Jednou z nejvýznamnějších funkcí kořenového systému je absorbovat vodu a transportovat ji do nadzemní části rostliny. Přibližně 80 % rostlinné hmoty tvoří voda. Voda se využívá při respiračních reakcích, rozkládá se při fotosyntéze, kdy vznikají sacharidy: škrob a cukr. Ale tyto náklady jsou malé ve srovnání s hlavními náklady. Většina vlhkosti absorbované kořeny opouští rostlinu procesem transpirace, tzn. vypařování.
Rostliny odpařují vodu, aby se ochladily. V horkém letním dni listy absorbují obrovské množství sluneční energie. Je nezbytný pro fotosyntézu, ale zahřívání může vést k odumírání listů a rostliny jako celku. V procesu evoluce byla ve světě rostlin vyvinuta ochranná zařízení. Jedním z nich je neustálé odpařování vlhkosti, takže listy zůstávají chladné. Mezi další zařízení patří silná kutikula, voskový povlak a některé další. Jeden metr čtvereční povrchu listu odpaří 15 až 250 gramů vody za hodinu během dne a 1 až 20 gramů v noci. Konkrétní hodnoty závisí na povětrnostních podmínkách.
Ve skleníku jedna dospělá rostlina okurky, která se nachází na mřížoví, odpaří 200 až 300 g vody. Ztracenou vodu je třeba doplnit, což se děje automatickým chodem kořene. Pokud je vody málo, kořenový systém nefunguje efektivně, pak dochází k vadnutí. Nedostatek vláhy brání procesu fotosyntézy a tvorbě organických látek, rostlina přestává růst a výrazně se snižuje výnos.
Aby byla rostlina vybavena vodou, kořen vykonává významnou práci. Proniká hluboko do půdy do hloubky dvou metrů, kde je vyšší a stabilnější vlhkost, drobné kořínky proplétají hrudky zeminy. V důsledku toho je délka kořenů a jejich povrch u rostlin rostoucích v přírodních podmínkách velmi významný: přesahuje povrch listů 50–100krát.
Při pěstování rostlin na umělých substrátech je usnadněna práce kořene. Voda v tomto případě zůstává nevázaná, je snadno dostupná a neustále dostupná.
Technologie pěstování na umělých substrátech se vyznačuje ekonomickou spotřebou vody. Při zalévání půdy se část vody stane pro rostliny nedostupná, protože je vázána jílovými částicemi. Někdy je jeho objem až 16 % celkové kapacity vlhkosti. Tato voda se ztrácí pro rostlinu. Zbytek vody se jednoduše odpaří. Pokud pěstujete rostliny bez půdy, pak jsou takové ztráty eliminovány.
Minerály obsažené v jakémkoli hnojivu jsou dobře absorbovány nejen celým kořenem, ale pouze jeho rostoucí částí. Jedná se o oblast asi pět centimetrů od špičky. Starší oblasti se suberizují a ztrácejí propustnost. Pouze v případě dobrých podmínek pro růst koně lze počítat s účinným zásobováním rostlin minerálními solemi.
Živiny jsou rozptýleny po celé půdě. Kořenový systém je musí sbírat ve velmi malých dávkách. Pouze malá část minerálních solí přítomných v půdě se nachází v půdním roztoku. Právě v této formě jsou rostlinou absorbovány. Ale koncentrace živin v roztoku je nízká a nepokrývá všechny potřeby rostliny. Zbývající půdní minerály jsou nerozpustné nebo vázané na povrch půdních částic.
Pokud porovnáme rostliny pěstované v půdě s rostlinami pěstovanými ve vodných roztocích, je výživa těch prvních složitější. Tvoří velký, vyvinutý kořenový systém se zásobou dýchacích materiálů.
Další obtíží při krmení půdních rostlin je nízká dostupnost dusíku, fosforu a některých dalších prvků. Nejčastěji se nacházejí v organické hmotě a jsou pro rostliny nepřístupné. Mikroorganismy je pomáhají přeměnit na minerální formu. Přečtěte si o výhodách mikroorganismů v recenzi Čím lepší podmínky pro rozvoj mikroorganismů v půdě, tím více výživy rostliny dostávají. S poklesem teploty klesá aktivita rozkladu organické hmoty a rostliny nepřijímají dostatek důležitých prvků, například na jaře se často objevují známky hladovění dusíkem. Pokud je půda hnojena organickou hmotou, například hnojem nebo rašelinou, výsledek nebude okamžitý, protože musí projít bakteriálním zpracováním. Pohoda a produktivita rostlin závisí na přítomnosti mikroorganismů. Za zmínku také stojí, že ani úrodné půdy neobsahují vždy potřebné množství živin nebo jsou nepřístupné.
