Co pomáhá kořenům dýchat?

Rostliny, stejně jako všechny živé organismy, absorbují kyslík a uvolňují oxid uhličitý během dýchání. K výměně plynů dochází průduchy na listech, stejně jako čočkou na stoncích a prasklinami v kůře. Uvnitř tkání kyslík putuje mezibuněčnými prostory a následně proniká do buněk. Přístup kyslíku ke všem rostlinným orgánům je jednou ze základních podmínek života.

Pokud je půda špatně obdělaná nebo na podmáčených půdách, nemají kořeny rostlin dostatek vzduchu a tím i kyslíku. Proto, když voda v určitých oblastech pole stagnuje, většina rostlin zemře. Rostliny totiž stejně jako lidé nebo zvířata umírají bez kyslíku. Ale jejich potřeba kyslíku je menší než u zvířat a nemají tak složité dýchací orgány.

Dýchání je vstup kyslíku do těla a odvod oxidu uhličitého a také využití kyslíku k oxidaci organických látek k uvolnění energie (obr. 1).

Při dýchání dochází ke spotřebě některých organických látek. Například klíčící zrno ztrácí 3-10 % sušiny. Čím je prostředí pro klíčení nepříznivější, tím je potřeba více živin a tím intenzivnější je dýchání sazenice. Energie uvolněná při dýchání se vynakládá na růst a vývoj rostlinných orgánů. Experimentálně potvrďte absorpci kyslíku klíčícím semenem a uvolňování oxidu uhličitého jím (obr. 2).

Vezměte 2 sklenice se širokým hrdlem a do jedné z nich vložte naklíčená semena hrachu (20-30 ks). Ve druhé – stejné množství suchých, nevyklíčených semen hrachu. Sklenice pevně uzavřete víčky a dejte na teplé místo. Po týdnu umístěte hořící svíčku do sklenice se suchými semínky. Svíčka nezhasne, bude hořet dál. Vzhledem k tomu, že dýchání suchých semen je pomalé, za týden nestihla absorbovat všechen kyslík ze vzduchu ve sklenici.

Ve sklenici s naklíčenými semínky svíčka okamžitě zhasne. Proč? Naklíčená semena intenzivně dýchají, takže absorbovala veškerý kyslík ve sklenici a nasycovala vzduch oxidem uhličitým. Při bobtnání a klíčení semen a dalším vývoji rostlin se zvyšuje dýchání v pletivech. Mezibuněčné vzdušné prostory v rostlinných tkáních usnadňují pohyb plynů.

Vliv různých podmínek na dýchání rostlin

Intenzita dýchání se v různých částech rostliny liší. Nejvyšší je v mladých, rychle rostoucích orgánech a tkáních. S koncem období aktivního růstu rostlin slábne dýchání jejich pletiv. Alpské a světlomilné rostliny dýchají aktivněji (ve srovnání s rostlinami odolnými vůči stínu). Dýchání rostlin se zvyšuje s rostoucí teplotou, pokud jde o oteplování. Ale v horkém počasí slábne a při 45-50°C se téměř zastaví. Dýchání rostlin je tedy ovlivněno různými faktory.

1. Vliv vody.

Suchá semena (10-12% vlhkost) dýchají velmi málo. Pokud obsah vlhkosti v semenech dosáhne 33 %, pak se zvýší dýchání, zvýší se spotřeba živin a semena začnou klíčit. Proto při skladování v sýpkách by vlhkost zrna neměla překročit 12-14%. Pouze v takových podmínkách mohou být semena skladována po dlouhou dobu.

2. Vliv teploty.

Čím vyšší je okolní teplota, tím intenzivněji semena dýchají. Ani v zimě při teplotě -20-25°C se dýchání rostlin nezastaví, pouze se zpomalí. Dýchání semen se zastaví při teplotě +50°C. V zimním období se v hlízách brambor skladovaných při nízkých teplotách zpomaluje dýchání.

3.Vliv světla.

Při dostatku světla se zrychluje dýchání rostlin. Rostliny odolné vůči stínu dýchají méně než rostliny milující světlo. Pokud umístíte mladé sazenice na tmavé místo, jejich dýchání se trochu zpomalí.

4. Vliv vzduchu.

Veškerý život na Zemi, kromě některých bakterií, vyžaduje kyslík. Dýcháme vzduch, ve kterém je kyslík v určitém poměru s ostatními plyny (dusík, inertní plyny, oxid uhličitý).

Když se průmyslový odpad dostane do ovzduší, tento poměr se změní, což může být škodlivé pro rostliny, zvířata i lidi.
V poslední době můžete často slyšet výrazy ozonové díry a skleníkový efekt. Tyto jevy jsou spojeny se stavem vzdušného obalu Země. Hromadění škodlivých látek v atmosféře má negativní dopad na všechno živé, včetně rostlin. Jejich dech se zpomaluje.

