применяется в большинстве исследований растений. Какие бы споры это ни вызывало, она также применяется в генетических исследованиях и переносе генов.

Экономия воды

Для поддержания здорового роста растение должно транспирировать определенное количество воды. Быстрый пышный рост, имеющий место в гидропонике, подразумевает потребление большого количества воды. Однако растение транспирирует всю израсходованную воду. Ничто не исчезает в почве или при испарении. Экономия воды, по сравнению с растениями, растущими в почве, весьма внушительная. Недавние усовершенствования в орошении – переход от полива всего поля к доставке воды в основание растений – значительно повысили эффективность расходования воды в садоводстве. Однако гидропоника в этом отношении все равно намного эффективнее.

Экономия питательных веществ

Аналогичным образом растения целиком усваивают все израсходованные питательные вещества. Ничто не уходит в грунт, грунтовые воды не загрязняются, и не оказывается никакого воздействия на микробную жизнь в почве.

Благодаря улучшенному здоровью и ускоренному росту меньше потребность в пестицидах

Само по себе слово «пестицид» – недоразумение! Эти вещества следовало бы назвать «биоцидами», так как они убивают все живое (но кто тогда купит биоцид!). Многие воображают, будто пестициды убивают одних только вредителей. На самом деле их действие не является избирательным, и они также уничтожают полезные организмы. Их применение должно быть ограничено исключительными случаями. То обстоятельство, что растение на гидропонике при правильном уходе растет быстро и не болеет, позволяет ему перерасти вредителей или, по крайней мере, оказывать им сопротивление. Это не значит, что вам уже никогда не понадобится бороться с вредителями, но необходимости в этом будет меньше, и вы сможете решать проблемы, применяя более щадящие растворы, не уничтожая все живое в окружении растения. Разумеется, это распространяется в основном на быстрорастущие однолетние растения. В случае многолетних растений тут можно поспорить, хотя жизненная сила гидропонного растения помогает и здесь.

Гербициды не нужны

Это очевидно. В пластмассовых лотках или желобах сорнякам негде расти. Оба обстоятельства: и что в гербицидах нет нужды, и что вредителей можно уничтожать менее радикальными способами, – делают гидропонику весьма чистой технологией.

Растение, изначально выращенное гидропонными методами, более жизнеспособно

Если вырастить материнское растение на гидропонике с целью дальнейшего клонирования и затем пересадить ростки в почву, то они будут жизнеспособнее, чем если бы они произошли от материнского растения в почве. Вильям Тексье в своей книге "Гидропоника для всех" пишет: "Я неоднократно проводил этот эксперимент, и разница каждый раз была очевидна."

Оптимальное использование генетического потенциала растений

Классическая картина растениеводческого предприятия – это цепочка, прочность которой сводится к прочности её слабейшего звена. В растениеводстве это означает, что всегда найдется лимитирующий фактор. Это может быть освещение, углекислый газ (CO2), влажность, нехватка питания – что угодно! При гидропонном выращивании отсекаются многие слабые звенья цепочки, особенно блокировка элементов в почве, что часто происходит по разным причинам. Теперь у растения есть оптимальные условия для полной реализации своего потенциала. Если нерационально выбрана культура, то слабым звеном может оказаться генетика. За многие годы в нашей теплице мы вырастили огромные растения, прежде не виданные в природе; мы не сделали ничего особенного, а только усилили слабые звенья. В большинстве случаев в гидропонике вы можете создать для растений идеальные условия с точки зрения питания, освещенности, температуры и влажности. Тогда слабым звеном будет углекислый газ.

Увеличиваются размеры, повышается качество

Очевидно одно: если укрепить здоровье растения, то повысится производительность и урожайность. Гидропонные культуры заметно крупнее своих собратьев, выращенных в грунте. И вот вишневидные томаты уже не похожи на вишенки! А в сфере питания было проведено множество анализов, которые последовательно демонстрируют большое, зачастую двойное, увеличение количества витаминов и минеральных солей. Это распространяется и на активные вещества в лекарственных растениях.

Доступ к корням

Очень полезно постоянно проверять состояние корней. В большинстве гидропонных систем такой доступ имеется, что позволяет решать возможные проблемы с патогенами; при вмешательстве на ранней стадии они легко излечиваются. Корни также много расскажут вам о здоровье растения и о том, как оно будет развиваться в будущем. Обретая опыт, вы сможете избавляться от черенков, которые хотя и живы, но не имеют здоровых корней. 

Применение гидропоники особенно выгодно, когда главным продуктом, получаемым от растения, является корень. У большинства лекарственных растений активные вещества находятся в корнях. В некоторых случаях активные элементы в корнях отличаются от тех, что содержатся в надземной части растения. Их невозможно экстрагировать, не уничтожив само растение. В результате многие дикорастущие лекарственные растения подвергаются хищническому сбору, иногда вплоть до их истребления. В закрытых гидропонных системах корни оголены и омываются потоком воды с растворенными питательными веществами. В такой ситуации можно почти постоянно собирать большое количество корней, не уничтожая растений. Очевидно в то же время приходится срезать надземную часть, чтобы содержать растение в состоянии равновесия. В некоторых случаях эта зеленая биомасса сама по себе является дополнительным источником экстракции, в других случаях она попросту идет в компост. Сбор корней таким методом поддерживает их чистоту и не требует промывки или иной обработки перед экстракцией. Они также очень богаты активными веществами. Их концентрацию можно повысить путем адаптации питания растения к тому типу молекулы, которую мы хотим получить. Далее мы можем сами увеличить рост корней, регулируя уровень растворенного кислорода в питательном растворе. В этой, равно как и во всех других областях, если речь заходит о культивации, необходимо сначала обеспечить рынок и организовать коммерциализацию продукта, прежде чем начнется сама культивация. Однако в данном случае дело обстоит не так остро, как с фруктами и овощами, поскольку сухие корни можно долго хранить без какого-либо ущерба для них. Это открывает новые горизонты для парниковой индустрии, выживание которой стоит под вопросом.

Производство большого количества биомассы

Гидропоника на это способна. Высокое содержание нитрата (азота) в питательном растворе способствует взрывному вегетативному росту растения. Если вам нужно много зеленой массы, тогда это выгодно. Гидропонные бассейны можно использовать для очистки сильно загрязненных сточных вод. Побочным продуктом будет множество зеленой массы, которую можно переработать в топливо. Такая технология существует. Проведено множество успешных экспериментов, например в Португалии, где в научно-исследовательском институте удалось очистить стоки свинофермы, а уж хуже этого поискать! Их преобразовали в прибыльную культуру! Почему этот метод не нашел широкого применения – остается для меня загадкой.

