Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища

Our investigations prove that the size, the allocation and the kinetic peculiarities of the root system are the important factors, affecting on the process of nutrient uptake from substratum. It’s worth noting that the process of nutrient uptake causes the decreasing of the mineral substances close...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
1. Verfasser:	Kharytonova, І.P.
Format:	Artikel
Sprache:	Englisch
Veröffentlicht:	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2014
Online Zugang:	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/272
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Institution

Plant Introduction

_version_	1860121812298366976
author	Kharytonova, І.P.
author_facet	Kharytonova, І.P.
author_sort	Kharytonova, І.P.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2019-11-24T23:16:23Z
description	Our investigations prove that the size, the allocation and the kinetic peculiarities of the root system are the important factors, affecting on the process of nutrient uptake from substratum. It’s worth noting that the process of nutrient uptake causes the decreasing of the mineral substances close to the root system. The moving of the compounds below the absorbing zone in the process of mass flow is followed by disbalance, inducing the concentration gradient. Subsequent rapid conversion of the nutrients from the solid phase into solution leads to the increasing their inflow for the root system. The prolongation of this process results in the formation of the certain concentration profile, which depends on the solution kinetics in the substrate, directly on the diffusion and convection mechanisms as well as on the transport rate near the roots.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.1493365
first_indexed	2025-07-17T12:41:06Z
format	Article
fulltext	101ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 УДК 635.9:57.084:581.52 І.П. ХАРИТОНОВА Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України Україна, 01014 м. Київ, вул. Тімірязєвська, 1 ФУНКЦІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ КОРЕНЕВОЇ СИСТЕМИ ДОСЛІДНИХ ВИДІВ РОСЛИН ЗА РІЗНИХ УМОВ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Результати проведеного дослідження свідчать, що розміри, розміщення і кінетичні особливості кореневої системи — це фактори, які суттєво впливають на процес поглинання поживних сполук із ґрунту. За умов, коли хімічні сполуки з масовим потоком переміщуються нижче за рівень поглинання, відбувається порушення балансу мінеральних речовин і досягається градієнт концентрації. При цьому пришвидшується перехід поживних речовин з твердої фази у розчин, завдяки чому збільшується надходження елементів до кореневої системи. При тривалішому перебігу цього процесу в ризосфері створюється профіль концентрацій, який залежить від кінетики руху розчинів у субстраті, зокрема від механізмів дифузії і конвекції, а також від швидкості переміщення поживних речовин біля коренів. Ключові слова: коренева система, органічна речовина, біогенні елементи, декоративні рослини, ґрунтові суб- страти. © І.П. ХАРИТОНОВА, 2014 Теоретичний та практичний аналіз свідчить про те, що рівень дифузії мінеральних сполук крізь ґрунт до кореневої поверхні контролює лише адсорбцію біогенних елементів (за винят- ком кальцію). Кінетика кореневого поглинання найменшою мірою впливає на цей процес [1]. У рослин є дуже чутливий механізм регуляторної кінетики поглинання для підтримання міне- рального статусу [2–3]. Результати дослідження поглинання елементів мінерального живлення свідчать, що цей показник може бути викорис- таний при вивченні адаптації рослин до різ- них ґрунтових субстратів та умов мікроклімату. Встановлено, що коренева кінетика впливає пе- реважно на мобільні іони (нітрат і калій) та на іммобільні іони у ґрунтах з високим вмістом ор- ганічної речовини [4]. У зв’язку з цим ми про- вели серію експериментів з вивчення впливу біогенних елементів на співвідношення біомаси коренів до біомаси надземної частини рослин в умовах службового і промислового інтер’єрів. Мета досліджень — з’ясувати біологічні особ- ливості тропічних та субтропічних рослин різ но- го екотипу в умовах інтер’єрів і поріг їх чутливо- сті до впливу факторів зов нішнього се ре до ви ща. Об’єкти та методи Об’єктами були тропічні та субтропічні росли- ни з родин: Araceae Juss. (Aglaonema modestum Schott, Dieffenbachia maculata G.Don., Philodend- ron brasielensis A. Koch, Syngonium po do phyllym Schott), Amaryllidaceae Jume St. Hil. (Hymenoca- llis littoralis Salisb.), Euphorbiaceae St.-Hell. (Co- diaeum variegatum L. Blume), Malvaceae Juss. (Hi - biscus rosa-sinensis L.), Asparagaceae Giiss. (San- sevieria trifasciata Hook.). Вміст біогенних елементів у субстратах ана- лізували колориметричним методом за мето- дикою Г.Я. Рінькіса [11]. Для екстракції макро- і мікроелементів використовували 1 н HC1. Вміст та склад амінокислот визначали за до- помогою амінокислотного аналізатора фірми Hitahi [10]. Отримані результати обробляли статистичними методами. Результати та обговорення Установлено, що величина співвідношення маси корінь/пагін значно вище у разі нестачі азоту (100–120 мг/л субстрату). За цих умов збільшується довжина коренів, але їх об’єм залишається без змін, а абсорбційна поверхня зменшується (табл. 1). При більшому дефіциті азоту (30–50 мг/л субстрату) спочатку змен- 102 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 І.П. Харитонова Таблиця 1. Розвиток кореневої системи декоративних рослин при різних дозах азоту * Вид, умови вирощування Доза азоту, мг/л субстрату Маса, г Об’єм коренів, cм3 Адсорбційна поверхня, дм2 надземної частини коренів Aglaonema modestum Теплиця 150–180 789,5 412,4 673,8 13,9 Службовий інтер’єр 150–180 709,3 371,5 521,9 12,7 Промисловий інтер’єр 150–180 667,8 305,9 489,3 12,1 Теплиця 100–120 696,2 489,7 664,7 13,0 Службовий інтер’єр 100–120 615,4 427,2 518,4 12,1 Промисловий інтер’єр 100–120 603,7 356,1 490,9 11,6 Теплиця 30–50 611,9 352,3 619,2 12,5 Службовий інтер’єр 30–50 563,6 309,4 477,5 11,7 Промисловий інтер’єр 30–50 527,8 287,5 424,6 11,2 Dieffenbachia maculate Теплиця 150–180 812,9 367,3 529,8 10,5 Службовий інтер’єр 150–180 723,7 309,7 473,2 9,9 Промисловий інтер’єр 150–180 683,5 289,1 455,0 9,4 Теплиця 100–120 753,2 402,8 531,5 10,1 Службовий інтер’єр 100–120 699,1 344,7 468,7 9,6 Промисловий інтер’єр 100–120 645,3 325,9 460.1 9,0 Теплиця 30–50 704,9 327,3 495,8 9,5 Службовий інтер’єр 30–50 651,7 275,8 410,3 8,9 Промисловий інтер’єр 30–50 609,8 243,4 387,3 8,5 Philodendron brasielensis Теплиця 150–180 947,4 533,9 791,2 16,7 Службовий інтер’єр 150–180 855,2 497,1 729,7 16,1 Промисловий інтер’єр 150–180 831,7 455,4 693,5 15,8 Теплиця 100–120 919,2 597,2 799,3 16,4 Службовий інтер’єр 100–120 842,8 534,7 730,9 15,8 Промисловий інтер’єр 100–120 802,5 488,3 689,6 15,5 Теплиця 30–50 873,7 499,1 752,3 16,0 Службовий інтер’єр 30–50 815,3 481,6 697,2 15,4 Промисловий інтер’єр 30–50 769,9 411,8 651,0 15,1 Syngonium podophyllum Теплиця 150–180 492,5 251,8 406,3 7,3 Службовий інтер’єр 150–180 454,7 236,5 371,9 7,0 Промисловий інтер’єр 150–180 418,3 211,8 327,2 6,7 Теплиця 100–120 480,2 292,2 410,5 7,1 Службовий інтер’єр 100–120 431,8 253,9 367,3 6,8 Промисловий інтер’єр 100–120 399,5 240,7 326,4 6,5 Теплиця 30–50 451,9 221,4 372,5 6,7 Службовий інтер’єр 30–50 402,6 208,3 340,1 6,4 Промисловий інтер’єр 30–50 348,3 192,6 309,7 6,1 Теплиця 150–180 638,4 357,9 539,2 8,7 Службовий інтер’єр 150–180 599,7 312,6 507,2 8,4 Промисловий інтер’єр 150–180 541,2 286,1 746,8 8,1 Теплиця 100–120 607,5 394,7 543,7 8,5 Службовий інтер’єр 100–120 563,1 362,0 510,1 8,1 Промисловий інтер’єр 100–120 511,7 311,8 472,3 7,9 Теплиця 30–50 572,7 324,3 505,1 8,2 Службовий інтер’єр 30–50 521,4 303,7 483,2 7,8 Промисловий інтер’єр 30–50 673,9 255,0 447,5 7,5 103ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього... Codiaeum variegatum Теплиця 150–180 383,5 169,2 315,9 8,5 Службовий інтер’єр 150–180 369,2 151,7 296,3 8,1 Промисловий інтер’єр 150–180 344,7 149,6 253,7 7,8 Теплиця 100–120 359,1 192,4 320,1 8,3 Службовий інтер’єр 100–120 321,4 183,9 282,6 8,0 Промисловий інтер’єр 100–120 311,5 173,6 260,9 7,6 Теплиця 30–50 309,4 142,8 284,2 8,0 Службовий інтер’єр 30–50 283,6 121,4 251,5 7,7 Промисловий інтер’єр 30–50 269,2 99,7 224,6 7,4 Hibiscus rosa-sinensis Теплиця 150–180 351,8 147,3 279,1 7,9 Службовий інтер’єр 150–180 326,3 130,7 255,6 7,5 Промисловий інтер’єр 150–180 303,6 121,4 241,9 7,4 Теплиця 100–120 321,9 192,7 280,5 7,7 Службовий інтер’єр 100–120 309,4 156,3 253,2 7,3 Промисловий інтер’єр 100–120 282,7 142,9 239,1 7,2 Теплиця 30–50 287,2 126,9 251,3 7,5 Службовий інтер’єр 30–50 269,5 107,5 228,4 7,1 Промисловий інтер’єр 30–50 241,9 97,3 211,9 7,0 Sansevieria trisfasciata Теплиця 150–180 615,7 299,1 427,8 9,1 Службовий інтер’єр 150–180 582,9 264,5 404,6 8,7 Промисловий інтер’єр 150–180 550,1 