20 факторів, що впливають на ріст рослин

Характеристики та адаптація рослин контролюються або впливають на фактори, пов’язані з ріст рослин. Генетика та навколишнє середовище є двома основними детермінантами росту та розвитку рослин.

Оскільки ген — основна одиниця експресії рослин — міститься всередині клітини, генетичний фактор також називають внутрішнім фактором. Усі біотичні та абіотичні фактори, окрім генетичного, називають фактором навколишнього середовища, який є зовнішнім фактором.

Між двома факторами росту рослин існують різні взаємодії. Характер рослини визначається його генетичним складом, але те, наскільки він проявляється, залежить від середовища.

Зміст

9 Фактори навколишнього середовища, що впливають на ріст рослин

Елементи навколишнього середовища, які впливають на ріст рослин, і ці елементи:

температура
Подача вологи
Сяйва енергія
Склад атмосфери
Будова ґрунту і склад ґрунтового повітря
Реакція грунту
Біотичні фактори
Постачання поживних елементів
Відсутність речовин, що пригнічують ріст

1. Температура

Як повідомляється, межа виживання живих істот становить від -35°C до 75°C. Температура є мірою інтенсивності тепла. Більшість культур можуть рости при температурі від 15 до 40 градусів Цельсія. Ріст швидко знижується при температурах, які значно нижчі або вищі цих обмежень.

Оскільки вони змінюються залежно від виду та варіацій, тривалості впливу, віку рослини, стадії розвитку тощо, ідеальні температури для росту рослин є динамічними. Температура впливає на ключові метаболічні процеси рослин, такі як фотосинтез, дихання, випаровування тощо.

Окрім цього, температура впливає на те, наскільки добре засвоюються поживні речовини та вода, а також на те, як активність мікробів впливає на ріст рослин.

2. Подача вологи

Оскільки ріст обмежений як при надзвичайно низькому, так і при надзвичайно високому режимі вологості ґрунту, ріст різних рослин пов’язаний з кількістю присутньої води. Вода необхідна рослинам для вироблення вуглеводів, підтримки гідратації протоплазми та транспортування поживних речовин і мінеральних елементів.

Стрес внутрішньої вологи зменшує поділ клітин і подовження клітин, що, у свою чергу, сповільнює ріст. Окрім цього, водний стрес впливає на різноманітні фізіологічні процеси в рослинах.

Вологість ґрунту значно впливає на те, наскільки добре рослини засвоюють поживні речовини. Оскільки кожен із трьох основних процесів поглинання поживних речовин — дифузія, масовий потік, перехоплення коренів і контактний обмін — порушується режимами низької вологи в кореневій зоні, рослинам стає менше поживних речовин.

Загалом поглинання азоту збільшується при високому режимі вологості ґрунту. Режими зволоження ґрунту мають опосередкований вплив на ґрунтові мікроорганізми та різноманітні ґрунтові патогени, які викликають різноманітні захворювання, що, у свою чергу, опосередковано впливає на ріст рослин.

3. Променева енергія

Променева енергія значно впливає на ріст і розвиток рослин. Він складається з трьох елементів: якість світла, інтенсивність і тривалість. Усі ці компоненти променистої енергії мають великий вплив на різні фізіологічні процеси в рослинах і, як наслідок, на ріст рослин.

Однак, як і серед денного світла, інтенсивність освітлення має вирішальне значення для здорового росту рослин. На ріст культур можуть суттєво вплинути коливання інтенсивності освітлення через тінь. На поглинання фосфатів і калію істотно впливає інтенсивність світла. Крім того, було показано, що зі збільшенням інтенсивності світла коріння споживають кисень.

З точки зору більшості польових культур якість та інтенсивність освітлення можуть мати другорядне значення, але тривалість світлового циклу має вирішальне значення. Фотоперіодизм описує поведінку рослин протягом доби.

Рослини поділяються на рослини короткого дня (ті, що цвітуть лише тоді, коли фотоперіод такий же короткий або коротший, ніж певний критичний період, як, наприклад, у випадку тютюну), довгого дня (ті, що цвітуть лише тоді, коли вони піддаються впливу світло таке ж або довше, ніж деякий критичний період, наприклад, у випадку зерна), і невизначені (ті, що цвітуть і завершують свій репродуктивний цикл протягом широкого діапазону часу).

