Наномолекулярное питание для растений

Чем питаются растения? Вопрос не праздный, а тесно связан с потребностями человечества в растительной пище и других областях. Питание растений является одним из факторов, который определяет скорость процесса роста и качество конечного продукта.
Общепризнанно, (http://www.sunhome.ru/journal/18081) что все элементы питания растения получают из почвы и воздуха. Главные из них (азот, фосфор, калий, кальций) хотя и содержатся в почве в больших количествах, но часто находятся в недоступной для растений форме. Поэтому необходимо создавать условия, способствующие превращению потенциального плодородия в эффективное (высокая скорость роста и большой выход конечного продукта). Однако приходится использовать и быстродействующие факторы — удобрения (органические и минеральные). Этим занимается агрохимия.

Основной поток необходимых веществ растение получает через корневую систему.

Наряду с побегом корень — основной орган высшего растения. В типичном случае он выполняет функцию минерального и водного питания. Другая важная функция корня, тесно связанная с основной, — закрепление, «заякоривание» растения в почве. Под действием корневого давления и транспирации ионы и органические молекулы передвигаются по сосудам ксилемы в стебель и листья. В корнях осуществляется также биосинтез ряда вторичных метаболитов, в частности алкалоидов . Отсюда же из корня движутся некоторые гормоны (особенно цитокинины и гиббереллины ), синтезированные в меристематических зонах корней и необходимые для роста и развития надземных частей растений. medbiol.ru/medbiol/botanica/001500fb.htm

Поперечный срез участка корня двудольного растения в районе эндодермы (А) и схематичное изображение ее клеток (Б) с поясками Каспари. (БИОЛОГИЯ И МЕДИЦИНА) medbiol.ru/medbiol/botanica/001c3788.htm

1 — эндодерма, 2 — перицикл, 3 — первичная флоэма, 4 — первичная ксилема, 5 — поясок Каспари .
Чтобы понять механизм поглощения и транспорта минеральных ионов, необходимо помнить следующее.
1. Минеральные элементы, необходимые растению, входят в состав солей. В водном растворе молекулы солей диссоциируют и образующиеся ионы свободно передвигаются. 2. Ионы способны пересекать клеточные мембраны различными путями. Один из них — активный транспорт. Он требует затрат энергии в форме АТФ, образующегося в процессе дыхания и может вести к перемещению ионов против градиента их концентрации.

meduniver.com/Medical/Biology/320.html
В принципе, для выращивания растений можно обойтись и без почвы, если обеспечить доступ питательных веществ к корневой системе. Массоперенос легче сего осуществлять в водном растворе. Гидропо́ника — это способ выращивания растений без почвы. При выращивании гидропонным методом, растение питается корнями не в почве, более или менее обеспеченной минеральными веществами, поливаемой чистой водой, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твердой, но пористой, влаго- и воздухоёмкой среде, способствующей дыханию корней в ограниченном пространстве горшка, и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения.