235,7 383,9 8,5 Теплиця 100–120 597,2 341,4 430,2 8,9 Службовий інтер’єр 100–120 571,6 285,3 409,1 8,6 Промисловий інтер’єр 100–120 532,4 270,0 379,1 8,4 Теплиця 30–50 521,7 256,3 384,7 8,8 Службовий інтер’єр 30–50 507,9 237,9 351,8 8,4 Промисловий інтер’єр 30–50 483,7 206,5 339,7 8,2 Примітка. У дослідах як субстрат використовували волокнисті ґрунтозамінники на основі суміші поліакрило- нітрильних і базальтових волокон. Джерелом азоту була сечовина. Закінчення табл. 1 Вид, умови вирощування Доза азоту, мг/л субстрату Маса, г Об’єм коренів, cм3 Адсорбційна поверхня, дм2 надземної частини коренів шується маса коренів, потім — об’єм та ад- сорбційна поверхня, а згодом припиняється розвиток кореневої системи. Таку залежність спостерігали для всіх дослідних видів неза- лежно від умов їх утримання. Фізіологічний статус кореневої системи на тлі низької забез- печеності азотом — збільшення вмісту води у тканинах коренів і висока величина співвід- ношення К : Са. Зок рема у варіанті досліду на тлі вмісту азоту 100–120 мг/л субстрату рівень води у тканинах коренів у дослідних видів був у середньому на 21–37 % вищим порівняно з варіантом з оптимальним рівнем забезпече- ності рослин азотом. Спостерігали збільшен- ня вмісту К в 1,9–2,5 разу. Швидке видовження коренів, яке спосте- рігається при дефіциті азоту, сприяє підви- щенню їх адсорбційної здатності та утворен- ню достатньої кількості асимілянтів, які ви- трачаються переважно на ростові процеси коренів, унаслідок цього відбувається при- гнічення розвитку надземної частини росли- ни. Інтенсивне видовження коренів є причи- ною певної зміни метаболізму азоту для син- тезу білка за умов майже пов ної відсутності цього елементу у ґрунтовому розчині. При 104 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 І.П. Харитонова цьому спостерігається зменшення вмісту азо- ту в коренях і підвищення рівня білкового/ небілкового азоту, що своєю чергою призво- дить до активної утилізації небілкових азот- них сполук для синтезу білка. За цих умов ви- явлено також збільшення величини співвід- ношення С : N і зміну кількісного та якісного складу вільних амінокислот, зменшення рів- ня гліцину, гістидину, аргініну (С : N — 2:1 і 3:2), збільшення вмісту аланіну, тірозину (С : N — 9:1), лейцину та ізолейцину (С : N — 6:1), активація синтезу цистеїну і цистину з низь- ким рівнем С : N — 3 : 1, для яких характерна здатність стимулювати процеси поділу клі- тин. Крім того, швидке видовження коренів та відповідні зміни у перерозподілі асимілятів між пагоном і коренем певним чином впли- вають на фітогормональний статус рослин. У пагонах різко збільшується рівень абсци- зової кислоти та зменшується кількість аукси- нів і цитокінінів, у коренях, навпаки, зростає вміст цитокінінів і знижується рівень абс- цизової кислоти та ауксинів. Корені, які дуже швидко розвиваються, характеризуються ви- сокою величиною співвідношення цитокінін: абсцизова кислота, а пагони — низькою ве- личиною, що відповідає інтенсивному росту коренів і пригніченню розвитку пагонів. Ін- тенсивне поглинання азоту рослинами при- зводить до інгібування розвитку мікоризи. Внесення мінеральних добрив у ґрунтосу- міш за винятком азоту збільшує тривалість життя тонких коренів. Доведено пряму залеж- ність між листопадом та зменшенням об’єму тонких коренів. Цю за кономірність можна спостерігати у декоративних рослин в умовах інтер’єрів у період з листопада до лютого за умов нестабільних температур повітря і недо- статнього рівня освітлення. Підвищення кон- центрації азоту у субстраті негативно позна- чається переважно на розвитку пагонів, ніж на ростових процесах коренів, що візуально виявляється дефіцитом фосфору і калію. Нами встановлено, що стимуляція розви- тку кореневої системи відбувається за умов використання аміачних форм азоту та фос- фору. Показано, що статус розвитку тонких коренів доцільно використовувати як показ- ник оптимізації умов вирощування інтроду- кованих рослин в інтер’єрах різного функціо- нального призначення. Для цього необхідно провести порівняння маси, дов жини, адсорб- ційної поверхні кореневої системи, кількісті коренів та проаналізувати динаміку розвитку тонких коренів. Отже, ефективність використання росли- нами поживних речовин в умовах ін тер’єрів можна оцінити за загальною біомасою виро- бленого елемента, яка залежить від його кон- центрації [5–7]. З літературних джерел, особливо зарубіж- них, відомо, що механізми кінетики руху роз- чинів у різних за механічним