Едафічні умови та вплив їх на рослинний організм

Едафічні умови мають для рослин винятково важливе значення, оскільки ґрунт є субстратом для закріплення, середовищем, з якого вони добувають воду, мінеральні солі, елементи біосу. Взаємозв'язок між рослинами і ґрунтовим середовищем визначається фізико-хімічними властивостями останнього і сукупністю всіх живих істот, що його населяють. Таким чином на рослини впливають три групи едафічних факторів: фізичні властивості ґрунту, його хімічний та біотичний склад.

Ґрунтовий покрив України дуже різноманітний, що пояснюється неоднорідністю ґрунтотвірних порід, рослинності, тваринного світу та кліматичних умов у різних її регіонах. Сучасні ґрунти сформувалися за участю рослинності. Завдяки мінералізації рослинних решток степів виникли чорноземи з потужним гуму­совим горизонтом (70-200 см), високим вмістом азоту (3-8%, місцями – 12%) і карбонатів (5-6%) в орному шарі, що забезпечує їхню високу родючість та господарську цінність.

На Поліссі, де ґрунтотвірними породами є флювіогляціальні піски, а рослинний покрив бідніший та менш продуктивний, сфор­мувалися переважно кислі, мало гумусовані дерново-підзолисті ґрунти. Звичайно, на чорноземних і дерново-підзолистих ґрунтах рослини розвиватимуться по-різному.

Рослинний покрив значною мірою обумовлений фізичними властивостями ґрунту; зокрема, ґрунтоутвірною (материнською) породою, механічним складом,температурним і водним режимом, капілярністю тощо.

Ґрунти, що складаються з фракцій, діаметр яких не менше 0,01 мм, називаються структурними. По мікроскопічних ходах поміж часточками ґрунту в нього проникають тонкі поглинальні корінці і волоски рослин, просочується вода, проникає повітря, завдяки чому створюється оптимальний водний і повітряний режим, сприятливий для розвитку мікрофлори. Структурні ґрунти краще утримують воду, тим часом як безструктурні – легко поглинають її і швидко випаровують з поверхні, позбавляючи рослини необхідної вологи.

Повітряний режим ґрунтів також залежить від їхнього ме­ханічного складу: чим більші частки,тим більша пухкість, а отже й шпаруватість та повітро- і коренепроникність. Наприклад, висока повітропроникність властива піщаним ґрунтам, низька – глинистим; повітряний режим структурних чорноземних ґрунтів сприятливіший для рослин, ніж болотних надлишково зволожених, де рослинам не вистачає кисню для кореневого дихання, а мікроорганізмам – для мінералізації рослинних решток.

Водний режим ґрунтів також є важливим екологічним фактором, котрий великою мірою впливає на розвиток рослин і стан ґрунту. Наприклад, на торф'яних ґрунтах, завжди насичених вологою,погіршується розвиток багатьох рослин.

Важливе екологічне значення має капілярність ґрунту. Переміщення відбувається по капілярах (порах). Завдяки капілярності ґрунту висихаючі поверхневі шари його зволожуються, при чому структурні чорноземні і лучні ґрунти краще і повніше забезпечені вологою, ніж безструктурні піщані, оскільки останні характеризуються незадовільним капілярним надходженням води з нижніх шарів. Відповідно до цього й степова рослинність на чорноземах добре розвинута, рясна, а псамофітна – розріджена, мало продуктивна.

До числа важливих фізичних властивостей ґрунту належить вологоємність. Розрізняють повну та відносну вологоємність. Перша настає за повного насичення ґрунту атмосферною вологою. Звичайно вона виникає після тривалих дощів. З цієї вологи більша частина випаровується і поглинається рослинами, а менша просочується в нижні горизонти. Саме ця волога і становить відносну вологоємність ґрунту. У чорноземах вона дорівнює 59% повної вологоємності, в суглинків – 43%, супіщаних ґрунтів – 23%. Проте слід мати на увазі, що рослини поглинають тільки фізіологічно доступну вологу. У чорноземах міститься 8-8,5% недоступної для рослин вологи, в глинистих –6,5-7,0%, у піщаних – 2-2,5%.