Jaké látky znečišťují ovzduší?

Zde jsou ty hlavní:

1. Oxid uhličitý emitovaný všemi živými organismy žijícími na Zemi.
2. Průmyslový odpad a plyny emitované závody a továrnami, především oxid uhelnatý, popel, saze, prach, saze, kouř.
3. Výfukové plyny automobilů.
4. Jedovaté plyny emitované syntetickými látkami vytvořenými chemickou cestou.
5.Prachové částice pesticidů používaných v zemědělství.

Růst a vývoj rostlin ve znečištěné atmosféře je zpomalen.
Rychle jsou vystaveny různým škodlivým vlivům. Vzduch je tedy nezbytný nejen pro nadzemní orgány rostlin, ale také pro kořeny umístěné v půdě. Pokud ke kořenům neproudí dostatečné množství vzduchu, zpomalí se jejich dýchání a zemřou. Pokud jsou kořeny neustále pokryty vodou, uhnívají. Kořeny zásobují celou nadzemní část rostliny živinami a vodou. Bez nich samotná rostlina nevyhnutelně zemře.

Role zelených rostlin:

1.Tvorba organických látek.
2.Přísun kyslíku do atmosféry
3. Udržování konstantního obsahu oxidu uhličitého.
4. Účast na tvorbě půd.

Zelené rostliny uchovávají energii kosmického svítidla – Slunce ve formě organických látek používaných živými bytostmi na naší planetě.

Dech je proces, který se vyskytuje ve všech živých organismech: absorpce kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého. Kyslík se používá k oxidaci organických látek, aby se z nich extrahovala energie. Rostliny při fotosyntéze ukládají energii ze slunečního záření ve formě organických látek a tuto energii využívají oxidací látek při dýchání.Obecně rostliny fotosyntetizují intenzivněji než dýchají.

Fotosyntéza. Napájení vzduchem.

Jakákoli půda se skládá ze tří frakcí – pevné (samotné minerály, které tvoří půdu a organickou hmotu), kapalné – voda a v ní rozpuštěné soli a plynné (půdní vzduch). Na správném poměru těchto tří frakcí závisí úspěšnost růstu a vývoje kořenového systému, aktivita jeho práce, a tedy i růst samotné rostliny.
Každý agronom si je dobře vědom důležitosti prvních dvou, ale roli a význam vzduchu v půdě je třeba prozkoumat podrobněji.

Vzduch v půdě je nezbytný především pro život samotných kořenů rostlin.Objem kořenového systému je velmi velký. Takže například jeden keř rajčete vyprodukuje za sezónu několik tisíc kořenů, jejichž celková délka přesahuje 200 metrů a počet kořenů dospělé jabloně se pohybuje v milionech v celkové délce desítek kilometrů. A všechny tyto kořeny nejen absorbují vodu a živiny, ale také dýchají, což znamená, že spotřebovávají kyslík.
Na základě výsledků studií provedených biology bylo zjištěno, že kořen dospělé rostliny rajčete o suché hmotnosti 2 g absorbuje 15 mg kyslíku za pouhou hodinu. Toto množství je obsaženo v 0,05 litru vzduchu. To znamená, že jedna rostlina potřebuje každý den celý litr čerstvého vzduchu!
A pokud tento vzduch nedostane, začnou okamžitě odumírat kořenové chloupky, pak malé přerostlé kořínky a pak až do smrti celé rostliny. Tento obrázek můžeme vidět na polích, kde jsou po vydatných deštích kaluže – již třetí den povodní je vidět úplné zničení úrody.

Kyslík ale nevyžadují jen samotné rostliny, ale také mikroorganismy, které žijí v půdě a hrají velmi důležitou roli při poskytování přístupných živin rostlině.
Například známé uzlové bakterie (Rhizobium) jsou aerobní, to znamená, že jsou schopny žít a rozmnožovat se pouze s přístupem kyslíku. Mezi aerobní organismy patří volně žijící dusík fixující bakterie rodu Azotobacter a řada dalších užitečných zástupců půdní mikroflóry.

Orba, sekání a všechny další možnosti hlubokého základního zpracování půdy jsou zaměřeny především na prokypření monolitu, který se v průběhu sezóny zhutnil, a zvýšení počtu půdních pórů, ve kterých bude cirkulovat vzduch. V průběhu vegetace na řádkových kulturách se toto kypření opakuje v meziřádkových prostorech – tlapkami a dláty kultivátorů. Tyto operace jsou klasikou zemědělství. Před mnoha lety se však prokázaly i negativní aspekty těchto metod. Časté zpracování půdy vede k její destrukci, ničení jejích konglomerátů a kola těžké techniky vyvíjejí tlak na půdu, zhutňují ji a ponechávají stále méně prostoru pro vzduch. „Pluhová podrážka“ narušuje filtraci přebytečné vlhkosti, což také vede k nedostatku kyslíku v kořenech.