складом ґрунтах практично не вивчені. Макропори можуть вза- ємодіяти з потоком при запов ненні водою і водночас насичені повітрям за умов наявності води у ґрунтовій матриці або сольового роз- чину. З другого боку, згідно з правилом Poise- nille у різних за розміром мікропорах існує ламінарний транс порт, зокрема в кореневих каналах діамет ром декілька міліметрів, та ши- роких макропорах, де турбулентні потоки про- ходять крізь тріщини і щілини [8–9]. Мор- фологічні характеристики та рух розчинів в обмеженому об’ємі субстрату аналізували та ідентифікували за допомогою розчинів різних барвників. Зокрема розчин метилового си- нього використовували для вивчення мак ро- пор при візуальному спостереженні, йодин — для дослідження мобільніших компонентів, таких як нітрат, фосфат, калій. Обидва барв- ники негативно впливали на розвиток мікро- організмів у субстраті. Як показали наші екс- перименти, для вивчення руху розчинів в об- меженому об’ємі як барвник доцільно засто- совувати розчин діамантового блакитного. Установлено, що іони калію та фосфору мі- грують у ґрунтовому субстраті і накопичуються поблизу поверхні кореня, тому розмір коре- невої системи та її архітектоніка — це важливі показники для аналізу процесів поглинання біогенних елементів рослинами. Так, зміни рН ризосфери, по в’язані з формою азотних до- брив, залежать від фізико-хімічних характе- 105ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього... ристик субстрату та фракційного складу фос- фатів. У субстратах з низьким вмістом орга- нічної речовини (0,45–1,00 %) за умов на- явності великої кількості фосфатів третьої групи, які зв’язані окислами алюмінію і залі- за, рН ризосфери підвищується на тлі нітрат- ного азоту, що призводить до збільшення по- глинання рослинами фосфору. Розчинність фосфатів кальцію другої групи зростає пропо- рційно зменшенню показників рН. При цьо- му зміни рН ризосфери взагалі не впливають на мобілізацію органічного фосфору. Експериментальними дослідженнями до ве- дено, що погіршення розвитку кореневої сис- теми в усіх дослідних видів спостері гається, зокрема, при підвищенні щільно сті ґрунто- суміші з 1,1 до 1,6 мг/см3, а при 1,88 мг/см3 (0,52 МПа) ріст коренів майже повністю при- пиняється. При цьому різко погіршується аб- сорбція коренями сполук фосфору, калію і кальцію. Своєю чергою дефіцит кальцію при- зводить до зменшення діаметра кореня та при- гнічення його розвитку. За умов, коли ґрун- това щільність негативно впливає на розви- ток коренів на тлі нестачі кальцію у розчині, ймовірно, його додаткове внесення має ніве- лювати інгібувальну дію високої щільності субстрату на ростові процеси. Виявлено, що додаткове забезпечення рослин кальцієм при- скорює ростові процеси коренів навіть за ви- соких показників щільності ґрунту. Результа- ти досліджень свідчать, що поглинання по- живних речовин відбувається за рахунок роз- міщення коренів у верхньому шарі субстрату, в результаті чого спостерігається підвищення буферної здатності поживних сполук у більш щільній нижній частині, як у рослин камелії. Загалом водне забезпечення та мінеральне живлення суттєво впливають на розвиток надземної частини рослин і кореневої систе- ми. Насиченість субстрату основами майже не впливає на продуктивність сухої речовини та інтенсивність поглинання поживних спо- лук кореневою системою. Сумарна кількість сухої речовини і величина співвідношення пагін : корінь не залежать від щільності суб- страту, але на ці показники впливає розмі- щення коренів в обмеженому об’ємі субстра- ту. Продуктивність сухої речовини коренів у щільнішому шарі ґрунтосуміші не залежить від його механічної структури, яка своєю чер- гою не впливає на довжину коренів. Низька посухостійкість рослин пов’яза на з кореневою системою, яка слабко закріплена і розміщена у верхніх шарах субстрату. Така ко- ренева система має низку переваг, зокрема здатність утворювати нові корені від старих. Коренева архітектура і властивості коренів ві- діграють важливу роль у пристосуванні рос- лин до стресів, спричинених нестачею вологи або поживних речовин у приміщеннях різно- го типу. У багатьох видів адаптація до низької вологості субстрату пов’язана зі збільшенням розмірів головного кореня. Такі показники, як глибина проникнення коренів, діаметр го- ловного кореня, співвідношення маси і кіль- кості коренів, дають змогу визначити адапта- ційну здатність рослин до водних стресів. Задовільне вирощування декоративних рос- лин в умовах інтер’єрів різного