Выращивание культур в экстремальных условиях

Первое серьезное исследование в современной гидропонике было проведено космическим агентством НАСА еще в конце 1960-х – начале 1970-х годов в США. Человек не сможет выжить в космосе без средств для производства свежих продуктов питания. НАСА даже проводило эксперименты по выращиванию растений в невесомости… Тяжелая задача! На планете Земля, на оторванных от внешнего мира научных станциях в Антарктиде, Арктике и прочих негостеприимных местах гидропоника применяется для выращивания добавок к пище. Помнится, гидропонная система была собрана для нашей станции в Антарктиде. Помещение оранжереи, которое имело форму иглу, было также оснащено гамаками для членов экспедиции, которые могли там отдохнуть и согреться. Конечно, главным достижением было снабжение основными продуктами питания, которым нет цены во время долгой экспедиции.  

Необязательно, чтобы условия были слишком суровыми. Гидропонике найдется место и на туристических островах Карибского моря. Земля там скудная, засоленная и, очевидно, не может обеспечить большое число туристов свежими овощами, которые в основном импортируются, но их можно выращивать на островах гидропонными технологиями с меньшими затратами.

Кое-какие эксперименты проводятся по оснащению гидропонными установками убежищ на случай землетрясения или тайфуна. В течение чуть более месяца население может восстановить небольшую часть семейного огорода, применив принципы гидропоники. Такой опыт ставился пару раз в Южной Америке. Некая группа – Институт упрощенной гидропоники – занимается разработкой «нетехнологичной гидропоники» для стран третьего мира. Они осуществляют проекты на разных континентах.

Рациональнее используется пространство

Корням нет необходимости распространяться так, как в грунте. Растения могут получать всё требуемое питание на ограниченной площади, не вступая в конкурентную борьбу между собой. В результате они могут стоять ближе друг к другу, чем в грунте. Так можно получить «море зелени». При этом методе достигается невероятная плотность растений – до 60–70 штук на квадратный метр. Под искусственным освещением лучше выращивать много малых растений, чем несколько больших. Гидропоника исключительно подходит для этого метода. 

Не нужно перетаскивать землю

Когда живешь в доме, это мало беспокоит, но если живешь в квартире и носишь мешки с землей – это не очень-то практично. Все это причиняет массу хлопот. Гидропоника почти безотходна и не требует больших обновлений после каждого урожая. Таким образом, гидропоника становится идеальной технологией в условиях небольшого ограниченного пространства. 

Регулирование питания

В отличие от растений, вроде помидоров или перца, а также многих других, которые одновременно и растут, и воспроизводятся, есть категория растений с выраженным вегетативным этапом, за которым следуют выраженные этапы цветения и плодоношения. На данных этапах эти растения требуют совершенно иного питания. В грунте этого можно достичь за счет определенных потерь посредством многократного полива огромным количеством воды. В гидропонике это всего лишь «опорожни бак – залей бак». Конечно, излишки вегетативного раствора не выбрасываются. Ими поливают домашние или садовые растения, но не сливают в канализацию. Вероятно, кардинальные перемены в составе питательного раствора – это одна из причин, почему цветение и плодоношение ускоряются при выращивании на гидропонике. Растения получают убедительный сигнал о том, что настала пора цветения, и в то же время получают все необходимые для этого элементы. 

Быстрый рост материнского растения

Гидропонное растение с богатым азотным питанием дает пышный зеленый рост. Некоторые даже считают его чрезмерным, но если вам нужно постоянно производить большое количество черенков, то тут ничто не заменит материнское растение на эффективной гидропонной системе. Это обстоятельство широко используется в садоводческой индустрии для распространения многих видов растений в больших количествах. Опять-таки эти клоны могут выращиваться как гидропонно, так и в грунте, где они получат особое преимущество.

Но, помимо преимуществ, у гидропоники есть и ряд недостатков.

Недостатки гидропоники

Не прощает ошибки

Первый, и самый главный, недостаток заключается в том, что растения не защищены от ваших ошибок! Почва обладает буферными свойствами. Это означает, что она способна поддерживать определенную стабильность вокруг корней. В здоровой почве все физические и биологические параметры находятся в равновесии. Если задать растениям избыток питательного вещества, неправильную смесь или запредельный уровень рН, то микроорганизмы в верхнем слое почвы, а также почвенная химия со временем восстановят равновесие. То же происходит и в гидропонике, но в ограниченной степени. Питательный раствор, конечно, обладает определенной буферностью, особенно в отношении рН. Но, с другой стороны, зашкаливший уровень рН может привести к уничтожению всего урожая в один день. В гидропонике все происходит быстро. Для наглядности сравните гоночную машину с семейной малолитражкой. За рулем гоночной машины вы едете гораздо быстрее, но в случае аварии последствия будут тяжелее. В гидропонике то же самое. Всё происходит так быстро, что буквально видишь, как растения тянутся вверх, но порой может хватить и часа, чтобы их погубить!

Нельзя перегревать

Температура – тоже лимитирующий фактор. При температуре 18–22°C в пределах корневой зоны гидропонные растения растут лучше всего. Они выдержат и больше – до 26°C с ними ничего не случится, затем рост замедлится, и где-то при 35°C их корни, лишенные растворенного кислорода, начинают быстро отмирать, а с ними и растения. Существуют средства борьбы с избыточным теплом.Тем не менее, это серьезное ограничение, особенно в тропических странах и в помещении, где искусственное освещение выделяет много тепла.

Подходит не для всех растений

Другое ограничение в том, что не всякую культуру можно выращивать на гидропонике. Все корнеплоды или клубнеплоды, например морковь или картофель – всё, что извлекают из почвы, требует особых приспособлений и сложной конструкции. Экономические характеристики культуры тоже накладывают свои ограничения. Например, пшеница хорошо растет на гидропонике, но это экономически нецелесообразно. Географическое положение, так же как местный рынок, предопределяет целесообразность и нецелесообразность той или иной культуры.

Дорогивизна

В самом деле, гидропонные системы дорого обходятся, но, выращивая растения в помещении, вы быстро окупаете затраты. Причина проста: электричество стоит дорого. Когда выращивают растения под лампами, то стремятся собрать урожай как можно скорее, так как совокупный расход электроэнергии на освещение и климат-контроль весьма внушительный, даже в случае небольших оранжерей. Чем быстрее вы соберете урожай, тем ниже себестоимость. Гидропоника экономит время, причем значительно. Вот уж, действительно, время – деньги!

Ненатуральность?