4. Склад атмосфери

Вуглець є найпоширенішим елементом у рослинах та інших живих істотах, тому він необхідний для росту рослин. Атмосферний газ CO2 є основним джерелом вуглецю для рослин. Він потрапляє в його листя та стає хімічно зв’язаним з органічними молекулами в результаті фотосинтетичної дії.

Як правило, концентрація CO2 в атмосфері становить лише 300 частин на мільйон або 0.03 відсотка за об’ємом. Будучи побічним продуктом дихання як рослин, так і тварин, вуглекислий газ постійно викидається назад в атмосферу.

Значним джерелом газу CO2 є мікробне розщеплення органічних відходів. Згідно з повідомленнями, у міру зростання концентрації CO2 в атмосфері фотосинтез стає більш чутливим до температури.

5. Структура ґрунту та склад ґрунтового повітря

Структура ґрунту має значний вплив на ріст рослин, особливо на ріст коренів і верхівки. На об'ємну щільність ґрунту також впливає його структура. Загалом, ґрунт стає більш компактним, структура ґрунту менш чітко визначена, і стає менше порового простору, що обмежує розвиток рослин, чим більша об’ємна щільність.

Висока насипна щільність забезпечує підвищену механічну стійкість до проникнення коренів і пригнічує розвиток сходів. Крім того, об’ємна щільність має значний вплив на дихання коренів і швидкість дифузії кисню в пори ґрунту, обидва з яких мають значний вплив на ріст рослин. На поверхні, що поглинає корені, надходження кисню має вирішальне значення.

Тому, щоб підтримувати достатній парціальний тиск на поверхні коренів, життєво важливо враховувати як загальний вміст кисню в ґрунтовому повітрі, так і швидкість, з якою кисень дифундує через ґрунт.

Таким чином, можна стверджувати, що відповідне постачання коренів киснем, яке може вплинути на ріст рослин, є обмежуючим фактором для максимальної врожайності більшості культур (крім рису).

6. Реакція ґрунту

реакція ґрунту впливає на живлення та ріст рослин, впливаючи на різноманітні фізико-хімічні, хімічні та біологічні аспекти ґрунту. Фосфор недоступний у кислих ґрунтах, багатих Fe та Al. З іншого боку, ґрунти з високим значенням pH і великим вмістом органічної речовини мають нижчу доступність Mn.

Зменшення pH ґрунту призводить до зниження доступності Mo. Широко відомо, що рослини стають токсичними в кислих ґрунтах, де концентрації Mn і Al настільки високі. Перетворення водорозчинного фосфору в менш розчинні форми буде сприяти високому рН ґрунту (pH > 8.0), що призведе до меншої доступності для рослин.

Деякі хвороби, що передаються через ґрунт, залежать від реактивності ґрунту на додаток до факторів харчування. Нейтральні або лужні ґрунтові умови сприяють таким хворобам, як парша картоплі та коренева гниль тютюну, а зниження pH ґрунту (кисла реакція ґрунту) може запобігти цим захворюванням.

7. Біотичні фактори

Кілька біотичних факторів впливають на живлення та ріст рослин, а також на можливість зниження врожайності. Посилення вегетативного росту та покращення умов навколишнього середовища можуть сприяти більш важкі добрива для деяких хвороботворних мікроорганізмів. Підвищення захворюваності також може бути викликано дисбалансом азоту в ґрунтах.

Іноді окремі жуки можуть вимагати додаткового добрива. Коли віруси та нематоди пошкоджують коріння деяких культур, поглинається менше води та поживних речовин, що сповільнює ріст рослин.

Бур'яни є ще одним важливим елементом, який значно уповільнює ріст рослин, оскільки вони конкурують з рослинами за вологу, поживні речовини, сонячне світло та інші біохімічні компоненти, відомі як алелопатія. Загальновідомо, що бур’яни створюють і виділяють токсичні сполуки в навколишнє середовище навколо своїх коренів.