Ґрунти різняться за водо- та повітропроникністю, повітряним і температурним режимом прикореневого шару: в чорноземів, наприклад, ці показники вищі, ніжу глинистих і мулистих, тому в останніх складаються менш сприятливі умови для розвитку поглинальних корінців і кореневих волосків, гірше проростають рослинні зачатки, незадовільно розвиваються рослини, вимогливі до вологи,тепла та аерації.

На розвиток рослин істотно впливає хімічний склад ґрунту, адже з нього переважна більшість рослин одержує воду, азот і зольні елементи. Рослини чутливо реагують на вміст у ґрунті азоту, макро- і мікроелементів,завдяки чому вони можуть служити індикаторами кислотності, засоленості, а також забезпеченості ґрунту азотом, кальцієм, магнієм, калієм та іншими поживними речовинами.

Кислотність ґрунту, як і інші його фізичні властивості, впливає на ріст і розвиток рослин. Визначається вона вмістом у грун­товому розчині вільних обмінних іонів водню. Насиченість ґрунту іонами водню відбувається в процесі окисно-відновних реакцій вугільної та органічних кислот. Розрізняють загальну, обмінну й ак­туальну кислотність. Загальна кислотність визначається надлиш­ком вільних іонів водню, а обмінна – надлишком обмінних іонів алюмінію або ґрунтових колоїдів. Актуальна кислотність або рН, являє собою від'ємний логарифм активності водневих іонів у даному розчині. Є три рівні рН, котрі характеризують реакцію грунтового розчину: кисла (рН – 2,4-6,7), нейтральна (рН – 6,7-7,0) та лужна з крайніми значеннями рН – 7,0-14,0, хоча реальна величина їх у природних фітоценозах є нижчою.

За вимогливістю до кислотності грунту виділяються такі групи рослин:

Ацидофіли, або оксилофіти – рослини, що зростають на кислих і дуже кислих ґрунтах (рН 2,4-6,0), здебільшого на сфагнових болотах і кислих болотистих луках. Геоботаніки в межах цієї групи виділяють екологічні підгрупи з вужчим їх значенням, які повніше характеризують рослинність. Зокрема, Браун-Бланке розрізняє крайні, середні та слабкі ацидофіли.

Крайні ацидофіли властиві грунтам з рН 2,4-5,0. Прикладом таких рослин є сфагнум бурий (Sphagnum fuscum), пухівка піхвова (Eriophorum vaginatum), журавлина дрібноплідна (Oxycoccus microcarpus), шейхцерія (Scheuchzeria) ростуть на верхових болотах Полісся при рН грунтового розчину 2,4-4,2.

Помірні ацидофіли добре ростуть на грунтах з рН 5,0-6,2. Це такі рослини,як жито (Secale cereale), мітлиця собача (Agrostis canіпа), молінія блакитна (Molinia caerulea), костриця овеча (Festuca ovina), орляк (Pteridium aquilinum),біловус (Nardus stricta) тощо.

Слабкі ацидофіли вимагають грунтів з рН 6,3-6,7. До них належать багато які дикорослі види та сільськогосподарські культури: льон (Linum), картопля (Solarium tuberosum), пшениця (Triticum aestivum), лісові суниці (Fragaria vesca), ракові шийки (Polygonum bistorta), королиця біла (Leucanthemum vulgare), перестріч гайовий (Melampyrum nemorosum) тощо.

Нейтрофіли – рослини, які ростуть при нейтральній кислотності грунтового розчину (рН 6,7-7,0). До них належать квасоля (Phaseolus), горох (Pisum sativum), соняшник (Helianthus annuus),чиннa лучна (Lathyrus pratensis), тимофіївка лучна (Phleum pratense), грястиця збірна (Dactylis glomerata), люцерна посівна (Medicago sativa).

