Multimediální učební texty z výživy rostlin

Příjem živin kořeny

Příjem živin kořeny rostlin z půdy je zajišťováno absorpčními povrchy kořenů. V kulturních půdách prostupují kořeny hustě půdou, avšak přesto je jejich povrch výrazně menší než je povrch půdních částic nebo povrch vodních filmů.

Pohyb živin ke kořenům rostlin se děje:

· absorpcí iontů živin z půdního roztoku. Řada iontů může být přijímána přímo kořeny rostlin z půdního roztoku, avšak jejich koncentrace je velmi nízká. NO₃^-, SO₄^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ aj. jsou obsaženy v koncentracích 100 mg.l^-1 a vyšších, zatímco fosforečnany a řada mikroelementů pod 1 mg, případně až pod 0,1 mg.l^-1. Obsah iontů odčerpaných z půdního roztoku se doplňuje z tuhé fáze půdy.
· výměnnou absorpcí adsorbovaných živinných iontů. Kořen uvolňuje H⁺ a HCO₃^- jako disociační produkty vydýchaného CO₂, a tím podporuje výměnu iontů na povrchu jílových a humusových částic a získává tak živinné ionty.
· zpřístupňováním živin vázaných v půdní zásobě pomocí vylučovaných H⁺ iontů a organických kyselin. Tím dochází k zpřístupňování živin z chemických sloučenin a tvoří se chelátové komplexy. Chelatizace chrání kovy před vznikem opětovné pevné vazby a cheláty jsou pak snadno přijímány kořeny rostlin. Intenzita exkrece závisí na rychlosti respirace, a tím i na dostupnosti kyslíku a sacharidů kořenům.

Živiny jsou ke kořenům dopravovány: kontaktní výměnou nebo objemovým tokem a difuzí. Ke kontaktní výměně dochází mezi povrchem kořenů a povrchem půdních koloidů. Umožňuje přímou výměnu uvolňovaného H⁺ z kořene rostlin za kationty půdních koloidů. Tato výměna se podílí na celkovém příjmu iontů malým podílem. Objemový tok probíhá tehdy, když se transportuje jako konvenční tok vody z půdního roztoku do kořene. Velikost objemového toku závisí od velikosti toku vody jako rozpouštědla a od koncentrace iontů v ní. Existuje tedy kontinuální výměna iontů mezi pevnou fází půdy a půdním roztokem a ten představuje největší zdroj živin. Přijatelnost živin závisí od chemického potenciálu iontů v půdním roztoku, teploty půdy, kapacity půdy ionty vázat a uvolňovat během růstu rostlin, od celkového množství iontů v systému půda - půdní roztoky, od pohyblivosti iontů aj.

Důležitým faktorem ovlivňujícím příjem iontů je koncentrace a aktivita iontů v půdním roztoku. Čím je vyšší obsah iontů v roztoku, tím menší vzdálenost musí rostoucí kořen překonat, aby se vytvořily podmínky pro jeho povrchovou sorpci. Tak iont K⁺ má obal tvořený 4 molekulami vody; Mg²⁺ dokonce 14. S narůstajícím hydratačním průměrem iontů se zvyšuje i jejich hydratační energie. Touto energií rozumíme energii, kterou se molekuly vody váží na povrch iontů.

Kationty	Na⁺	K⁺	NH₄⁺	Mg²⁺	Ca²⁺
Průměr iontů v mm	1,19	0,26	0,26	0,13	0,19
Hydratační energie [kJ.mol^-1]	420	357	357	1086	1575

Existence dynamické rovnováhy mezi ionty v půdním roztoku a mezi ionty poutanými způsobuje, že jsou po odčerpání rostlinou opět do půdního roztoku doplňovány uvolněním ze sorpčních vazeb, z krystalových mřížek, z organických látek. Ionty, které se dostávají k povrchu kořenů mohou být povrchově adsorbovány nebo mohou pronikat hlouběji do pletiva. Z toho vyplývá, že příjem živin kořeny probíhá povrchovou adsorpcí iontů, která má výměnný charakter a je způsobena negativními valencemi karboxylových skupin pektinových látek buněčných stěn kořenových buněk. Výměnná sorpční kapacita kořenů (CEC) závisí u rostlin na druhu, odrůdě a stáří rostliny. V zásadě je CEC kořenů vyšší u rostlin dvouděložných proti jednoděložným a u mladších proti starším rostlinám.