Tvorba vysokých hřebenů nebo hřebenů. Tato zemědělská technika je nejúčinnější v oblastech se silnými srážkami a také v obdobích silných dešťů, po kterých je půda na dlouhou dobu přesycena vodou, což znamená, že v ní bude kriticky málo vzduchu. To je zvláště akutní na těžkých, jílovitých půdách a na zasolených půdách, kde je propustnost vody velmi nízká, což znamená, že kaluže zde zůstanou velmi dlouho.

Tvorba vysokých hřebenů a hřebenů v tomto případě umožňuje shromažďovat přebytečnou vodu v prostoru mezi hřebeny, přičemž značná část kořenového systému v samotném hřebeni bude dobře zásobena vzduchem, který je nad úrovní stojaté vody. .

Důležitou součástí strategie v boji za zajištění dobrého provzdušnění kořenového systému rostlin je práce agronoma na zlepšení fyzikálních vlastností půdy, její strukturu. Mechanické složení půd je dáno geologickými faktory za miliony let jeho vzniku a na velkých plochách je zpravidla nemůžeme výrazně změnit. (Pouze letní obyvatel na klasických „6 akrů“ si může dovolit přidávat písek do jílovité půdy). Ale každý agronom může a měl by bojovat za zvýšení obsahu humusu na svých pozemcích. Právě humus totiž shromažďuje a lepí půdní částice do konglomerátů, mezi nimiž bude vždy dostatek prostoru pro vzduch, právě na dobře humózních půdách se nejsnáze dosáhne a dlouhodobě udrží stejná rovnováha mezi vodou a vzduchem. K řešení tohoto problému využívají aplikaci vysokých dávek organických hnojiv, výsev zeleného hnojení s následným zapravením do půdy a zatravnění řádků v sadech a vinicích. A samozřejmě vyloučení z agronomické praxe tak barbarských metod, jako je pálení strniště.

Slanost by se neměla zaměňovat se slaností. Solonetz je viskózní rosolovitá půda bez struktury, která po vysušení vytváří silnou kůru, která praská do velkých monolitů. Soloneze se tvoří, když je půdoabsorbující komplex přesycen výměnným sodíkem a pro jejich „ošetření“ jsou vystaveny sádrovce. Pokud se neprovede včas, budou rostliny trpět nedostatkem vzduchu v půdě bez ohledu na jakákoli další provzdušňovací opatření, která provádíme.

S masivním rozšířením systémů kapkové závlahy na našich polích se objevil další zajímavý způsob řešení problému vzduchu v půdě – provzdušňování závlahové vody.

K tomuto účelu se používají jak konvenční Venturiho vstřikovače, tak systémy nuceného vstřikování. Tato myšlenka byla vypůjčena od těch, kteří pracují v hydroponii – kde je prostě nemožné obejít se bez dalších opatření pro provzdušňování vody. V řadě případů byla účinnost takových zemědělských postupů experimentálně potvrzena, ale je také plná mnoha nebezpečí a negativních vedlejších účinků.

Za prvé, nasycení závlahové vody vzduchem pod tlakem vede k jejímu uvolnění v potrubí při poklesu tlaku, což znamená, že existuje nebezpečí vzniku vzduchových „zátků“, které brání provozu systému. Abyste tomu zabránili, budete muset vynaložit další peníze na instalaci vzduchových ventilů a jejich údržbu (což je velmi drahé).

Za druhé , Jak procházíte kapacími trubicemi, tlak klesá s každým metrem, což znamená, že vypouštění vzduchu bude také nerovnoměrné; na vzdálených koncích zavlažovací trubice bude jeho obsah ve vodě mnohem nižší než na začátku. To znamená, že u takových systémů budete muset zkrátit délku závlahových vedení, a tedy zvýšit počet rozvodných trubek, což také výrazně prodraží závlahový systém.

Za třetí, Závlahová voda často obsahuje velké množství rozpuštěných sloučenin železa a vápníku, které se s přebytkem vzduchu stávají nerozpustnými a tvoří sedimenty, které se ukládají na stěnách trubice a v samotných kapátcích. A to může dramaticky zkrátit životnost systému kapkové závlahy.