8. Забезпечення поживними компонентами

Елементи живлення — азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, бор, мідь, цинк, залізо, марганець, молібден та ін. — складають близько 5—10 % сухої маси рослин. Ці необхідні поживні речовини та інші речовини, корисні для росту рослин, знаходяться в основному в ґрунті.

9. Відсутність сполук, що інгібують ріст

Токсичні речовини, такі як підвищені концентрації поживних елементів (Fe, Al і Mn), а також специфічні органічні кислоти (молочна кислота, масляна кислота, пропіонова кислота та ін.) можуть обмежувати або перешкоджати росту і розвитку рослин.

Крім цього, небезпечні сполуки також виробляються в ґрунті через відходи шахт і металургійних робіт, каналізаційних систем, пестицидів, тваринницьких і птахоферм, сміттєзбірників, паперових фабрик тощо, що в кінцевому підсумку впливає на розвиток і харчування рослин.

3 Абіотичні фактори, що впливають на ріст рослин

Рельєф, ґрунтово-кліматичні умови є прикладами абіотичних елементів, які впливають на ріст і розвиток рослин. Ступінь експресії генетичного фактора в рослині визначається цими неживими елементами навколишнього середовища, а також біотичними змінними.

Топографія
Грунт
клімат

1. Топографія

Будучи неживим або абіотичним компонентом, топографія описує «план землі». Він містить фізичні характеристики землі, такі як висота, нахил і рельєф (плоский, хвилястий, горбистий тощо), а також гірські хребти та водойми.

Впливаючи на диференціальне поширення сонячної енергії, швидкість вітру та тип ґрунту, крутизна схилу впливає на розвиток рослин. Температурний вплив є основним механізмом, за допомогою якого висота суші над рівнем поверхні моря впливає на ріст і розвиток рослин.

Зв’язок цього абіотичного фактора з температурою схожий на відстань між екватором і полярними регіонами. У сухому повітрі кожні 100 метрів висоти призводять до зниження температури на 10C.

2. Грунт

Ґрунт – це найвища частина земної поверхні, де можуть рости рослини. Грунт складається з еродованих гірських порід, мінеральних поживних речовин, речовин рослинного і тваринного походження, що розкладаються, води та повітря. Тема ґрунтово-кліматичної адаптації або потреби сільськогосподарських культур охоплює цей абіотичний компонент, який також є ключовим у рослинництві.

Більшість рослин є наземними в тому сенсі, що їх коріння, за допомогою яких вони поглинають воду та поживні речовини, прикріплюють їх до землі. Однак епіфіти та плаваючі гідрофіти можуть вижити без ґрунту.

Залежно від природної адаптації зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей ґрунту по-різному впливають на ріст і розвиток рослин.

Фізичні та хімічні властивості ґрунту безпосередньо впливають на ріст рослин і сільськогосподарську продукцію.

Серед біологічних компонентів живих істот у ґрунті є дощові черв’яки, комахи, нематоди та мікроорганізми, такі як бактерії, гриби, актиноміцети, водорості та найпростіші.

Ці організми сприяють покращенню аерації ґрунту, обробці ґрунту (подрібнення та подрібнення грудок ґрунту), доступності поживних речовин, водопроникності та структурі ґрунту.

Термін «едафічні фактори рослинного середовища» відноситься до фізико-хімічних характеристик ґрунту.

Об’ємна щільність, структура ґрунту та структура ґрунту є прикладами фізичних особливостей ґрунту, які впливають на те, скільки води ґрунт може утримувати та постачати, тоді як рН та ємність катіонного обміну (CEC) ґрунту є прикладами хімічних властивостей, які впливає на те, скільки поживних речовин може забезпечити ґрунт.

Зараз зрозуміло, що цей абіотичний компонент — ґрунт — не є фундаментальним для росту рослин. Навпаки, поживні речовини в ґрунті — це те, що сприяє росту рослин і забезпечує їм можливість завершити свій життєвий цикл.

3. клімат

Кліматичні фактори, що впливають на ріст рослин, включають:

Вологість
Аерація
Light
температура
Вологість

У природі ці елементи взаємодіють один з одним і впливають один на одного. Найважливішою змінною в цій взаємодії в контрольованому середовищі, такому як розплідник або на відкритому грунті, є температура.