Многие упрекают гидропонику за ненатуральность, а растения, выращенные гидропонным путем сравнивают с растениями "под капельницей". Что касается ненатуральности, это спорный вопрос. А что такое натуральность? Когда вы засаживаете целое поле одним видом растения, в этом нет ничего натурального. Природа – это разнообразие. Призадумаемся: по определению, все формы сельского хозяйства «ненатуральны», как бы странно это ни прозвучало. Когда человек еще пребывал на стадии собирательства и охоты, наше воздействие на планету было почти нулевым. Как и прочие живые организмы, мы добывали пропитание из окружающей среды, но мы её не видоизменяли. Проблемы начались, когда мы вступили в земледельческую стадию развития и принялись сажать растения в поле. Это позволило человеку перейти от кочевого образа жизни к оседлому. Вскоре села превратились в города и города-государства, воюющие друг с другом из-за новых земель, что и привело нас к нашей сегодняшней цивилизации. Все проблемы современности уходят корнями к тому человеку, который первым засеял поле. Гидропоника, со своими пластмассовыми трубами и минеральными солями, на первый взгляд может показаться странноватой, но, в конечном счете, она не более и не менее ненатуральна, чем земледелие.

Как ни странно, никто не возражает против того, чтобы подпитывать минеральными солями свои домашние растения в грунте. И делается это небрежно, с риском занести питательные вещества в грунтовые воды или в городскую канализацию. И напротив, настороженно относятся к тем же минеральным солям, причем более чистым, в безопасных условиях пластмассовых желобов и дренажей. Прибегают к некорневому питанию, которое, надо признать, не очень-то распространено в природе, но корни, омываемые питательным раствором, считаются ненатуральными.

Есть множество островов, где земля не способна прокормить большое туристическое население, есть тропические страны, где земля кишит прожорливыми вредителями, есть местности, где земля настолько истощена, что почти лишилась плодородия, есть места, где вообще нет пахотной земли. Везде, где органическое выращивание растений не может быть единственным решением проблемы, гидропоника может стать одним из решений для того, чтобы накормить голодающий мир, не разрушая окружающую среду. И только такая разновидность сельского хозяйства способна обеспечить человека питательной и вкусной пищей, а также лекарствами в таких местах, в которых это иначе было бы невозможно. Степень «ненатуральности» уже не имеет значения.

Итог

Безусловно, гидропоника заслуживает внимания. Этот метод позволяет контролировать каждую стадию процесса выращивания, экономить ресурсы и производить большую массу более жизнеспособных растений. Но для того, чтобы заниматься гидропоникой, вам определенно нужно иметь опыт выращивания в почве. Гидропоника не прощает ошибок и требует тщательного наблюдения за процессом, поэтому новичкам лучше всего пробовать свои силы на традиционном субстрате. А опытные садоводы и, особенно, обладатели больших оранжерей могут смело использовать методы гидропоники для увеличения урожая и ускорения роста своих растений.

rdm-garden.ru

Что такое гидропоника и в чем ее преимущества? Гидропоника в России.

• Метод гидропоники
• Преимущества гидропоники
• Какие растения пригодны для гидропоники?
• Как пересаживать растения в гидропонику?
• Гидропоника в сельском хозйстве
• Гидропоника в России

Гидропоника - это способ выращивания растений без почвы, при котором растение получает из раствора все необходимые питательные вещества в нужных количествах и точных пропорциях (что почти невозможно осуществить при почвенном выращивании). Слово гидропоника произошло от греч. υδρα — вода и πόνος — работа, в итоге получаем «рабочий раствор».

Гидропоника не нова. История ее начинается с глубокой древности. Например Висячие сады, о чем рассказывают нам археологические раскопки древнего Вавилона, являющимися одним из Семи чудес света были вероятно одной из первых удачных попыток выращивания растений на искусственных почвах.

Плавающие сады Ацтеков в Центральной Америке - еще один удачный пример  применения технологии гидропоники. На берегах Озера Теночитлан (Мексика) кочевые племена индейцев были вытеснены со своих плодородных земель воинственными соседями. И тогда ацтеки изобрели из длинных стеблей тростника плоты, на которые уложили ил со дна озера. Эти плоты они  назвали "Чампас". Так и выращивался обильный урожай овощей и фруктов, ведь даже деревья прекрасно росли и плодоносили. Корни пробиваясь к воде доставляли растению влагу.

Метод гидропоники

Метод гидропоники основан на изучении корневой системы растения, а конкретно как происходит питание растения. Ученые работали десятки лет, чтобы понять, что же корень извлекает из почвы. Выяснить это удалось благодаря опытам выращивания растений в воде. В дистиллированной воде растворяли определенные питательные элементы (минеральные соли).

Растение выращивали на этом растворе в обыкновенной стеклянной банке. И эксперименты показали, что растение хорошо развивается, если в растворе есть калий, сера, железо, магний, кальций, азот и фосфор. Ученые выяснили что если из раствора с питательными веществами исключить такие элементы как калий, рост растения останавливается. Оказывается без кальция не может развиваться корневая система. Элементы железо и магний, необходимы растению для образования хлорофилла. Белки, необходимые для образования протоплазмы и ядра, не могут образоваться без серы и фосфора.

Долгое время ученные думали, что только эти элементы нужны для нормального развития растений. Но позже ученые выяснили, что растению также нужны очень небольшие количества других элементов, которые поэтому и назвали микроэлементами.

Примерно в одно и то же время в девятнадцатом веке российский ученый К. А. Тимирязев, а в Германии  Ф. Кноп разрабатывали метод выращивания растений в водных растворах.

В 1936 г. В США Герикке испытал выращивание овощей в растворах, дав название этому методу гидропоника. В нашей же стране первые удачные опыты выращивания овощей на гидропонике были поставлены в 1938-1939 годах. Сперва растения на гидропонике выращивались исключительно в воде, без субстрата. Но при выращивании в воде снабжение корней кислородом оказалось низким, реакция раствора неустойчива, поэтому отдельные корни и растения погибали.

Поэтому выращивание растений в воде не нашло применения, и были разработаны другие методы гидропоники. Корни растения разместили в относительно в инертном субстрате, который погружен в раствор необходимых питательных веществ.

В зависимости от того какой используется субстрат появились различные методы гидропоники: 

Агрегатопоника - когда корни размещены в твердых инертных, неорганических субстратах – керамзите, щебне, песке, гравии и т.п.

Хемопоника - субстратом служат мох, опилки, верховой торф и другие малодоступные для питания растений органические материалы;

Ионитопоника субстрат из ионообменных материалов;

Аэропоника - твердого субстрата нет, корни висят в воздухе затемненной камеры.

И так при выращивании гидропонным методом, корни растения не в почве, а субстрате, заменителе почвы, который не имеет питательного значения, грубо говоря, субстрат просто создает опору развитию корневой системы.

Кроме того в гидропонике процесс поглощения питательных веществ происходит быстрее, а дополнительный кислород стимулирует более быстрое развитие корневой системы. Ведь растению не нужно тратить энергию на поиск питательных веществ, они легкодоступной форме подаются к корням растения. Потому растение использует сэкономленную энергию для развития и роста. Так же при выращивании на гидропонике, воды используется меньше. Что особенно важно при промышленном выращивании сельскохозяйственной продукции. Особенно для стран с недостатком пресной воды.

В итоге гидропоника позволяет регулировать условия выращивания растений - создавать режим питания для корневой системы, который полностью обеспечить потребности растений в питательных элементах. Используя технологию гидропоники в закрытых помещениях мы также можем регулировать концентрацию углекислого газа в воздухе, благоприятную для фотосинтеза, регулировать влажность воздуха, температуру воздуха, а также продолжительность и интенсивность освещения. 

Создание идеальных условий для роста растений обеспечивает получение максимальных урожаев, лучшего качества и за более короткие сроки.

 Преимущества гидропонного метода выращивания растений:

• При применении настоящего способа существенно поднимается  урожайность плодовых  растений. Интенсивное цветение декоративных растений также доказывает положительное влияние гидропоники на их рост. Этот метод помогает снабдить растение всеми необходимыми ему полезными веществами. Оно растет крепким и здоровым, причем гораздо быстрее, чем в почве.

• Растение не накапливает вредных и пагубно влияющих на человеческий организм элементов, содержащихся в почве. Как правило, это ядовитые органические соединения, избыток нитратов, радионуклиды, тяжелые металлы и прочие. Особенно это актуально для плодовых растений. Ведь при использовании метода гидропоники растения получают только лишь полезные вещества.

• Растения не нуждаются в ежедневном поливе. И расход воды при гидропонике гораздо проще контролировать. Каждое растение требует исключительно индивидуального подхода. В зависимости от системы выращивания и объема емкости необходимо систематически доливать воду – одному растению раз в три дня, другому раз в месяц.

• При почвенном выращивании растения нередко страдают от пересыхания и недостатка кислорода,  в случае переувлажнения. С применением способа гидропоники это совершенно исключено.

• Процедура пересаживания многолетних растений при использовании технологии гидропоники существенно облегчается. Ведь при пересадке их в почву корни в любом случае травмируются, в той или иной степени.

• Благодаря гидропонике можно избежать таких проблем, как вредители и всевозможные разновидности грибков и болезней, которые встречаются у растений, растущих в почве. Вопрос о применении ядохимикатов сам собой отпадает.

• Отпадает необходимость применения новой почвы, что значительно уменьшает затраты на процесс выращивания комнатных растений.

• С практический точки зрения за такими растениями легче ухаживать, нет грязи от земли, нет посторонних запахов, нет вредителей, которые могут завестись в почве, а потом распространиться и на помещение.

Минусы применения технологии гидропоники:

• Изначально стоимость такого решения будет существенно выше, чем приобретения обычного грунта.

• Нужно вложить немного труда, дабы самостоятельно собрать систему. Это займет немало времени и сил. А ежели приобрести уже готовую систему, то вам придется выложить определенную сумму. Плюс в том, что изначальные затраты и времени и денег окупятся с лихвой, поскольку растение начнет расти в несколько раз быстрее и ухаживать за ним будет намного легче.

• Стереотипы и общественное мнение дают свое. Многие такой способ выращивания растений ассоциируют с искусственным методом с применением химических удобрений – то есть ядохимикатами, которые пагубно влияют на здоровье. Однако такого рода суждения возникают исключительно от незнания того, что такое гидропоника.

Процесс пересадки растения из грунта в систему гидропоники

1. Поместите в ведро земляной ком с корнем растения и замочите на несколько часов водой комнатной температуры.

2. По истечению этого времени под водой аккуратно отделите землю и при помощи легкой струи воды комнатной температуры осторожно отмойте корни.

3. После очистки расправьте корни к низу и засыпьте их субстратом. При этом не требуется, чтобы растение непосредственно корнями касалось водяного слоя.  Раствор поднимется вверх по капиллярам субстрата и достигнет корней. Через некоторое время растения сами прорастут на необходимую глубину.

4. Полейте субстрат сверху обычной водой. Затем залейте воду в сосуд до необходимого уровня и оставьте растение адаптироваться приблизительно на неделю.

Только после истечения этого периода в воду можно добавлять удобрения.

Роль метода гидропоники в современном сельском хозяйстве.

Мало кто задумывается над тем, через пару десятков лет населения в селах совсем не останется. По результатам исследований через 50 лет практически все жители нашей планеты будут жить в городах. Кто же будет выращивать продукты? Более того, сегодня большая часть почвы, которая способна приносить урожай, уже задействована. Часть ее серьезно повреждена варварскими методами агрономов. И что же будут есть будущие поколения?

Благодаря применению в настоящей сфере новейших достижений техники и науки технология гидропоники в последние годы стала развиваться с невероятной скоростью. В ультрасовременных гидропонных системах применяются исключительно пластмассы. Даже насосы изготавливают с покрытием из эпоксидной смолы. Благодаря долговечности и безвредности такого рода материалов, их совестное применение с нейтральными субстратами -  прямой путь к успеху. Применение пластмасс подтолкнуло избавиться от дорогих и не удобных в эксплуатации металлических конструкций баков и желобов.

С разработкой пригодных для применения в системе гидропоники насосов, пластмассовой сантехнической арматуры, таймеров, электромагнитных клапанов и прочего оборудования, гидропоника теперь может быть полностью автоматизирована, что позволит уменьшить основные и производственные издержки.

Не менее важным достижением в области гидропоники стала разработка сбалансированного питания для растений. И хотя исследования в настоящей сфере все еще продолжаются, полученные разработки уже широко применяются.

В процессе развития технологии гидропоники активно принимают участие разные страны мира. Свою заинтересованность данной системой проявляют такие государства, как Австралия и Новая Зеландия, страны Южной Африки, Италия и Испания, Израиль и Скандинавские страны. В Европе уже многие овощи и ягоды выращиваются по системе гидропоники. К примеру, клубника растет быстрее и сбор ягод существенно облегчается. Использование ультрасовременных питательных растворов дает возможность заметно увеличивать урожайность культур, а также сокращать площади под их посев.

Системы гидропоники сегодня приобретают все большее значение. За счет повышения спроса и увеличения массовости рынка удешевляется производство конструкций и снижается себестоимость гидропоники. Разработки в сфере проектирования систем дают возможность выращивать растения не только компактно, размещенных на одном уровне, но и заполнять объем задействованных под данный процесс помещений, экономя тем самым рабочую площадь и значительно повышая выход готовой продукции. При этом трудозатраты в обслуживании растений заметно снижаются.

Снижение трудоемкости при использовании технологии гидропоники для выращивания растений достигается благодаря нескольким весомым факторам.

1. Из процесса выращивания совершенно исключается понятие «плодородный грунт». Ведь грунт в гидропонике присутствует только лишь в рассадном состоянии растения. Стоит заметить, что рассаду растения выращивают все же традиционным способом, а затем ее помещают в горшочек, который наполняется каким-нибудь влагопроницаемым сыпучим субстратом. К примеру, перлитовым крупным песком, дробленым керамзитом, мелким гравием и прочим. Главная задача субстрата - держать корневую систему растения. При этом все питательные вещества растением впитываются из специального раствора.

2. Абсолютно устраняется такая процедура, как «полив». Ведь гидропоника подразумевает собой систематичный полив питательным раствором корневой системы растения. Этот раствор отличается практически стабильным составом. Благодаря нему растение не подвергается ни голоданию, ни недостатку влаги. А развивается быстро и равномерно по сравнению со своими грунтовыми сородичами.

3. Сводится к минимуму возможность появления насекомых, личинок, сорняков и конкурентов. Рассада высаживается практически в стерилизованный грунт, а затем грунт и вовсе вымывается. А в растворе никаких семян сорняков просто быть не может.

4. При использовании технологии гидропоники отпадает необходимость в прополке, рыхлении и других видов обработки грунта. И система может быть абсолютно автоматизирована.

И если технология гидропоники хорошо отлажена, то процесс выращивания растений заключается непосредственно в выращивании рассады и сборе урожая. Также необходимо систематически следить за гидропонной установкой и подливать раствор.

Система гидропоники превращает процесс выращивания зелени, овощей и пряностей в весьма приятное занятие. 

Гидропоника в России

В бывшем СССР правительство уделяло большое внимание развитию гидропонных систем. Были построены первые тепличные комбинаты, применяющие данную технологию выращивания в Москве и Киеве. В городе Ереван (Республика Армения) был создан Институт Гидропоники для проведения исследований в этой области.

Развитие же гидропоники в России связано с возрастающим интересом, особенно проявляющимся у малых фермерских хозяйств, так как им приходиться  на небольшой площади  выращивать овощи, зелень, цветочные и ягодные культуры в промышленных масштабах.

Среди них всё больше растет популярность систем капельного полива. Они позволяют создать за при небольших затратах автоматическую оросительную систему, которую можно использовать как для традиционного выращивани в земле, так и для гидропонных установок типа Drip System (система капельного полива)  

www.promgidroponica.ru

Для многих гидрофитов характерно слабое развитие корневой системы

Что связано со способностью всасывать воду всей поверхностью тела. Основная роль корней — закрепление растений в грунте, а насасывание ими растворов идет слабо. Поэтому элодея, например, может развивать корни, а может обходиться без них. Корневища некоторых гидрофитов (кувшинки, кубышки и др.) играют роль запасающих органов и обеспечивают вегетативное размножение.

Недостаток в водоемах минеральных веществ и света, затрудняющий фотосинтез, способствует возникновению растений-хищников, питающихся мелкими водными организмами. В России и сопредельных государствах в олиготрофных водоемах распространены 8 видов пузырчаток и альдрованда. Пузырчатки получили свое название по ловчим пузырькам, имеющим «ротовое» отверстие с волосками и щетинками по краям. От верхнего края пузырька отходит эластичный клапан, выделяющий приманки для мелких животных (личинок насекомых, рачков, дафний, циклопов, червей, инфузорий). Если жертва попала в пузырек, клапан захлопывается. Продукты пищеварения поглощаются всасывающими клетками. Род пузырчатка насчитывает около 200 видов, в основном тропических, среди которых есть болотные и эпифитные. Альдрованда принадлежит семейству Росянковые, которое насчитывает около 100 видов растений-хищников, растущих на болотах и в водоемах. Ловчий аппарат ее — две полукруглые половинки листовой пластинки, в центре которой множество пищеварительных железок и чувствительных волосков. Микроскопические обитатели водоемов, задевая волоски, вызывают смыкание листьев-ловушек.

Гидрофиты могут накапливать в своем теле разные минеральные вещества, концентрация которых иногда в тысячи раз больше, чем в окружающей воде (например, элодея накапливает в клетках углекислый кальций). Такое избирательное накопление изменяет среду обитания (кислотность, солевой состав и т. п.) и может приводить к смене экосистем.

Для растений, жизнь которых связана с обводненными местообитаниями, характерна гидрохория — распространение плодов и семян с помощью воды. Кувшинки, виктория (Victoria), эвриала (Euryale ferox) имеют на семенах губчатые мешковидные выросты, играющие роль поплавков. Лишь после их разрушения семена опускаются на дно и прорастают. Крупные плавучие плоды и семена имеют многие обитатели тропических морских побережий и мангровых зарослей. Семена некоторых лютиков (Ranunculus lingua, R. sceleratus), растущих на болотах и в ручьях, имеют под эпидермой плавательный пояс из крупных опробковевших воздухоносных клеток. У болотных осок (Carex vesicaria, С. rostrata, С. rhyn- chophysa) семя заключено в заполненные воздухом вздутые мешочки. У калужницы болотной (Caltha palustris) семена приобретают плавучесть при разбухании. А плоды кокосовой пальмы (Cocos nucifera) содержат обеспечивающий плавучесть воздух и запас воды для зародыша, что позволяет им разноситься морскими течениями на тысячи километров, не теряя всхожести в течение месяцев.

eco-rasteniya.ru

Мой цветочный мир - Гидропоника

moizveti.ucoz.ru

Свойства гидрогеля и способы его применения

     Применение гидрогеля для растений очень удобно в тех случаях, когда не удаётся вовремя их поливать. Применяется гидрогель не только для растений открытого грунта, но и для любой рассады и в комнатном цветоводстве. Этот материал идёт в ход для дополнительного увлажнения и подкормки культур. Особый полимер позволяет постепенно впитывать из него воду вместе с удобрением. Использование этого материала позволяет существенно сэкономить не только время, но и воду.