Базифіли – рослини, приурочені до ґрунтів з лужною реакцією ґрунтового розчину (рН більше 7,0). Серед них виділяють слабкі базифіли і власне базифіли.

Слабкі базофіли – це рослини, які займають проміжне положення між нейтрофілами і власне базифілами та добре розвиваються на грунтах з рН 7,0-8,0. Індикаторами таких грунтів є бавовник (Gossypium herbaceum), коноплі (Cannabis), люцерна жовта (Medicago falcata), л. хмелевидна (М. lupulina), лядвенець рогатий (Lotus corniculatus), колосняк (Leymus).

Власне базифіли вимагають грунтів з рН 8,0-14,0. Індикаторами лужної реакції ґрунтового розчину в межах рН 8,0-9,0 є сіда (Sida), покісниця (Pucinellia), петунія (Petunia), сизирінхій (Sisyrinchium); рН 8,3-8,7 – содник солончаковий (Suaeda salsa), франкенія шорстка (Frankenia hispida) тощо.

Індиферентні рослини не виявляють чіткої вимогливості до кислотності грунтового розчину і ростуть як на кислих, так і на вилугуваних ґрунтах. Типові представники цієї групи: конвалія (Convallaria majalis), дуб звичайний (Quercus robur),сосна звичайна (Pinus sylvestris), роман красильний (Anthemis subtinctoria).

Валовий вміст поживних речовин у ґрунті (азоту, калію, фосфору, кальцію, магнію та інших макро- і мікроелементів), визначає родючість ґрунту, а отже, й рівень живлення рослин; на родючих ґрунтах створюються оптимальні умови мінерального живлення, на бідних – рослини "голодують".

Відсутність або дефіцит елементів мінерального живлення в ґрунті спричинює порушення метаболізму в рослинах. За відсутності магнію, що є компонентом хлорофілу, останній руйнується, а отже, не може відбуватися фотосинтез; нестача в ґрунті заліза спричиняє хлороз, внаслідок чого у рослин листки жовтіють, послаблюється енергія росту їх, знижується їхня продуктивність.

За вимогливістю до валового вмісту поживних речовин у грунті рослини поділяються на три екологічні групи: евтрофні, мезотрофні й оліготрофні.

Евтрофи вимагають ґрунтів з високим вмістом поживних ре­човин. Зростаючи на родючих землях, вони інтенсивно ростуть і розвиваються. Індикаторами евтрофності грунту можуть служити вільха (Alnus), кропива дводомна (Urtica dioica), дуб звичайний (Quercus robur), липа (Tilia cordata), ясен (Fraxinus excelsior), чистотіл (Chelidonium majus), копитняк (Asarum europaeum) тощо.

Оліготрофи мало вимогливі до умов мінерального живлення, а тому можуть рости на ґрунтах з мінімальним вмістом азоту і зольних елементів. До оліготрофів належать сфагни верхових бо­літ, рослини пісків, високогір'їв, які забезпечуються азотом і золь­ними елементами, котрі надходять з атмосферними опадами; на піщаних дюнах Полісся, приморських обмілинах, скелястих розсипах ростуть колосняк (Leymus), булавоносець сіруватий (Corynephorus canescens), верес звичайний (Calluna vulgaris), костриця овеча (Festuca ovina), сосна (Pinus sylvestris), куничник наземний (Calamagrostis epigeios).

Мезотрофи – це рослини з помірною вимогливістю до водно-мінерального живлення. До цієї екологічної групи рослин нале­жить переважна більшість сільськогосподарських культур: морква (Daucus carota), слива (Prunus domestica), яблуня (Malus domestiса), овес (Avena sativa), просо (Panicum miliaceum), кукурудза (Zea mays), картопля (Solanum tuberosum), багато які дикорослі види.

Екологічна роль кальцію. Кальцій є необхідним компонентом живлення рослин, він за­безпечує нормальний перебіг метаболічних процесів, нейтралізує щавелеву кислоту, катіони водню, послаблює кислотність грунтового розчину і тим самим поліпшує умови росту і розвитку рослин.