Рослина має вроджену здатність регулювати рівень своєї активності у відповідь на фактори навколишнього середовища, такі як певні температури та рівні вологості. Коли умови надто жаркі, надто холодні, надто сухі чи надто вологі, ріст рослини зупиняється, а якщо ситуація триватиме, рослина може загинути.

Таким чином, на здатність рослини до розвитку та здоров’я рослини в цілому сильно впливають фактори навколишнього середовища. Здорова рослина може розмножуватися і рости, якщо ці умови добре контролюються.

1. Вологість

Відсоток водяної пари в повітрі при певній температурі називається вологістю, також відомою як відносна вологість. Це означає, що при відносній вологості 20% зважені молекули води становитимуть 20% будь-якого даного об’єму повітря.

Рівень вологості особливо важливий для того, щоб рослина продовжувала свої метаболічні процеси з належною швидкістю. Для насіння та живців ідеальна відносна вологість для розмноження становить від 80% до 95%; для методів окулірування, живцювання та розсадження – близько 60% у відкритому грунті.

Більш висока відносна вологість повітря прискорює проростання насіння та живців. У теплі літні дні рівень вологості часто падає нижче 55% у теплих і сухих місцях, що робить окулірування та щеплення більш чутливими та потребує ретельного спостереження.

2. Аерація

Лише в збалансованому середовищі з достатнім рівнем кисню (O2) і вуглекислого газу (CO2) рослини можуть рости та процвітати. І O2, і CO2 використовуються процесами дихання та фотосинтезу для підтримки росту та розвитку рослини.

Повітря в навколишньому середовищі є достатнім для аерації рослин, коли вони знаходяться на відкритому повітрі, наприклад, у посівних грядках або під тіньовою тканиною. Вентиляція стає вирішальною в деяких типах конструкцій, включаючи тунелі. Тунельна вентиляція видаляє тепле повітря, що містить CO2, що виробляється рослинами, зберігаючи рівновагу навколишнього середовища.

3. Light

Для росту всім зеленим рослинам необхідне світло. Більшість видів рослин люблять рости під прямим сонячним світлом, однак деякі види вважають за краще рости в тіні, де вони отримують непряме сонячне світло.

Світло необхідне для фотосинтезу, а довжина хвилі світла визначає його якість, що також впливає на проростання та цвітіння.

Рослинам, які вирощуються в захищених середовищах, таких як оранжереї та тіньові будинки, потрібна достатня кількість світла для процесу фотосинтезу. Рослина демонструє ознаки затримки росту, якщо вона не отримує достатньо світла, що може бути спричинено тінню або надмірною скупченістю.

Червоне світло з довжиною хвилі 660 нанометрів (нм) використовується в камерах для сприяння проростанню деяких видів насіння в розсаді.

Флуоресцентні трубки забезпечують синє світло, необхідне для фотосинтезу після проростання, тоді як лампи розжарювання часто використовують як штучне джерело червоного світла з тієї ж причини. Ці ліхтарі широко використовуються, і їх залишають увімкненими настільки довго, наскільки це можливо. Це не рідкість, коли світло горить сім днів на тиждень, 24 години на добу.

Оскільки світло не може проникати глибоко в ґрунт, глибина, на яку висівають світлочутливе насіння, також впливає на час, необхідний для проростання насіння. Тому насіння, чутливе до світла, слід садити дрібніше, ніж насіння, яке не є.

Відсутність або недостатнє освітлення призводить до утворення слабкої, низькоякісної розсади. Ці саджанці демонструють екстремальне подовження або етіоляцію.

4. температура

Рослини можуть отримати теплові травми, якщо тепло та світло, які підвищують температуру, не регулюються належним чином. 29°C є оптимальною температурою для розмноження, і її потрібно регулярно стежити.

Температура в камерах розмноження часто підтримується на цьому оптимальному рівні системами нагріву та охолодження. Змочуючи лотки та зволожуючи підлогу, тепло також використовується для підвищення вологості в камерах.

з зміни клімату маючи великий вплив на температуру, цей фактор є найважливішим у рості рослин.

5. Вологість

Щоб насіння проросло і рослини росли здоровими, необхідна волога.