Při pohledu na půdu z této perspektivy je každý vzorek půdy velmi komplexním prostředím. Výsledkem je, že přesná chemická analýza ukáže, kolik a jaké prvky obsahuje vzorek, ale jak jsou dostupné pro rostliny, zůstane neznámé. Tato situace komplikuje volbu množství a způsobu hnojení. Nadměrná aplikace minerálních hnojiv zhoršuje fyzikální vlastnosti půdy, zasoluje ji a může negativně ovlivnit kvalitu produktů.
Při pěstování bez půdy je mnohem snazší poskytnout rostlinám racionální výživu. V tomto případě se obsah látek v roztoku stanoví kvantitativní analýzou. Jejich koncentraci můžete vždy rychle upravit jakýmkoli směrem. To je podstatná výhoda této metody.
Vstřebávání minerálů je fyziologický proces spojený s dýcháním, proto je dobré provzdušňování velmi důležité. Kromě toho má vliv teplota, kyselost a koncentrace roztoku.
Jak již bylo zmíněno, aby kořen absorboval vodu a živiny, potřebuje kyslík. Obvykle stačí vzduch, který je v půdě mezi jejími částicemi, pokud jsou dostatečně velké a strukturované. Půda bez struktury má velmi malé částice a mezi nimi prakticky žádné vzduchové dutiny. V důsledku toho rostliny trpí nedostatkem kyslíku a to má špatný vliv na jejich růst a vývoj.
Mladé kořeny se vyznačují nejaktivnějším dýcháním, které jsou zodpovědné za vstřebávání minerálních solí z vody. Zralejší kořeny plní pouze funkci transportu látek do nadzemní části, v některých případech zpět k vytváření zásob. Pokud je prostor kolem mladého kořene příliš suchý, odumře. Proto je při pěstování rostlin v umělém prostředí nutné hlídat jak provzdušňování, tak vlhkost vzduchu. Pouze optimální kombinace všech vlastností vytvoří nejlepší podmínky pro růst kořene a jeho práci.
Kolik kyslíku potřebuje kořen, aby správně fungoval? Pokusy byly prováděny s kořenem dospělé rostliny rajčete. Ukázali, že kořen o suché hmotnosti dva gramy za hodinu absorbuje přibližně 15-16 mg kyslíku (Bazyrina, 1950). Pro srovnání, jeden litr vzduchu obsahuje 300 mg kyslíku. To svědčí o tom, že kořeny rostliny umístěné v dobře větraném prostředí s vysokou vlhkostí budou vždy zásobovány kyslíkem ve správném množství.
Zcela jiný obrázek lze vidět, pokud je kořen zcela ponořen do živného roztoku. Rostliny snášejí náhlé záplavy zvláště negativně. Doslova po třech až čtyřech hodinách můžete pozorovat vadnutí listů a odumírání částí rostliny, protože přísun kyslíku se prudce snížil a rostlina pociťuje jeho nedostatek.
Výše popsaný jev se vysvětluje tím, že voda obsahuje podstatně méně kyslíku, tzn. 8-9 mg. Pro dobře vyvinuté a aktivně pracující kořeny to nestačí. Tento obsah kyslíku vystačí na velmi krátkou dobu.
V budoucnu může být dýchání kořenů zajištěno pouze kyslíkem, který se dostane do vody při běžné difúzi. Proces je pomalý: přes povrch, který má plochu 100 centimetrů čtverečních, vstupuje pouze 0,5 mg kyslíku za hodinu. Takové malé množství vede k tomu, že kořen zůstane ve stavu nedostatku kyslíku, jeho část odumře a růst rostlin bude zpomalen.
Pro efektivní pěstování rostlin ve vodných roztocích by měly být zajištěny nejpříznivější podmínky pro kořenový systém. Kořeny by neměly být v roztoku, ale ve vzdušném prostoru. Nezapomeňte na vlhkost. Tento vzdušný prostor je nasycen vodní párou. Do živného roztoku jsou ponořeny pouze samotné špičky kořenů. To vše dohromady zajišťuje nejlepší vstřebávání nutriční směsi. Porušení byť jedné z těchto podmínek bude mít na rostlinu extrémně nepříznivý vliv.
Suchozemské rostliny absorbují vodu hlavně z půdy. Část vody se však může dostat do listů ze vzduchu. Existují dokonce rostliny, pro které je hlavním zdrojem vláhy atmosféra. Jedná se o epifyty, které žijí na povrchu jiných rostlin, ale nejsou parazity. Mají vzdušné kořeny s dutými, tenkostěnnými buňkami a absorbují parní vlhkost a srážkovou vodu jako houba. U některých epifytů je dešťová voda shromažďována listy a poté absorbována chloupky listů.
Kořenový systém je orgánem pro absorpci vody z půdy. Vytvořený kořenový systém je komplexní orgán s dobře diferencovanou strukturou. Odhaduje se, že celkový povrch kořenového systému může přesahovat povrch nadzemních orgánů přibližně 150krát. Růst kořenů a větvení pokračují po celou dobu života rostliny.
