Наномолекулярное питание для растений
Чем питаются растения? Вопрос не праздный, а тесно связан с потребностями человечества в растительной пище и других областях. Питание растений является одним из факторов, который определяет скорость процесса роста и качество конечного продукта.
Общепризнано, (http://www. *****/journal/18081) что все элементы питания растения получают из почвы и воздуха. Главные из них (азот, фосфор, калий, кальций) хотя и содержатся в почве в больших количествах, но часто находятся в недоступной для растений форме. Поэтому необходимо создавать условия, способствующие превращению потенциального плодородия в эффективное (высокая скорость роста и большой выход конечного продукта). Однако приходится использовать и быстродействующие факторы - удобрения (органические и минеральные). Этим занимается агрохимия.
Основной поток необходимых веществ растение получает через корневую систему.
Наряду с побегом корень - основной орган высшего растения. В типичном случае он выполняет функцию минерального и водного питания. Другая важная функция корня, тесно связанная с основной, - закрепление, "заякоривание" растения в почве. Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов . Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины ), синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений. http://*****/medbiol/botanica/001500fb. htm
Поперечный срез участка корня двудольного растения в районе эндодермы (А) и схематичное изображение ее клеток (Б) с поясками Каспари. (БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА) http://*****/medbiol/botanica/001c3788.htm
1 - эндодерма, 2 - перицикл, 3 - первичная флоэма, 4 - первичная ксилема, 5 - поясок Каспари .
Чтобы понять механизм поглощения и транспорта минеральных ионов, необходимо помнить следующее.
1. Минеральные элементы, необходимые растению, входят в состав солей. В водном растворе молекулы солей диссоциируют и образующиеся ионы свободно передвигаются. 2. Ионы способны пересекать клеточные мембраны различными путями. Один из них — активный транспорт. Он требует затрат энергии в форме АТФ, образующегося в процессе дыхания и может вести к перемещению ионов против градиента их концентрации.
http:///Medical/Biology/320.html
В принципе, для выращивания растений можно обойтись и без почвы, если обеспечить доступ питательных веществ к корневой системе. Массоперенос легче сего осуществлять в водном растворе. Гидропо́ника — это способ выращивания растений без почвы. При выращивании гидропонным методом, растение питается корнями не в почве, более или менее обеспеченной минеральными веществами, поливаемой чистой водой, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твердой, но пористой, влаго - и воздухоёмкой среде, способствующей дыханию корней в ограниченном пространстве горшка, и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения.
Существуют различные механизмы транспорта ионов и молекул через клеточные мембраны, пи этом вещества должны быть водорастворимыми и с небольшим молекулярным весом.
Существенным отличием гидропоники от почвы является фактор почвенных микроорганизмов. Они оказывают непосредственное влияние на собственно образование и формирование почвы, на минерализацию (разложение) органических остатков и образование гумуса, т. е осуществляют первичную переработку веществ, делая их более доступными для корней растений. При гидропонике в растворе тоже присутствуют различные ассоциации микроорганизмов, но отличные от почвенных.
В общем случае, повышение скорости роста и выхода готового продукта у растений можно в определенной степени регулировать подачей соответствующих веществ. В основном в состав почв входят следующие элементы (в %):
- кислород (содержится преимущественно в органическом веществе) - 55; кремний (значительная часть в кварце) - 20; углерод (в гумусе, органических остатках) - 2; водород (больше в гумусе) - 5; азот (в основном в гумусе) -0,1; фосфор (в гумусе, в минеральной части) - 0,08; сера (в гумусе) - 0,04; железо - 2; кальций - 2; магний - 0,6; калий - 1; натрий - 1.
Почвы далеко не равноценны по плодородию и агрохимический состав их различен. Например, общее содержание основных элементов азота, фосфора и калия в пахотном слое дерново-подзолистых почв в, среднем составляет (в %):
- азота - 0,04 - 0,13; фосфора (в окислах) -0,02-0,15; калия (в окислах) -0,5-2,5.
Сбалансировать почву теоретическими методами весьма сложно, в природе проще – растения сами выбирают «место жизни», т. е к определенных местах растут определенные растения. На бытовом уровне доминируют критерий рН и наличие навоза в почве.
Новое веяние – живая вода, музыка и …Любовь! Все это хорошо, но… растениям нужны молекулы и атомы для строительства организма.
Можно ли сделать процесс выращивания растений технологическим? Наверное, можно, но…
Во-первых, нет информации (количественной) о потреблении растениями кислорода, об удельной скорости роса биомассы.
Во-вторых, растения сажают там, где садовый участок или где поле – что вырастет... то и хорошо. Несколько лучше дела в теплицах, затраченная энергия требует ответственности.
В-третьих, удобрения? Спрос на «экологически чистую» продукцию отрицает все удобрения (кроме «экологически чистых»)!!
И, главное, нет теорий – есть интуиция и накопленный поколениями эмпирический опыт.
Ассоциация червоводов Латвии уповает на гумус червей. Логически в этом есть смысл, объективно – необходим анализ. Образцы биогумуса на фотографиях ниже.
Черви утилизируют органику, пропуская через пищевод. Является ли эта органика доступная растениям? Судя по микрофотографиям – только частично.
На первой фотографии – пищевод червя, на второй – фекалии червей, что является основой биогумуса. Биогумус (или"Копролит") представляет собой сухую органическую, рыхло-сыпучую, мелко гранулированную массу почти черного цвета со средним химическим составом: азот общий (А) -0.9-3% , фосфор (P%, калий (K% , кальций (Ca%, магний (Mg) 0.5-2.3%, железо (Fe)- 0.5-2.5%, марганец (Mnмг/кг, цинк (Zn) -28-35 мг/кг, гуминовые кислоты - 6-18%.
Еще одно популярное органическое удобрение – навоз (см. фото), состав свежего навоза на соломенной подстилке (%)
Вид животных | Вода | Орган. | Азот, | Фосфор, | Калий, | Кальций, |
Крупный рогатый скот | 77,3 | 20,3 | 0,59 | 0,23 | 0,50 | 0,40 |
Лошади | 71,3 | 25,4 | 0,77 | 0,28 | 0,63 | 0,21 |
Овцы, козы | 64,6 | 31,8 | 0,83 | 0,23 | 0,67 | 0,33 |
Свиньи | 72,4 | 25,0 | 0,65 | 0,19 | 0,60 | 0,18 |
Основу навоза обычно составляет подстилка из сена, кроме того в фекалиях животных, особенно травоядных (коровы) содержатся микроскопические частицы (менее 1 мм) «не переваренной» травы. По химическому составу это идентично составу растений, т. е идеально сбалансированное питание, однако, практически недоступно без предварительного разложения почвенными микробами.
Для повышения эффективности органических удобрений было предложено доводить их до размеров микро и нано частиц. Таким способом разработаны стимуляторы роста растений Ecogal.
На фотографии ниже приведены результаты роста пшеницы за неделю на разных субстратах: контрольная почва (песчаная основа из Царникавы), добавка биогумуса, предоставленного Ассоциацией червоводов Латвии - 40%, биогумус – 35 + Ecogal – 5%. Результат говорит сам за себя. Ecogal для домашних растений можно заказать на сайте.
В принципе, растения хорошо освоили планету, используют любую возможность и любую почву для роста.
Тундра весной, городская трава (Рига), растения в пустыни.