Коріння рослини може задихнутися через надлишок води, що може призвести до захворювань, включаючи кореневу гниль, відвологість і шийну гниль. Всі рослини страждають від посухи, яка є іншою крайністю, хоча живці та молоді саджанці більш уразливі.

Щоб проростання насіння призвело до сильних здорових сходів, а розсада розвинулася в міцні здорові рослини, необхідно рівномірне та постійне водопостачання.

Якість середовища для вирощування визначає тип і кількість води, яку рослина зможе поглинути в усіх методах розмноження. Хороше середовище має низький рівень солі, достатню водоутримувальну здатність (50–60%), здатність забезпечити вільний доступ води до рослини та здатність допускати бічній циркуляції води.

Насіння та пізнішу стадію розсади необхідно зберігати в середовищі, яке було зволожене до польової ємності, що є найбільшою кількістю води, яку може утримувати конкретний ґрунт, щоб насіння проросло.

2 Внутрішні фактори, що впливають на ріст рослин

харчування
Регулятори росту

1 Харчування

Рослинам необхідне харчування як сировина для росту і розвитку. Рослини отримують енергію з поживних речовин, що є вирішальним для диференціювання після росту ембріона. Відношення азоту до вуглеводів визначає тип росту рослини.

Коли вони присутні у високих концентраціях, співвідношення вуглеводів і азоту призводить до потовщення стінок. У цьому випадку утворюється менше протоплазми. Коли співвідношення вуглеводів до азоту низьке, утворюється тонка м’яка стінка. Це призводить до утворення додаткової протоплазми.

2. Регулятори росту

Рослинні гормони, відомі як регулятори росту, відповідають за ріст і розвиток рослини. Регулятори росту виробляються живою протоплазмою і мають вирішальне значення для росту та розвитку кожної рослини. Кілька фітогормонів і кілька синтетичних сполук є регуляторами росту.

ауксини
Гібереліни
Цитокініни
Етилени
Абсцизова кислота (ABA)

А. Ауксини

Під час росту та розвитку рослин ауксини стимулюють подовження стебла. Ауксини стимулюють розвиток верхівкових бруньок, пригнічуючи ріст бічних бруньок. Апікальне домінування - це термін для обставини. Прикладом є індолоцтова кислота (IA).

B. Гібереліни

Ендогенним регулятором росту рослин є гіберелін. Гіберелін стимулює подовження стебла, що призводить до росту рослин. Через її властивості гіберелінову кислоту часто називають «інгібітором інгібітора».

Гібереліни допомагають перервати стан спокою насіння та сприяють проростанню насіння. Вони також допомагають цвісти рослинам довгого дня. Гібереліни допомагають рослинам подолати успадковану карликовість, викликаючи партенокарпію. Гібереліни сприяють розвитку стебла цукрової тростини, що підвищує врожайність цукру.

C. Цитокініни

Стимулюючи поділ клітин під час мітозу, цитокініни можуть сприяти поділу клітин. Цитокініни виробляються людьми, а також знаходяться в природних рослинах. Цитокініни стимулюють розвиток рослин шляхом збільшення мітозу. Цитокініни сприяють розвитку пагонів, бруньок, плодів і насіння.

D. Етилени

У газоподібному вигляді існує лише рослинний гормон, який називається етилен. Для цього була потрібна лише невелика кількість. Етилен сприяє розкриттю квіток і стимулює або контролює дозрівання плодів у рослин.

E. Абсцизова кислота (ABA)

Абсцизова кислота сприяє опаданню листя і плодів рослин. Абсцизова кислота виробляється в кінцевих бруньках протягом зими, щоб обмежити розвиток рослин. Він керує масштабним розвитком зачатків листків. Цей процес служить для збереження сплячих бруньок протягом зими.

4 Грунтові фактори, що впливають на ріст рослин

Мінеральний склад
Рівень ґрунту
Текстура ґрунту
Органічна матерія

1. Мінеральний склад

Мінеральний склад ґрунту допомагає передбачити, наскільки добре він утримуватиме поживні речовини для рослин. Якість ґрунту можна покращити, використовуючи правильні добрива та гній.