Vstřebávání vody a živin je prováděno kořenovými vlásky oddenky. Oddenek je jednovrstvá tkáň, která pokrývá vnější stranu kořene. U některých rostlinných druhů tvoří každá buňka oddenku kořenový vlas, u jiných se skládá ze dvou typů buněk: trichoblastů, které tvoří kořenové vlásky, a atrichoblastů, které nejsou schopny tvořit vlásky.
Z rhizodermu se voda dostává do buněk kůry. U bylinných rostlin se kořenová kůra obvykle skládá z několika vrstev živých parenchymových buněk. Mezi buňkami jsou velké mezibuněčné prostory, které zajišťují provzdušnění kořenů. Prostřednictvím buněk kůry existují dva možné způsoby transportu vody a roztoků minerálních solí: přes symplast a apoplast. K rychlejšímu transportu vody dochází přes apoplast, protože v cytoplazmě je voda odkloněna k potřebám buňky.
Voda pak vstupuje do endodermálních buněk. Endoderm je vnitřní vrstva kortikálních buněk ohraničující centrální válec. Jejich buněčné stěny jsou vodotěsné díky usazování suberinu a ligninu (kaspárské pásy). Voda a soli proto procházejí endodermálními buňkami podél symplastu a transport vody v endodermis se zpomaluje (obr. 5). Je to nutné, protože průměr stély (centrálního válce), kam vstupuje voda z endodermu, je menší než sací plocha kořene.
Rýže. 5. Schéma drah radiálního transportu vody a iontů kořenem do xylémových cév (podle J. Moorby, 1981 – cit. V.V. Polevoy).
Centrální válec kořene obsahuje pericyklus a dva systémy vodivých prvků: xylém a floém. Pericyklové články jsou jedno- nebo vícevrstvé obložení vodivých cév. Jeho buňky regulují transport látek jak z vnějších vrstev do xylému, tak z floému do kůry. Kromě toho buňky pericyklu plní funkci vzdělávací tkáně schopné produkovat laterální kořeny. Parenchymatické buňky pericyklu aktivně transportují ionty k vodivým prvkům xylému. Ke kontaktu dochází prostřednictvím pórů v sekundárních buněčných stěnách krevních cév a buněk. Mezi nimi není žádná plasmodesmata. Voda a rozpuštěné látky pak difundují do dutiny cévy přes primární buněčnou stěnu. Některé parenchymatické buňky cévního svazku se vyznačují výrůstky – labyrinty stěn vystlanými plazmalemou, což výrazně zvětšuje jeho plochu. Tyto buňky se aktivně podílejí na transportu látek do cév a zpět a nazývají se přenosové nebo přechodové buňky. Mohou současně ohraničovat xylémové cévy a trubice floemového síta. Floémové cévy transportují organické látky z nadzemních částí rostliny ke kořenům.
Voda pasivně difunduje do xylémových cév prostřednictvím osmotického mechanismu. Osmoticky aktivními látkami v cévách jsou minerální ionty a metabolity uvolňované pumpami plazmalemy parenchymových buněk obklopujících cévy. Sací síla cév je vyšší než u okolních buněk v důsledku zvyšující se koncentrace xylémové mízy a absence výrazného zpětného tlaku z nízkoelastických buněčných stěn. V důsledku přílivu vody vzniká v xylémových cévách hydrostatický tlak, nazývaný kořenový tlak. Podílí se na zvedání roztoku xylému přes xylémové cévy z kořene do nadzemní části rostliny. Vzestup vody rostlinou v důsledku vyvíjejícího se tlaku kořenů se nazývá pohyb spodního konce.
Příkladem toho, jak funguje spodní motor, je, když rostliny pláčou. Na jaře lze v keřích a stromech s ještě nesvátými listy pozorovat intenzivní proudění xylému zdola nahoru skrz řezy v kmeni a větvích. U bylinných rostlin se při odříznutí stonku z pařezu uvolňuje xylémová míza, nazývaná míza.
Přísun vody kořenovým systémem klesá s klesající teplotou. Děje se tak z následujících důvodů: 1) viskozita vody se zvyšuje a tím se snižuje její pohyblivost, 2) klesá propustnost protoplazmy pro vodu, 3) je inhibován růst kořenů, 4) klesá rychlost metabolických procesů. Zásoba vody klesá, jak se zhoršuje provzdušňování půdy. To lze pozorovat, když je půda po silném dešti zaplavena vodou, ale na ostrém slunci rostliny vadnou v důsledku silného odpařování. Velký význam má koncentrace půdního roztoku. Voda vstupuje do kořene pouze tehdy, když je vodní potenciál kořene menší než vodní potenciál půdy. Pokud má půdní roztok negativnější potenciál, voda do kořene nezateče, ale vyteče z něj.