функціональ- ного призначення також залежить від ґрунто- вого субстрату, зокрема його складових. З од- ного боку, бажане максимальне наближення до природних умов зростання, з іншого, як субстрат доводиться використовувати матері- али, які не трапляються у природі. Крім того, необхідно врахувати, що ґрунтосуміші — це не лише фізична або хімічна субстанція, а й біологічна система, моделювання та управ- ління якою можливе лише за умов всебічного її вивчення. Виявлено, що при виборі ґрунтового суб- страту важливими є такі його фізичні власти- вості, як: • велика шаруватість, що дає змогу забезпе- чити достатню аерацію кореневої зони; • стійка структура; • висока буферна здатність; • відсутність токсичних сполук і збудників хвороб. Матеріали, які використовують для фор- мування ґрунтосуміші для декоративних рос- лин, зазвичай не відповідають цим вимогам, тому доцільно застосовувати комбінації двох 106 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 І.П. Харитонова або трьох компонентів, які допов нюють один одного. В експериментальній роботі як ґрун- тові субстрати було випробувано велику кіль- кість природних і синтетичних матеріалів. Найпридатнішими виявилися торф’яні про- дукти, листяний опад різних порід дерев, на- повнювачі синтетичного походження, зокре- ма полістирол. Зав дяки підбору певних спів- відношень між компонентами у суміші можна отримати відносно оптимальні та порівняно дешеві субстрати, хоча і з низькою структур- ною стійкістю. Проведений попередньо хімічний аналіз основних компонентів, використаних нами з метою формування ґрунтосуміші для декора- тивних рослин різного екоморфотипу, виявив суттєву різницю в кількості рухливих форм макро- і мікроелементів (табл. 2.). Різний хі- мічний склад компонентів дає змогу ціле- спрямовано обирати концентрацію біогенних елементів. При цьому необхідно враховувати швидкість мікробіологічної де струкції опаду різних порід дерев і кори, а також строки від- бору рослинного матеріалу, оскільки опад хвойних порід дерев мінералізується значно повільніше, ніж листяних, і внаслідок висо- кого вмісту лігніну у хвої протягом року мор- фологічно майже не змінюється. Значний вплив на рухливість і доступність біогенних елементів для рослин в умовах ін те- р’єрів мають фізико-хімічні властивості ґрун- тових субстратів або їх замінників (табл. 3). Доведено, що переважання у складі субстрату ґрунтових агрегатів розміром до 1 мм сприяє збереженню вологи за ра ху нок зменшення фі зичного випаровування. Із збільшенням у субстраті дрібнодис перс них часток (0,01– 0,001 мм) суттєво зменшується поглинання рослинами практично всіх біогенних елемен- тів за винятком калію. Нами досліджено вплив температури суб- страту на розвиток кореневої системи. Вста- новлено, що за температури ґрунтосуміші +5 °С ріст коренів практично зупиняється. Ростові процеси активізуються з підвищенням темпе- ратури ґрунту і досягають мак симальних зна- чень за температури +25 °С. У разі подальшо- го підвищення температури ріст коренів різко знижується. За температури субстрату +8…10 °С відбувається сповільнення поглинання води рослинами та зменшення проникнення води крізь клітинні мембрани. Відомо, що вміст хімічних елементів гене- тично успадковується рослинами і перебуває у прямій залежності від їх концентрації у по- живному середовищі. Завдяки еволюційно за- Таблиця 2. Вміст біогенних елементів у різних компонентах, які використовують для формування субстратів, мг/л (1н HCl) Компонент субстрату рН сольовий Макро- і мікроелементи, мг/л NH 4 – NO 3 + P K Ca Mg S Fe Cu Zn Mn Сфагновий мох: літнього збору 4.1 100 28 10 25 497 86 53 15 0 0 10 осіннього збору 4,4 160 30 22 72 533 132 125 50 0 0 10 Верховий торф 3,0 50 4 0 12 466 41 0 100 1,2 0,5 10 Кора сосни 4,0 10 13 22 37 366 102 30 0 0 0 35 Дерновий ґрунт 7,1 15 50 190 87 1815 624 100 350 2,5 4,7 100 Листяний опад з-під: сосни 4,2 90 35 58 41 976 158 100 100 0 0 450 дуба 4,9 60 45 40 120 1530 508 25 75 0 0 400 бука 5,0 20 13 22 202 369 97 175 50 0 0 100 ліщини 5,4 90 72 44 48 1798 386 50 70 0 3,0 350 акації 5,6 20 14 23 37 700 512 125 55 0 0 160 берези 5,5 50 12 55 72 1696 354 95 75 0 0 40 107ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього... кріпленому пріоритету у використанні іонів збе- рігається специфічність елементного складу рослин. Якісна та кількісна генетична вибірко- вість у поглинанні поживних речовин від- творює потребу окремих видів рослин у макро- і мікроелементах, оскільки становлення та формування елементного хімічного складу від- бувалося в конкретних геохімічних умовах. При формуванні ґрунтового субстрату із за- даним режимом мінерального живлення не- обхідно враховувати фізіологічні особливості дослідних видів, оскільки оптимальний рівень аерації в кореневій зоні не лише визначає рі- вень і характер процесів дихання коренів, а й увесь перебіг фізико-хімічних та мікробіоло- гічних перетворень у субстраті. Оскільки аера- ція субстрату залежить від його структури, нами були підібрані суміші з різним рівнем аерації для рослин різного екотипу. При під- борі складу субстрату враховували результати дослідження кінетики руху розчинів у порис- тому середовищі. Так, для наземних видів оптимальним для росту і розвитку рослин ви- явився субстрат, який складається з верхового торфу, опаду сосни, піску, дернового ґрунту, перегною, взятих у співвідношенні 1 : 1 : 1 : 1 : 0,5, для епіфітів — ґрунтосуміш з подрібненої кори сосни, верхового торфу, піску, сфагнового моху (2 : 1 : 1 : 1), для ліан — ґрунтосуміш з верхового торфу, опаду ліщини, піску, дернового ґрунту, перегною (1:1:1:0,5:1). Ми також вивчили вплив біогенних еле- ментів на життєдіяльність рослин в умовах ін- тер’єрів різного типу. Засвоєння рослинами біогенних елементів з ґрунтового субстрату — досить складний процес: поглинання корене- вою системою цих речовин, перетворення їх на органічні сполуки, транс порт поглинутих речовин та продуктів їх перетворення до місць синтезу органічних сполук і формування ок- ремих частин та органів рослин. Процес засвоєння кореневою системою по- живних речовин визначається індексом росту рослин, стадіями і віковими змінами в їх роз- витку та споживанням поживних речовин під час розвитку. У зв’язку з цим ми дослідили дію азоту, фосфору і калію на ростові процеси де- коративних рослин, вміст фотосинтетичних пігментів та хімічний статус. Проаналізовано вплив мінеральних доб рив на кількісний склад основних поживних сполук у вегетативних ор- ганах та співвідношення біомаси коренів до біомаси над земної частини. Встановлено, що вилучення фосфору з поживного середовища стимулює біосинтез хлорофілу а. Вміст ос тан- нього збільшувався порівняно з варіантом, який включав повний набір елементів (N, P, K), у 1,4–2,8 разу. Виявлену залежність спо- Таблиця 3. Фізико-хімічна характеристика ґрунтових субстратів, які використовують при вирощуванні тропічних і субтропічних рослин Склад субстрату, співвідношення компонентів Гумус, % рН сольо вий Об’ємна маса, г/см3 Механічний склад, % на абсолютно безкарбонатну наважку пісок пил мул Фракції, мм 0,0–0,25 0,25–0,05 0,05– 0,001 0,001–0,005 0,005–0,001 <0,001 A 2,49 5,6 0,32 38,71 24,83 11,12 6,39 9,20 9,75 B 5,97 5,5 0,77 40,12 17,29 11,47 6,74 14,60 9,78 C 4,96 5,1 0,87 39,27 17,85 13,57 5,29 11,24 12,78 D 2,95 5,8 0,98 38,93 22,17 10,27 7,53 12,79 8,31 E 3,73 4,9 0,77 40,11 9,22 12,94 9,36 14,75 13,63 F 3,32 4,7 0,73 42,35 12,57 11,63 8,36 7,56 17,51 Примітка: А — верховий торф, дерновий ґрунт, пісок (2 : 2 : 1); В — верховий торф, опад листяних порід дерев, сфаг- новий мох, деревне вугілля, пісок, кора сосни (2 : 2: 2 : 1 : 1 : 1); C — опад листяних порід дерев, сірий лісовий ґрунт (1 : 1); D — дерновий ґрунт; Е — дерновий ґрунт, верховий торф (1 : 1); F — дерновий ґрунт, перегній, пісок (2 : 1 : 1 ). 108 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 І.П. Харитонова стерігали в усіх дослідних видів незалежно від умов утримання. На нашу думку, збільшення концентрації хлорофілу а по в’я зане з підви- щенням вмісту марганцю в листках експери- ментальних рослин і вищим рН. На тлі азот- них добрив спостерігалося збільшення вмісту хлорофілів. Вміст каротиноїдів зменшувався у варіантах з добривами порівняно з контролем у 1,4–3,5 разу. При внесенні калійних добрив спостеріга- ли суттєве збільшення надземної частини рос- лин. У разі використання фосфорних добрив встановлено збільшення величини співвідно- шення біомаси коренів до біомаси надземної частини. Хімічний аналіз листків виявив по- зитивний вплив азотних добрив на поглинан- ня рослинами кальцію, магнію і фосфору. При цьому нітратний азот порівняно з аміачними формами стимулював ростові процеси рослин в умовах інтер’єрів різного функціонального призначення. На тлі калію підвищувався рі- вень фосфору і кальцію та зменшувався вміст магнію. Фосфор стимулював надходження до рослин магнію та міді. Висновки Різноманітність чинників, які впливають на ріст і розвиток рослин в умовах інтер’єрів, різ- на їх спрямованість