Краткое содержание

Что такое настоящий гидрогель, а не аквагрунт

     Существует несколько основных разновидностей гидрогеля, но не все из них можно применять на дачном участке. Некоторые его типы применимы лишь для декоративного дизайна. Грамотное использование настоящего гидрогеля позволит улучшить качество почвы и повысить комфорт жизни растений, цветочной и овощной рассады, а также комнатных цветов.

     Материал, не теряющий свои свойства при низких и высоких температурах, обладает следующими характеристиками:

• Сохраняет все качества до пяти лет,
• по истечению срока эксплуатации распадается на азот, водород и углекислый газ.

     После набухания гранулы гидрогеля становятся эластичными и упругими. Особое свойство этого материала - гибкость, что очень удобно для садоводства. Чаще всего аквагрунт изготавливают из полиакриламида, который нетоксичен и абсолютно безвреден.

Гидрогель от производителя и другие

     Гидрогель многие называют аквагрунтом, что в корне не правильно. Вторая позиция - это только декоративный вариант для дизайнеров, который совершенно не подходит для выращивания. Настоящий гидрогель, в большинстве своём, не имеет формы и бывает только бесцветным (белым в сухом виде). Его изготавливают из полимерных цепочек, способных удерживать большое количество воды: 10 грамм подобного сухого материала впитывают от двух до трёх литров жидкости.

     Существует несколько разновидностей гидрогеля. Основные их различия - это состав, плотность и внешний вид. То, что выпускается в виде цветных гранул, имеющих различную форму, называется аква- гидрогрунтом. Этот материал применим только для различных флористических композиций или в качестве кратковременного грунта для комнатных растений. Дело в том, что аквагрунт плотнее гидрогеля и корням гораздо сложнее впитывать из него влагу.

     Плотность аквагрунта обеспечивает ему эстетичный внешний вид до двух лет. Это позволяет применять материал в прозрачных сосудах. Однако, использовать аквагрунт в качестве постоянной почвы невозможно. Если растение находится в этом материале в прозрачном сосуде, то его корни не защищены от воздействия солнечного света. Ещё одна сфера применения аквагрунта - для хранения букетов из срезанных цветов.

     Настоящий гидрогель имеет более рыхлую, желеобразную структуру. По составу он напоминает сахар с кристалликами различного размера. Это обеспечивает легкую всасываемость влаги корнями растений. Кроме того, особая структура полимера позволяет ему по истечению срока эксплуатации распадаться.

Достоинства

     Многие считают, что гидрогель увлажняет почву. Но данный материал никак не влияет на состав грунта. Он обеспечивает влагой растения, а не почву. За счёт своей главной особенности (впитывание и удерживание большого количества влаги) материал имеет определенные достоинства:

• Поддержание оптимального баланса влаги, впитываемой растением,
• экономия воды,
• сохранение вносимых в грунт удобрений,
• улучшение рыхлости почв,
• ускорение наступления плодоносного периода растений,
• предотвращение пересыхания и растрескивания грунта.

     Применение полимера впитывающего влагу позволяет значительно сократить поливы, не нанося при этом вреда растениям. Кроме того, применение этого материала позволяет тратить меньше времени на уход за ними.

Области применения гидрогеля для растений

     Сферы его применения очень обширны. Кроме обеспечения дополнительной влаги, материал используется в следующих случаях:

• Перевозка растений,
• добавка в почву для оптимального обмена влаги,
• среда для содержания саженцев.

     В садово-огородных работах материал предпочитают применять на глинистых и песчаных почвах. Применение гидрогеля в сухом грунте позволяет растением получать достаточное количество влаги. Внесение этого материала в глинистые почвы делает их рыхлыми и защищает саженцы от излишков жидкости, спасая их от загнивания корней.

Способ приготовления почвы

     На 1 кг земли необходим 1 гр кристаллического вещества. Такое соотношение применимо как для рассады, так и для посадки растений в открытый грунт. Перед внесением в почву сухой порошок гидрогеля заливается чистой водой, чем она чище, тем больше влаги впитает полимер. По истечении нескольких часов он набухнет.

     При смешивании набухшего вещества с грунтом, его необходимо тщательно перемешать, иначе значительные участки грунта останутся без доступа влаги. Уход за почвой, содержащей полимер, остается неизменным, необходимо лишь сократить подкормки и поливы примерно в 3-4 раза.

Как применить гидрогель для выращивания рассады

     На практике гидрогель используют при посадке на рассаду культур с мелкими семенами. Для этого содержимое пакета разводим водой (не забудьте внести в неё соответствующее количество удобрения), а полученную массу перетираем через сито или измельчаем блендером. После чего, набухший однородный раствор слоем в 1 см выкладываем на грунт в посадочный горшок. В данную смесь погружаем семена и сверху присыпаем тонким слоем земли. После чего саженцы поливаем и закрываем пленкой, чтобы избежать пересыхания.

     Также семена можно высаживать прямо в гидрогель без грунта. Для этого метода набухший материал перетирают или измельчают и распределяют в неглубокую емкость равномерным слоем 1-1.5 см. Семена помещаются в полимер и немного придавливаются иголкой или зубочисткой, полностью погружать их в материал не нужно. После посадки смесь накрывают пленкой и убирают в темное место. Когда семена прорастут и образуют листочки, их вместе с кусочком гидрогеля высаживают в грунт.

     Такими способами выращивают рассаду таких растений как: помидоры, баклажаны, сельдерей, перец и других культур, требующих обильной влаги. Гидрогель защитит корни рассады от пересыхания или излишнего переувлажнения. Дело в том, что кроме отдачи, материал способен впитывать излишки воды, что очень удобно для начинающих садоводов.

Помощник открытого грунта

     При посадке в почву полимер также применяют для растений, требующих обильных поливов: огурцов, томатов и других. Вносить материал можно как в набухшем, так и в сухом виде. Однако, перед внесением гидрогеля в виде порошка, стоит помнить, что после полива он увеличится в 250-300 раз. Поэтому, лучше всего использовать уже набухший материал.

     Смесь для посадки составляется из одной части гидрогеля и 4 частей грунта. После чего полученной почвой заполняется посадочная лунка. Вносить материал в грунт можно и после посадки. Для того, чтобы не повредить корни растений, гранулы вносятся вручную, для чего набухший материал вмешивается в область вокруг них.

     При добавлении полимера в сухом виде в грунте делаются углубления, после чего в них засыпается небольшое количество порошка. При первом поливе гранулы разбухнут, а чтобы растение не выдавилось наружу, почву необходимо прорыхлить и немного уплотнить.