За вимогливістю до кальцію розрізняють такі групи рослин:

Кальцефіли – це вимогливі до кальцію рослини, які добре розвиваються на ґрунтах, багатих на вапно. До кальцефілів нале­жать стоколос гіллястий (Bromopsis ramosa), люцерна жовта (Меdicago falcata), сосна крейдяна (Pinus cretacea), бук (Fagus), ясен (Fraxinus), венерині черевички (Cypripedium), анемона лісова (Ane­mone sylvestris), модрина сибірська (Larix sibirica) тощо. Характерні ознаки кальцефілів для трав'янистих рослин і кущів – низькорослість, подушкуватість, сланкуваті і стелючі форми, ксероморфність будови, густе жил­кування, численні продихи, добре розвинена механічна тканина, редукція пагонів і листків або видозміна їх у колючки.

Кальцефоби – рослини,які уникають ґрунтів багатих на солі кальцію, для нормального розвитку їх досить наявності кальцію в ґрунті в слідовій кількості. Типовими кальцефобами є сфагни (Sphagnum), верес (Calluna vulgaris), біловус (Nardus stricta), щуч­ник (Deschampsia caespitosa), люпин багаторічний (Lupinus perenne) тощо.

Індиферентні – це рослини, які байдуже ставляться до вмісту солей кальцію в грунтовому розчині, тобто вони однаково розви­ваються на ґрунтах із мінімальним вмістом кальцію і надлишком його (до 20% і більше). Іноді вони поселяються навіть на вап­няках. До індиферентних рослин належать буркун білий (Melilotus albus), роман напівфарбувальний (Anthemis subtinctoria), робінія біла (Robinia pseudoacacia).

Екологічна роль азоту. Азот, як один з основних біогенних елементів, що входить до складу білків та нуклеїнових кислот, є життєво необхідним для всіх рослин. За вимогливістю до азотного живлення рослини поділяються на дві групи: нітрофіли та нітрофоби.

Нітрофіли – це рослини, які потребують багатого нітратного живлення. Вони поселяються на родючих ґрунтах поблизу житла, тваринницьких ферм, на перегної широколистяних лісів. Типовими нітрофілами є тютюн (Nicotiana), лутига (Atripiex), малина (Rubus), хміль (Humulus), бузина (Sambucus), щириця (Amaranthus), блекота (Hyoscyamus).

Нітрофоби – це рослини, які уникають ґрунтів, багатих на азотні та амонійні сполуки, і нормально розвиваються там, де вміст їх мінімальний. Такі рослини, як люпин (Lupinus), щучник (Deschampsia), анабазис (Anabasis), хвощ (Equisetum), куничник (Calamagrostis), перстач прямостоячий (Potenthilla erecta) є індикаторами ґрунтів бідних на азот.

Екологічна роль галофітів. На засолених ґрунтах розвивається специфічна галофільна рослинність. В Україні вона займає по над 2 млн. га (Білик, 1963). Особливо багато галофітів,тобто рослин, які ростуть в умовах надмірного ґрунтового засолення, в степовій та лісостеповій зонах, приморських районах, де мало опадів. Галофіти мокрих солончаків з групи соленакопичуючих низькорослі, розпростерті на поверхні ґрунту, безлисті або ж з редукованими короткими товстими листками з розвиненою водо- і солезапасаючою палісадною паренхімою і малою кількістю хлорофілу в ній. В них тонкий епідерміс, слабо розвинена механічна тканина.

На сухих і малозволожених засолених ґрунтах ростуть ксерогалофіти, що мають більш здерев'янілі стебла і пагони, добре розвинений епідерміс, продихи в заглибленнях, листки шкірясті ізолатеральної будови.

За засоленістю і відповідною галофільною рослинністю грунти поділяють на декілька категорій:

Ø Солончаки постійно засолюються з поверхні водами, із високою концентрацією солей,такі ґрунти ще називають мокрими солончаками.

Ø Солончакуваті ґрунти засолюються з поверхні водами з мен­шою концентрацією солей.

