По ходу вегетационного периода вы можете не замечать, что происходит с растениями под почвой. Большинство из нас обращают внимание на новые побеги, стебли, листья и, в конечном итоге, на цветы и урожай, которые мы собираемся выращивать. Мы можем думать о корнях как о необходимой, но неинтересной части процесса производства сельскохозяйственных культур.
Пол Халлетт и его команда не согласны. Они сосредоточены на том, что происходит в почве с корнями растения.
Зона почвы, окружающая корни растения, называется ризосферой. Это сочетание латинских слов «корень» и «область». И это оживленное место для важных, но скрытых производственных процессов.
В ризосфере растения производят различные химические соединения, называемые экссудатами. Халлетт и его коллеги из Университета Абердина изучают влияние экссудатов на растения и окружающую почву. Их уникальная работа заключается в мелкомасштабных измерениях вблизи поверхности корней. Свойства здесь могут сильно отличаться от остальной почвы.
«Корни постоянно выделяют химические вещества в почву, чтобы высвободить питательные вещества, прикрепленные к частицам почвы», - говорит Халлетт. При пищеварении человека желудок выделяет желудочный сок, помогающий расщеплять пищу; экссудаты являются растительным эквивалентом желудочного сока.
Hallett описывает химический состав экссудатов как «настоящий коктейль или «шведский стол» из ресурсов для чего угодно в ризосфере». Экссудаты не только помогают растениям получать питательные вещества, но и являются источником пищи для микробов, которые являются важной частью почвенного микробиома.
Экссудаты также играют важную роль в скреплении почвы. Корни и грибы, которые живут в почве, скрепляют большие комки почвы, но экссудаты работают на микроуровне. Подобно клею, они скрепляют частицы почвы в важных механических сетях. Почвоведы называют эти почвенные сети агрегатами.
В то время как связывающее действие корней и грибковых сетей обычно носит долгосрочный характер, влияние экссудатов на почву может быть мимолетным. «Корневые экссудаты недолго сохраняются в почве в своей первоначальной форме, поскольку они поглощаются и трансформируются микробами», - говорит Халлетт. Этот процесс может полностью разрушить экссудат или создать еще лучшие соединения для связывания частиц почвы.
«Выделения корней растений оказывают огромное влияние на формирование агрегатов», - говорит Халлетт. «Они делают это несколькими способами, в том числе действуют как клей или меняют скорость увлажнения и высыхания ризосферы при осадках и испарении».
Команда Халлетта исследовала воздействие экссудатов на различные типы почвы. Они исследовали среду с супесчаной текстурой почвы по сравнению с текстурой суглинка. Это важно, поскольку химические реакции между экссудатом и частицами почвы различаются в зависимости от типа почвы.
Они также исследовали различные экссудаты растений из ячменя и кукурузы. Они обнаружили, что экссудаты ячменя увеличивают способность частиц почвы связываться друг с другом, но не так сильно, как кукуруза. Они также обнаружили, что экссудаты ячменя не влияют на водоотталкивающие свойства почвы, в отличие от экссудатов кукурузы.
Исследования, подобные исследованиям Халлетта, показывают, что в течение вегетационного периода и за его пределами между каждым растением и окружающей почвой существует тонкое взаимодействие. Все эти взаимодействия влияют на количество воды, которая захватывается почвой и поглощается растениями. Производство экссудатов также влияет на то, насколько хорошо растения могут извлекать жизненно важные питательные вещества из почвы, и даже влияет на почву в ризосфере.
Будущие исследования команды Халлетта будут включать изучение образования экссудата вдоль корней растений. Они также будут смотреть на возраст корней и на то, производят ли более молодые корни экссудаты с различными почвоудерживающими и водопоглощающими свойствами.