2. РН грунту

Рівень pH ґрунту сприяє збереженню доступності поживних речовин у ґрунті. Ідеальний діапазон pH для родючості ґрунту знаходиться в діапазоні 5.5-7.

3. Структура ґрунту

Мінерали різного розміру відповідають за збереження структури ґрунту. Оскільки він може утримувати більше поживних речовин, глинистий ґрунт функціонує як резервуар поживних речовин.

4. Органічні речовини

Джерелом азоту і фосфору є органічні речовини. Їх можна перетворити на мінерали та віддати рослинам.

2 Генетичні фактори, що впливають на ріст рослин

Хромосома
Мутація

1. Хромосома

Хромосоми, ті клітинні структури всередині ядра, які під мікроскопом виглядають як згорнуті звужені нитки або стрижнеподібні речовини на певній стадії поділу клітини, відомої як мітоз, є місцем розташування генів.

Кількість, розмір і форма хромосоми, відомі як каріотип, відрізняються від одного виду до іншого.

Вважається, що фізичною основою спадковості є хромосоми.

Вони існують поодинці в гаплоїдних (1N) статевих гаметах, у парах (2N), у триплікатах (3N), у триплоїдних клітинах ендосперму та численних наборах у поліплоїдних клітинах. Вони також існують окремо в гаплоїдних (1N) гаметах.

Клітини людського тіла мають 46 диплоїдних (2N) хромосом, у порівнянні з 24 у помідорів, 20 у кукурудзи та 14 у гороху.

Відповідно до статті 37,544 року, опублікованої в журналі Nature (2005:436-793, 800 серпня 11), у геномі рису було знайдено 2005 XNUMX генів.

Весь набір гаплоїдних хромосом організму, або геном, містить усі його гени.

Наприклад, у той час як кукурудза (маїс) має 20 диплоїдних хромосом, тоді як рис має 24, вони обидва абсолютно різні істоти.

Однак різноманітність або ідентичність не є виключно функцією кількості хромосом.

Різні розміри та форми окремих хромосом означають, що дві тварини з однаковою кількістю хромосом все ж можуть відрізнятися одна від одної.

Крім того, вони можуть відрізнятися кількістю генів, відстанню між генами в кожній хромосомі, а також хімічним і структурним складом цих генів.

І, нарешті, кожен організм має унікальний геном.

Хоча генетичні змінні здебільшого походять із ядра клітини та регулюють спосіб експресії фенотипів, є деякі випадки цитоплазматичного успадкування, коли ознаки передаються нащадкам через цитоплазму матері.

ДНК міститься в деяких цитоплазматичних органелах, включаючи пластиди та мітохондрії.

Використання чоловічих стерильних ліній у гібридизації кукурудзи та рису скористалося цим.

Завдяки цьому підходу детасселінг, фізичне видалення кукурудзяних китиць, і каструля, ручне видалення недозрілого пильовика з бруньки чи квітки, стали дешевшими.

Однак є випадки, коли ген або генотип природним чином змінюється, створюючи новий характер.

2. Мутація

Незважаючи на те, що мутації є випадковими і є наслідком змін у клітинах рослини, іноді вони можуть бути викликані сильним холодом, змінами температури або нападами комах.

Якщо мутація відбувається в точці росту, цілі пагони можуть бути змінені, коли ця клітина розмножується і дає початок цілим клітинним лініям. Іноді мутацію неможливо виявити, оскільки ознаки не передаються з клітини, де вони виникли.

Коли дві або більше рослин або частин рослини співіснують із генетично різними тканинами, ситуація називається химерою. Наприклад, деякі рослини, включаючи хризантеми, троянди та жоржини, схильні до утворення химерних квітів, де квіти мають ділянки різного кольору. Химери зазвичай є відправною точкою для строкатих рослин.

Висновок

Як пояснювалося вище, існує ряд факторів, які впливають на ріст рослин. Ці фактори слід уважно розглядати, коли ми висаджуємо дерева в наших пошуках відновлення Землі.

Що є найважливішим фактором для росту рослин?

Найважливішим елементом, що впливає на ріст рослин, є температура, коли температура підвищується, ріст прискорюється, але занадто висока температура призведе до висихання рослини та, як наслідок, до її втрати.