та взаємозв’язок визнача- ють широкий спектр метаболічних змін у рос- линному організмі. Підвищення продуктив- ності росту рослин різного екоморфотипу за рахунок реконструкції голов них ланок мета- болізму під впливом мікроклімату приміщень має важливе значення для культивування ви- дів в інтер’єрах, оскільки дає змогу заздалегідь прогнозувати ефективність вирощування рос- лин, штучно створюючи оптимальні умови для їх росту і розвитку. Фахівці, які займаються вирощуванням рос- лин в умовах інтер’єрів, можуть моделювати ґрунтосуміші з будь-яких матеріалів, які пере- бувають в їх розпорядженні, але мають урахо- вувати біологічні особливості рослин, фізико- хі мічні властивості субстрату, зокрема його дисперсність і кислотність, а також ступінь де- струкції матеріалів органічної природи. При підвищенні вмісту у складі ґрунтосуміші дріб- нодисперсних агрегатів унаслідок використан- ня торфу необхідно збільшити у субстраті кон- центрацію марганцю, цинку, кобальту, моліб- дену і заліза. Зміна рН ґрунтового розчину як у бік лужної реакції, так і у бік кислої різко змен- шує надходження до рослин майже всіх макро- і мікроелементів за винятком азоту. 1. Жила А.И. Возрастные особенности корневой систе- мы Protoasparagus densifjorus (Kunth) Jberm. f. Sar men- tosus // Биол. вестн. — 2008. — 12, № 2. — С. 82–84. 2. Заименко Н.В., Харитонова И.П., Бондаренко Б.О. Функциональные особенности корневой сис те мы растений при различных условиях минерально- го питания // Регуляция роста, развития и про- дуктивности растений: Материалы IV Междунар. науч. конф. — Минск: Право и экономика, 2005. — С. 85. 3. Заіменко Н.В., Іваницька Б.О. Розподіл асимілятів в органах рослин родини Araceae Juss. // Вісн. Київ. нац. ун-ту імені Тараса Шевченка «Інтродукція та збереження рослинного різноманіття». — 2009. — № 25-27. — С. 71–73. 4. Іваницька Б.О., Заіменко Н.В. Вплив елементів мі- нерального живлення на ріст рослин різних еко- морфотипів родини Araceae Juss. // Інтродук ція рослин. — 2008. — № 4. — С. 72–77. 5. Климашевский Э.Л. Генетический аспект мине- рального питания растений. — М.: Агропром- издат, 1994. — 414 с. 6. Колосов И.И. Поглотительная деятельность кор- невых систем растений. — М.: Изд-во АН СССР, 1962. — 385 с. 7. Коць С.Я., Петерсон Н.В. Мінеральні елементи і добрива в живленні рослин: Навч. посіб. — К.: Логос, 2009. — 181 с. 8. Михайловская И.С. Корни и корневые сис темы растений. — М.: МГПИ им. В.И. Ленина, 1981. — 137 с. 9. Най П.Х., Тинкер П.Б. Движение растворов в сис- теме почва-растение: Пер. с англ. О.М. Кветной, М.В. Петровой; под. ред. О.Г. Усьярова. — М.: Ко- лос, 1980. — 368 с. 10. Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков / Под ред. В.П. Овчинникова. — М.: Мир, 1974. — 272 с. 11. Ринькис Г.Я., Ноллендорф В.Ф. Сбалансированное питание растений макро- и микроелементами. — Рига: Зинатне, 1982. — 304 с. Рекомендувала до друку Н.В. Заіменко 109ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2014, № 1 Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього... И.П. Харитонова Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Украины, Украина, г. Киев ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ОПЫТНЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ ПРИ РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ Результаты проведенных нами исследований показали, что размеры, размещение и кинетические особенно- сти корневой системы — это факторы, которые суще- ственно влияют на процесс поглощения питательных веществ из субстрата. В условиях, когда химические соединения с массовым потоком перемещаются ниже уровня поглощения, наблюдается нарушение баланса минеральных веществ и достигается градиент концен- трации. При этом происходит более быстрый переход питательных веществ из твердой фазы в раствор, бла- годаря чему увеличивается поступление элементов питания в корневую систему. При более длительном течении данного процесса в ризосфере образуется профиль концентраций, который зависит от кинети- ки движения растворов в субстрате, в частности от ме- ханизмов диффузии и конвекции, а также быстроты перемещения питательных веществ возле корней. Ключевые слова: корневая система, органическое ве- щество, биогенные элементы, декоративные расте- ния, почвенные субстраты. І.P. Kharytonova M.M. Gryshko National Botanical Garden, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine, Kyiv FUNCTIONAL PECULIARITIES OF THE ROOT SYSTEM OF THE INVESTIGATED PLANT