Существуют различные механизмы транспорта ионов и молекул через клеточные мембраны, пи этом вещества должны быть водорастворимыми и с небольшим молекулярным весом.
Существенным отличием гидропоники от почвы является фактор почвенных микроорганизмов. Они оказывают непосредственное влияние на собственно образование и формирование почвы, на минерализацию (разложение) органических остатков и образование гумуса, т.е осуществляют первичную переработку веществ, делая их более доступными для корней растений. При гидропонике в растворе тоже присутствуют различные ассоциации микроорганизмов, но отличные от почвенных.
В общем случае, повышение скорости роста и выхода готового продукта у растений можно в определенной степени регулировать подачей соответствующих веществ. В основном в состав почв входят следующие элементы (в %):
кремний (значительная часть в кварце) — 20;
водород (больше в гумусе) — 5;
фосфор (в гумусе, в минеральной части) — 0,08;
железо — 2;
магний — 0,6;
натрий — 1.
Почвы далеко не равноценны по плодородию и агрохимический состав их различен. Например, общее содержание основных элементов азота, фосфора и калия в пахотном слое дерново-подзолистых почв в, среднем составляет (в %):
фосфора (в окислах) -0,02-0,15;
• калия (в окислах) -0,5-2,5.
Сбалансировать почву теоретическими методами весьма сложно, в природе проще – растения сами выбирают «место жизни», т.е к определенных местах растут определенные растения. На бытовом уровне доминируют критерий рН и наличие навоза в почве.
Новое веяние – живая вода, музыка и …Любовь! Все это хорошо, но… растениям нужны молекулы и атомы для строительства организма.
Можно ли сделать процесс выращивания растений технологическим? Наверное, можно, но…
Во-первых, нет информации (количественной) о потреблении растениями кислорода, об удельной скорости роса биомассы.
Во-вторых, растения сажают там, где садовый участок или где поле – что вырастет... то и хорошо. Несколько лучше дела в теплицах, затраченная энергия требует ответственности.
В-третьих, удобрения? Спрос на «экологически чистую» продукцию отрицает все удобрения (кроме «экологически чистых»)!!
И, главное, нет теорий – есть интуиция и накопленный поколениями эмпирический опыт.
Ассоциация червоводов Латвии уповает на гумус червей. Логически в этом есть смысл, объективно – необходим анализ. Образцы биогумуса на фотографиях ниже.

Черви утилизируют органику, пропуская через пищевод. Является ли эта органика доступная растениям? Судя по микрофотографиям – только частично.

На первой фотографии – пищевод червя, на второй – фикалии червей, что является основой биогумуса. Биогумус (или"Копролит") представляет собой сухую органическую, рыхло-сыпучую, мелко гранулированную массу почти черного цвета со средним химическим составом: азот общий (А) -0.9-3% , фосфор (P) — 0.9-2.5%, калий (K) — 0.6-2.5% , кальций (Ca) — 4.5-8%, магний (Mg) 0.5-2.3%, железо (Fe)- 0.5-2.5%, марганец (Mn) — 60-80 мг/кг, цинк (Zn) -28-35 мг/кг, гуминовые кислоты — 6-18%.
Еще одно популярное органическое удобрение – навоз (см. фото), состав свежего навоза на соломенной подстилке (%)
Вид животных Вода Орган.вещ-во Азот N Фосфор (P2O) Калий (K2O) Кальций (CaO)
Кр.рог. скот 77,3 20,3 0,59 0,23 0,50 0,40
Лошади 71,3 25,4 0,77 0,28 0,63 0,21
Овцы, козы 64,6 31,8 0,83 0,23 0,67 0,33
Свиньи 72,4 25,0 0,65 0,19 0,60 0,18

Основу навоза обычно составляет подстилка из сена, кроме того в фекалиях животных, особенно травоядных (коровы) содержатся микроскопические частицы (менее 1 мм) «не переваренной» травы. По химическому составу это идентично составу растений, т.е идеально сбалансированное питание, однако, практически недоступно без предварительного разложения почвенными микробами.
Для повышения эффективности органических удобрений было предложено доводить их до размеров микро и нано частиц. Таким способом разработаны стимуляторы роста растений Ecogal.

На фотографии ниже приведены результаты роста пшеницы за неделю на разных субстратах: контрольная почва (песчаная основа из Царникавы), добавка биогумуса, предоставленного Ассоциацией червоводов Латвии — 40%, биогумус – 35 + Ecogal – 5%. Результат говорит сам за себя. Ecogal для домашних растений можно заказать на сайте.

В принципе, растения хорошо освоили планету, используют любую возможность и любую почву для роста.

Тундра весной, городская трава (Рига), растения в пустыни.
Даже Антарктида, которая замерзала 37 миллионов лет, покрывается злаками.

Скорее всего, в ближайшем будущем растения появятся и на других планетах, например, на Марсе или как в известной песне – «будут яблони цвести»!