Ø Солонці акумулюють солі в шарі вимивання, що знаходиться на певній глибині,а поверхневі шари таких ґрунтів опріснені дощо­вими опадами.

Ø Солончакуваті солонці поєднують ознаки солончаків і солон­ців: з їхніх поверхневих шарів ще не повністю вилужені шкідливі солі, а в нижніх – накопичується їх не менше, ніжу типових солон­цях.

Ø Солонцюваті грунти є різновидом солонців, але з меншою концентрацією шкідливих солей в горизонті вимивання.

Засолення грунтів спричинене накопиченням у ґрунтовому розчині водорозчинних солей NaCI, СаСІ₂, MgCI₂, Na₂CO₃, NaHCO₃, Na₂SO₄, CaSO₄, MgSO₄ та ін. Відповідно до цього виникає хлоридне, карбонатне та сульфатне засолення. Кожному з цих засолень властива специфічна рослинність, яка має важливе індикаційне значення.

Екологія псамофітів. Псамофіти – це рослини піщаних місце­зростань. Вони складають специфічну групу рослин, які присто­сувалися до своєрідних гідрологічних та фізико-хімічних умов піщаних ґрунтів. Завдяки високому осмотичному тиску клітинного соку (30-70 атм.), і дуже розвиненій кореневій системі, яка досягає глибини 4-6 м, псамофіти здатні поглинати воду з глибоких горизонтів, що й дозволяє їм виживати в екстремальних умовах. Для зменшення транспірації у псамофітів листки видозмінені в лусочки, або вони скидають їх на період посухи. Стебла і гілки жорсткі, покриті волосками, продихи в заглибленнях. Все це сприяє економному використанню мізерних запасів вологи піщаних ґрунтів та пісків. Крім того, плоди і насіння псамофітів мають придатки, що забезпечують їхнє поширення, швидке заглиблення в ґрунті, проростання і вкорінення молодих паростків.

Екологічні особливості будови гелофітів. Гелофіти – це рос­лини боліт і заболочених або надмірно зволожених ґрунтів, які пристосувалися до існування в екстремальних гідрологічних умовах. За високої вологоємності і недоступності кисню відмерлі рештки таких рослин повністю не розкладаються і консервуються у вигляді природного біогенного тіла – торфу. Його наростання протягом тисячоліть спричинило до нагромадження торфових покладів боліт.

Біотичні фактори ґрунту. Біотичні умови грунтового середовища, яке створюють рослинні і тваринні організми,значною мірою впливають на розвиток рослин. В добре аерованих, теплих родючих ґрунтах рясно розвиваються нематоди, коловоротки дощові черв'яки, землерийки тощо, численні мікроорганізми, гриби водорості. Особливо багато цих організмів у ризосфері сільськогосподарських культур. Звичайно, менше їх у лісових, лучних болотних, степових фітоценозах, що пояснюється дією різних екологічних факторів.

Зокрема, підвищенню родючості ґрунту, а отже, й покращенню екологічних умов розвитку рослин сприяє альгофлора, а також тваринне населення ґрунту. З участю всієї маси тваринних і рослинних організмів, які населяють ґрунт, розкладаються і мінералізуються рослинні решт­ки, а вивільнені елементи знову включаються в кругообіг речовин.

Екологічна роль грибів полягає в розкладанні і мінералізації рослинних решток, завдяки чому вивільнюються поживні речовини, необхідні квітковим рослинам. Вищі квіткові рослини за оптимальних умов вологості, теплового й повітряного режиму вступають у симбіоз з грибами і за їхньою допомогою поглинають поживні речовини. Інтенсивність надходження поживних речовин до грунту залежить від активності його біологічного населенням кількість їх – від продуктивності рослинних угруповань.

Отже, едафічні фактори дуже різноманітні за своїм характером та екологічним впливом і по-різному діють на рослини, в сукупності з іншими чинниками вони створюють такі умови біотопу, пристосувавшись до яких, рослини можуть нормально рости і розвиватись.

Дата добавления: 2014-01-05