Kationtová výměnná kapacita u kořenů (sušina) různých rostlin (Marschner 1995)

	Rostlina	CEC mg.100g^-1 sušiny hmoty
	Pšenice	23
	Kukuřice	29
	Bob	54
	Rajčata	62

Na příjmu živin kořeny se podílí všechny mladé části kořenů a zvláště zóna kořenového hlášení, která až několik setkrát zvyšuje povrch kořene. Růstová zóna kořenů je však ve srovnání s růstovou zónou stonků krátká. Tak primární kořen pšenice má růstovou zónu 4-5 mm, kukuřice 7-8 mm. Počet kořenových vlásků na 1 mm délky kolísá podle vlhkosti, provzdušnění půdy a druhu rostliny. Russel (1988) uvádí u vojtěšky, kukuřice a jílku anglického pěstovaného na lehké půdě na 1 mm délky kořene počet vlásků 105, 161, 88 a celková jejich délka dosahovala 37, 146, 99 mm.

Vyvinuté kořenové vlásky se nacházejí obyčejně v místě prvých elementů xylému. Tak ve vlhké atmosféře se kořenové vlásky vyvinuly 2 mm od vrcholu, v dobře provzdušněné půdě se jejich tvorba posunula k vrcholu a v neprovzdušněné půdě se vlásky netvořily vůbec. To ukazuje na význam dobrého provzdušnění půdy pro růst kořenových vlásků, ale i celého kořenového systému rostlin, který tak může zvyšovat příjmovou kapacitu rostlin.

Kořen je chráněn kořenovou čepičkou, která zároveň usnadňuje pronikání kořene půdou. V buňkách čepičky jsou tzv. aktivní diktyozómy, které produkují značné množství polysacharidických slizů (pravděpodobně s vysokým obsahem pektinových látek). Slizy se dostávají ven z buňky a pokrývají povrch kořenové čepičky, a tak usnadňují pronikání půdou, zlepšují přilnavost k půdním částicím a mohou na sebe i výměnně vázat ionty z půdy.

Kořenové vlásky vznikají akropetálně a mají omezenou životnost (asi 10-12 dní). Postupným nárůstem nových vlásků je umožňováno stále nové a nové spojení rostliny s půdním prostředím. Tím dochází i k vzájemnému ovlivňování nejbližšího půdního prostředí kořenovými výměšky (exkrety). Exkrety obsahují organické a anorganické látky. Kořenové výměšky mohou být látkami difuzibilními (plynné - volatilní; ve vodě rozpustné) nebo nedifuzibilními. Spolu s organickými látkami se do kořenového prostředí vylučuje také značné množství iontů, které je závislé od složení půdního roztoku, velikosti příjmu iontů a od intenzity fyziologických procesů v rostlině v souvislosti s udržením elektroneutrality buňky.

Kořenové výměšky ovlivňují v půdním prostředí svou přítomností rozpustnost některých minerálních sloučenin (fosfor), obsahem cukrů, aminokyselin podporují rozvoj půdní mikroflóry (mykorhiza). Uvedenými procesy dochází k neustálým změnám ve složení půdního roztoku a obsahu přijatelných živin. Rostliny mohou přijímat živiny kořeny ve formě malých molekul bez elektrického náboje nebo ve formě kladně nebo záporně nabitých iontů řady prvků. Přitom některé živiny mohou být přijímány v různých formách (např. dusík).

nahoru