Препарат и удобрения

     В самом гидрогеле не содержится никаких сторонних веществ или удобрений. Однако, подкармливать растения, посаженные в почву с полимером можно и даже нужно. Лучше всего в этом случае использовать комплексные удобрения, которые полностью растворяются в воде. Обычно на упаковке указывается максимально доступная концентрация вносимого вещества. При подкормке почвы с гидрогелем данное значение нужно разделить на 2. Например, если концентрация удобрения составляет 2 мл на 5 литров воды, то при внесении в почву с полимерами его количество составит 1 мл на 5 литров.

     Плюс удобрения почвы с гидрогелем во впитывании их растением постепенно, вместе с влагой. После полива или дождя удобрение не вымывается из почвы, а остается в шариках полимера. Благодаря этому подкормку можно проводить гораздо реже.

     Применение такого материала как гидрогель позволяет экономить время и ресурсы. Цены на качественный материал, конечно же, высоки, но использование его на проблемных почвах или ситуациях обязательно обеспечит влаголюбивые растения водой и защитит их от пересыхания.

     Во многих странах полимеры в сельском хозяйстве и фермерстве используются на протяжении нескольких десятилетий. Эти материалы не только экономят ресурсы, но и ускоряют естественные процессы жизнедеятельности растений, не нанося при этом вреда почве и окружающей среде.

sotkiradosti.ru

Устойчивость растений к переувлажнению

Переувлажнение наблюдается при заболачивании почв, затяжных дождях, в результате весеннего таяния снега, при нарушении поливных норм на орошаемых территориях.

Избыток влаги оказывает крайне неблагоприятное влияние на растения. В этих условиях появление всходов затруднено; растения угнетаются из-за образования корки на поверхности почвы; оголяется узел кущения у злаков; опыление из-за туманов и дождей плохое, поэтому мало образуется завязей; а нередко наблюдается осыпание завязей и незрелых плодов; происходит загнивание корнеклубнеплодов, плодов овощных культур; переувлажнение валков при раздельной уборке вызывает прорастание зерна в валках, а у культур с коротким периодом покоя или его отсутствием — прорастание семян на корню. После затяжных дождей наблюдается растрескивание плодов у томатов, ягодных культур, корнеплодов; у подсолнечника загнивает тыльная часть корзинки. Наблюдается полегание посевов, особенно высокорослых сортов или на участках с усиленным азотным питанием. Нередко на склонах наблюдается смыв растений дождевыми потоками, а на пониженных участках рельефа возможно вымокание растений из-за застоя воды.

Если сильные дожди сопровождаются градом, то растения повреждаются травматически, иногда до полного уничтожения посевов.

Одна из основных причин угнетения растений при избыточном увлажнении почвы состоит в нарушении воздушного режима в зоне корней. При оптимальной обеспеченности водой почва содержит достаточное количество кислорода. Но при затоплении воздух из пор вытесняется водой.

Растения страдают от недостатка кислорода (гипоксия) или его полного отсутствия (аноксия). В условиях кислородной недостаточности часто оказываются озимые, ячмень, соя, рис, хлопчатник.

Кислород необходим как для дыхания корней, так и для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. При длительном затоплении в почве развиваются анаэробные процессы: спиртовое, маслянокислое и другие виды брожения. Происходит подкисление почвы в ризосфере, накапливаются углекислый газ, метан, органические кислоты, спирты и другие соединения. Многие из этих соединений ядовиты для корней растений, их называют болотными токсинами. В таких условиях корни начинают загнивать и отмирать, что приводит к гибели растений.

Нарушение аэробного дыхания в клетках корней сопряжено с прекращением транспорта электронов и окислительного фосфорилирования, прерываются реакции цикла трикарбоновых кислот. В этих условиях окисление углеводов в клетках переключается на путь спиртового или молочнокислого брожения. В результате в условиях аноксии образование АТФ происходит только на этапе гликолиза, а цикл трикарбоновых кислот полностью выключается. Поэтому из каждой молекулы глюкозы образуется только 2 молекулы АТФ (при нормальном снабжении кислородом и аэробном дыхании образуется 36 молекул АТФ). В итоге растения испытывают недостаток энергии для сохранения процессов метаболизма, роста и развития.

В процессе брожения в клетках накапливаются продукты брожения — молочная кислота и этиловый спирт. Спирт ядовит для клеток, а органические кислоты вызывают подкисление цитоплазмы и увеличение проницаемости клеточных мембран. В результате через мембраны из клеток выходят водорастворимые вещества. Значительная аккумуляция молочной кислоты при остром дефиците кислорода вызывает клеточный ацидоз и гибель клеток.

В связи с угнетением дыхания резко снижается поглотительная активность корней, так как поглощение питательных веществ требует затраты энергии, поставляемой в форме АТФ процессом дыхания. Наблюдается задержка роста растений. Недостаточно эффективное поглощение корнями минеральных элементов и их слабый транспорт в побеги сопровождается усиленной реутилизацией азота, фосфора и других элементов из более старых листьев в более молодые. Следствием этого является быстрое старение и гибель закончивших рост листьев.

Надземные органы растений не испытывают недостатка кислорода, а влияние затопления на них осуществляется опосредовано через нарушение трофических связей с корневой системой. Это определяется нарушением поступления из корневой системы в надземные органы элементов минерального питания и физиологически активных веществ.

Отрицательное влияние высокой влажности почвы и воздуха на процесс формирования урожайности сельскохозяйственных растений проявляется также в ухудшении условий для созревания семян. На завершающем этапе онтогенеза происходит обезвоживание семян. Затяжные дожди в предуборочный и уборочный периоды ухудшают условия для высыхания зерна и вызывают прорастание его в валках или на корню. Это происходит в результате биохимического распада веществ зерна и, в первую очередь, гидролиза крахмала до более простых соединений — сахаров под влиянием амилолитических ферментов. При сильном прорастании может начаться также распад клейковинных белков и липидов. Прорастание семян на корню или в валках нередко отмечается во влажные годы у ржи, пшеницы, тритикале, гороха, гречихи и других культур. Прорастание зерна резко ухудшает хлебопекарные свойства ржи и пшеницы: хлеб получается малого объема, мякиш плотный, липкий, легко заминается, цвет корки белесый с сильными подрывами.

Сельскохозяйственные растения в большинстве плохо переносят затопление. К наиболее чувствительным к кислородному дефициту относятся горох, томаты, соя; к относительно устойчивым — кукуруза, пшеница, овес, картофель. Самыми устойчивыми являются растения водные и влажных (заболоченных) местообитаний. Из растений сельскохозяйственного назначения к ним относятся рис и сахарный тростник.