SPECIES IN DIFFERENT ENVIRONMENTS Our investigations prove that the size, the allocation and the kinetic peculiarities of the root system are the impor- tant factors, affecting on the process of nutrient uptake from substratum. It’s worth noting that the process of nu- trient uptake causes the decreasing of the mineral sub- stances close to the root system. The moving of the com- pounds below the absorbing zone in the process of mass flow is followed by disbalance, inducing the concentration gradient. Subsequent rapid conversion of the nutrients from the solid phase into solution leads to the increasing their inflow for the root system. The prolongation of this process results in the formation of the certain concentra- tion profile, which depends on the solution kinetics in the substrate, directly on the diffusion and convection mecha- nisms as well as on the transport rate near the roots. Key words: root system, organic matter, biogenic elements, ornamental plants, soil substrates.
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-272
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:41:06Z
publishDate	2014
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/5d/ac5830286bb83a3d133918225a959d5d.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-2722019-11-24T23:16:23Z Functional peculiarities of the root system of the investigated plant species in different environments Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища Kharytonova, І.P. Our investigations prove that the size, the allocation and the kinetic peculiarities of the root system are the important factors, affecting on the process of nutrient uptake from substratum. It’s worth noting that the process of nutrient uptake causes the decreasing of the mineral substances close to the root system. The moving of the compounds below the absorbing zone in the process of mass flow is followed by disbalance, inducing the concentration gradient. Subsequent rapid conversion of the nutrients from the solid phase into solution leads to the increasing their inflow for the root system. The prolongation of this process results in the formation of the certain concentration profile, which depends on the solution kinetics in the substrate, directly on the diffusion and convection mechanisms as well as on the transport rate near the roots. Результати проведеного дослідження свідчать, що розміри, розміщення і кінетичні особливості кореневої системи – це фактори, які суттєво впливають на процес поглинання поживних сполук із ґрунту. За умов, коли хімічні сполуки з масовим потоком переміщуються нижче за рівень поглинання, відбувається порушення балансу мінеральних речовин і досягається градієнт концентрації. При цьому пришвидшується перехід поживних речовин з твердої фази у розчин, завдяки чому збільшується надходження елементів до кореневої системи. При тривалішому перебігу цього процесу в ризосфері створюється профіль концентрацій, який залежить від кінетики руху розчинів у субстраті, зокрема від механізмів дифузії і конвекції, а також від швидкості переміщення поживних речовин біля коренів. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2014-05-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/272 10.5281/zenodo.1493365 Plant Introduction; Vol 61 (2014); 101-109 Інтродукція Рослин; Том 61 (2014); 101-109 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377731 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/272/259 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Kharytonova, І.P. Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title	Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title_alt	Functional peculiarities of the root system of the investigated plant species in different environments
title_full	Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title_fullStr	Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title_full_unstemmed	Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title_short	Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
title_sort	функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/272
work_keys_str_mv	AT kharytonovaíp functionalpeculiaritiesoftherootsystemoftheinvestigatedplantspeciesindifferentenvironments AT kharytonovaíp funkcíonalʹníosoblivostíkorenevoísistemidoslídnihvidívroslinzaríznihumovzovníšnʹogoseredoviŝa

Функціональні особливості кореневої системи дослідних видів рослин за різних умов зовнішнього середовища

Institution

Ähnliche Einträge