Můžeme tedy dojít k závěru, že myšlenka nuceného provzdušňování zavlažovací vody, funguje bezchybně v hydroponických sklenících, ale nemusí být vždy optimální pro otevřenou půdu z agronomických a ekonomických důvodů.
Pokud však nastane situace kritického nedostatku vzduchu v kořenové zóně na hřišti a jiná řešení problému nejsou možná, může se tato technologie stát velmi účinnou metodou rychlé nápravy situace. Všechny uvedené negativní aspekty se při jednom nebo dvou takových ošetřeních neprojeví a přínosy z nich mohou být velmi patrné, pokud jsou prováděny v nejkritičtějším okamžiku (nadměrné zhutnění půdy, kdy není možné kypřít).
Ale nejdůležitější a nejúčinnější metodou, jak zajistit dobré provzdušnění půdy po celou dobu vegetace rostlin, bylo a zůstává dodržování optimálního zavlažovacího režimu.Nic nevytlačí vzduch z půdy tak, jako kubické metry vody navíc. Optimální režim závlahy znamená, že musíme nejen přesně vypočítat intenzitu závlahy, ale také zvolit optimální frekvenci závlahy. A v tomto ohledu dnes věda vyvinula jasné a přesné metody.

Existuje více metod, ale nejpřesnější je výpočet evapotranspirace. Kolik vody se vypaří z hektaru, kolik musíte vrátit (upraveno podle typu vaší rostliny a fáze jejího vývoje).

Tento výpar je nejlepší určit pomocí digitální meteostanice. Až donedávna bylo takové zařízení drahou kuriozitou, ale nyní jsou takové systémy velmi levné a umožňují instalaci i malému zemědělci na pozemku o rozloze několika hektarů.

Speciálně vyvinutá mobilní aplikace každé ráno ukáže celkový výpar na hektar a optimální rychlost zavlažování pro každou plodinu.

Přesný výpočet rychlosti zavlažování je nesmírně důležitý pro jakýkoli zavlažovací systém (včetně kropení), ale především pro podzemní systémy kapkové závlahy. V „podzemí“ totiž vlhkost, kterou na pole dodáváme, vůbec nevidíme, u takových systémů se používá technologie „neviditelného zavlažování“, kdy vlhkost cirkuluje výhradně v kořenové zóně, aniž by se objevila na povrchu .

Ale řekněme, že známe přesné denní odpařování a určili jsme přesné denní potřeby zavlažování rostlin, řekněme 45 metrů krychlových na hektar. Ale jak lze tyto kubické metry dát rostlinám?

Zavlažovat 45 metrů krychlových denně? Nebo jednou za dva dny 90 kubíků? Vědci z řady zemí hledali odpovědi na tyto otázky dlouho a pečlivě. A největších úspěchů v tomto výzkumu dosáhli izraelští vědci. A ukázalo se, že největšího efektu se dosahuje maximální fragmentací závlahy. Až do zapnutí kapkového zavlažovacího systému 10-15krát denně na několik minut na expozici. Právě s těmito zavlažovacími režimy je dosaženo maximálního výnosu.

A to se vysvětluje přesně stejnou optimalizací provzdušňování půdy v kořenové zóně. Ideální stav půdy je nejnižší vláhová kapacita (kdy jsou všechny kapiláry naplněny vlhkostí a všechny póry vzduchem) v tomto režimu je udržována stabilně a kapková závlaha v plném slova smyslu se nestává závlahovým systémem, ale systémem pro stabilní udržení optimální rovnováhy vlhkosti a vzduchu v půdě.

Tento vývoj byl nazván systém „Autoagronom“; obsahuje sadu online senzorů vlhkosti připojených k digitální meteostanici a automatickou regulaci zavlažování (samozřejmě na systémech ručního zavlažování je stěží reálné zapnout zavlažovací buňky 15krát za rok den po dobu 10 minut).

Metoda byla úspěšně testována na řadě plodin v různých půdních a klimatických zónách a dnes se objemy prodeje těchto systémů pohybují v desítkách milionů dolarů ročně s dobou návratnosti jedné nebo dvou sezón.

Toto je jasný příklad toho, jak hluboké porozumění fyziologii rostlin vede k brilantním agronomickým řešením, která nám umožňují dosáhnout nejen zvýšených výnosů, ale také významných úspor vody – jednoho z našich nejcennějších zdrojů současnosti.

Samozřejmě, že ne každý zemědělec si dnes může dovolit instalovat automatický zavlažovací systém této úrovně, ale většina zde popsaných opatření pro zlepšení provzdušňování půdy je dostupná všem.

A každý z nás se může a měl by se za dlouhých zimních večerů hlouběji seznámit s výdobytky moderní vědy a praxí jejich aplikace, aby úspěšně zvládl úkol poskytnout rostlinám vše, co ve svém oboru potřebují.