У устойчивых растений в процессе эволюции сформированы разнообразные морфологические, анатомические приспособления и биохимические механизмы, которые позволяют им выживать при дефиците кислорода. Основная особенность таких растений — это наличие аэренхимы — основной ткани, содержащей очень крупные межклетники. Межклетники и воздушные полости в корнях, стеблях и черешках листьев сообщаются между собой и служат резервуаром для кислорода, необходимого для дыхания всех тканей.

У риса затопление вызывает удлинение клеток междоузлий, поэтому рост всего стебля ускоряется и верхняя часть его всегда находится над водой. Первичная кора корня и стебля дифференцируется в аэренхиму. По ее межклетникам происходит поступление кислорода во все ткани. Днем, когда идет фотосинтез, содержание кислорода в воздушных полостях листьев всегда больше, чем в атмосфере. Отсюда он поступает в воздушные полости корней, поддерживая условия для аэробного дыхания. Однако в условиях затопления аэробное дыхание не вполне достаточное, чтобы обеспечить энергией все процессы жизнедеятельности растения, поэтому активируется процесс гликолиза. Некоторая часть кислорода выходит из корня в почву и участвует в окислении токсичных веществ. Наличие аэренхимы у риса является конститутивным признаком, а бескислородные условия вызывают еще более сильное развитие этой ткани.

Выживаемость растений сахарного тростника при затоплении определяется также способностью образовывать придаточные корни на узлах, расположенных выше уровня воды.

У растений-мезофитов аэренхима при нормальных условиях обеспеченности кислородом отсутствует, но может формироваться в ответ на недостаток кислорода в основании стебля и в корнях. Формирование этой ткани регулируется этиленом. В образовании этилена участвуют ферменты аминоциклопропанкарбосинтаза (АЦК-синтаза) и АЦК-оксидаза. Эти ферменты синтезируется в кончиках корней в ответ на дефицит кислорода. Синтезируются ферменты, связанные с лизисом клеточных стенок и образованием аэренхимы. В результате происходит гибель клеток первичной коры корня и стебля, а в местах гибели остаются полости, которые используются как резервуары для кислорода, поступающего в них из надземных органов. В образовании этой ткани участвуют также ионы кальция.

Формирование аэренхимы часто бывает недостаточным для нормальной жизнедеятельности растений в условиях затопления, поэтому большое значение имеют физиолого-биохимические приспособления, которые обеспечивают достаточную активность обмена веществ в условиях пониженной концентрации кислорода. Эти приспособления связаны в основном с процессом дыхания — его путями.

В условиях дефицита кислорода повышается активность пентозофосфатного пути дыхания с последующим окислением в митохондриях образующегося НАДФН и сопряженного образования АТФ. Увеличивается значение гликолитического пути распада глюкозы. Возрастает значение системы детоксикации продуктов анаэробного распада (этилового спирта, молочной кислоты) путем удаления этих веществ или включения в обмен веществ. Нередко устойчивые к кислородному дефициту растения не накапливают продукты брожения. В этом случае образующиеся продукты брожения могут выходить из корней в почву или подниматься с транспирационным током в надземную часть, а затем удаляться через листья или чечевички побегов.

Образующийся этиловый спирт может разрушаться с участием фермента алкогольдегидрогеназы. Опытами установлено, что активность этого фермента в анаэробных условиях повышается. Нейтрализация конечных продуктов брожения вызывает усиление процесса гликолиза.

Аноксия вызывает образование новых белков и ферментов. В частности обнаруживаются новые изоферменты, участвующие в гликолизе. Они поддерживают более надежное функционирование гликолиза в изменившихся условиях и снабжение растений энергией при подавлении аэробного дыхания. Изоферменты различаются между собой по физико-химическим свойствам, но катализируют одну и ту же реакцию.

К физиолого-биохимическим приспособлениям у растений к недостатку кислорода относится способность их использовать в качестве конечного акцептора электронов не кислорода (как при аэробном дыхании), а других соединений, например нитратов или соединений, имеющих двойные связи — жирных кислот, каротиноидов. Процесс переноса электронов и протонов на NO3- получил названия нитратного дыхания.

Таким образом, у растений, произрастающих в условиях переувлажнения, устойчивость к гипоксии и аноксии достигается широким комплексом приспособлений.

Под влиянием избыточного увлажнения у полевых культур особенно высокорослых сортов нередко наблюдается полегание растений. Это вызывает большие неудобства для возделывания растений и при их уборке. Особенно большими потерями сопровождается полегание злаковых культур. При избыточном увлажнении рост растений ускоряется, междоузлия вытягиваются, а образование механической ткани отстает, поэтому прочность стебля снижается.

Интенсивность полегания определяется в баллах по результатам визуального наблюдения за посевами.

Повышение устойчивости растений к переувлажнению.

В условиях затопления при отсутствии в почве кислорода растения некоторых видов и сортов способны переносить электроны на другие акцепторы (нитраты, а также соединения, имеющие двойные связи — жирные кислоты, каротиноиды).

Благодаря этому при недостатке или отсутствии кислорода поддерживается жизнедеятельность растений. Подкормки таких культур нитратными удобрениями продлевают их жизнедеятельность в условиях переувлажнения и затопления. Устойчивость хлебных злаков к избытку воды в почве повышает также замачивание семян в растворе сульфата марганца (0,1 %), что способствует развитию генеративных органов, формированию зерновок в колосьях, а также в растворах хлорхолинхлорида или никотиновой кислоты.

Механизмы адаптации растений к недостатку кислорода (из Т.В. Чирковой, 2002)

Оценка интенсивности полегания растений

Для предупреждения полегания растений необходимо предпринимать следующие меры: соблюдение оптимальных норм высева семян и недопущение загущения посевов, соблюдение норм внесения азотных удобрений и недопущение перекорма азотом, соблюдение норм полива для культур, возделываемых в условиях орошения.

Для предотвращения полегания растений высокорослых сортов зерновых культур рекомендуется использовать ретарданты, например, хлорхолинхлорид (ССС) и его аналоги. Обычно обработку зерновых культур проводят в начале выхода в трубку. Эти соединения замедляют рост стебля, способствуют накоплению целлюлозы и лигнина, утолщению клеточной стенки. В результате утолщается стебель и повышается его механическая прочность.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Смотрите также

• 
  Гидроподы у растений
• 
  Растение дьявольский язык
• 
  Растение дьявольский язык
• 
  Орнитофилия примеры растений
• 
  Орнитофилия примеры растений
• 
  Леспедеца копеечниковая растение
• 
  Леспедеца копеечниковая растение
• 
  Эмилия растение фото
• 
  Эмилия растение фото
• 
  Эпимедиум растение фото
• 
  Эпимедиум растение фото