Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Повреждения растений при дефиците O2 в условиях затопления почв

10.11.2018

Диффузия газов через почвенные поры, заполненные водой, сильно тормозится, в результате чего не удовлетворяются потребности корней в O2, и они повреждаются. Максимальное содержание O2 в воде в состоянии равновесия с воздухом составляет около 3% от его содержания в воздухе в аналогичных условиях. Это небольшое количество быстро потребляется уже на ранних этапах затопления аэробными микроорганизмами и корнями (рис. 7.1).

Кроме того, дефицит O2 при затоплении приводит к накоплению газов, таких, как этилен или CO2, образуемых корнями и почвенными микроорганизмами, что оказывает влияние на рост и функционирование корней. Так, накопление этилена может замедлить рост корней растяжением, а углекислый газ может серьезно повредить корни, в частности сои (но не риса). Кроме того, CO2 может образовать ионы гидрокарбоната, которые в свою очередь усиливают влияние высоких доз извести, уменьшающих доступность железа и приводящих к хлорозу. Высокие температуры и избыточные дозы органических удобрений усиливают негативные процессы в почве. Если даже кончики корней выживут при дефиците кислорода, они могут повредиться или погибнуть при последующих изменениях биохимических процессов в почве. Эти изменения, в частности, могут возникнуть из-за микробного дыхания, использующего для синтеза АТФ неорганические ионы в качестве альтернативных акцепторов электронов. При этом одновременно происходит снижение редокс-потенциала.

Факультативные анаэробы в первую очередь химически восстанавливают нитраты в нитриты, окислы азота и газообразный азот, что делает нитраты недоступными для корней. Поскольку интенсивность процессов восстановления в почве возрастает, факультативные анаэробы восстанавливают окислы Mn4+ и Fe3+ с образованием хорошо растворимых соединений Mn2+ и Fe2+, которые могут поглощаться корнями и затем взаимодействовать с ферментами, изменяя их активность, и повреждать мембраны. Проблемы токсичности железа особенно актуальны при выращивании риса на кислых почвах. Если затопление длительное, анаэробные бактерии могут превратить SO2- в H2S, представляющий собой яд для дыхательных ферментов и недыхательных оксидаз. Кислые почвы с низким содержанием железа содержат особенно много свободного недиссоциированного H2S. На некоторых почвах, особенно при выращивании риса, бактерии восстанавливают CO2 в метан — важный фактор глобального потепления климата.

Интересно, что даже очень низкая концентрация O2 (0,006—0,01 моль/м3) в растворе сохраняет корни живыми. При этом следует иметь в виду, что вода в равновесии с воздухом может содержать около 0,25 моль О2/м3 при 25 °C. Прекращение роста и последующая гибель клеток корня вызваны дефицитом АТФ из-за превышения спроса над предложением энергии и самоотравления продуктами метаболизма. Для поддержания жизнеспособности клеток корня одним из самых отрицательных следствий дисбаланса АТФ может быть резкое снижение целостности мембран.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: