Roles of Root Interception, Mass Flow, and Diffusion

Water and nutrients are absorbed at sites located on or at the surface of roots. Elongating roots directly encounter or intercept water and nutrient ions, which appear at root surfaces in position for absorption. This is root interception and accounts for about 1 percent or less of the nutrients absorbed. The amount intercepted is in proportion to the very limited amount of direct root and soil contact.

Continued absorption of water adjacent to the root creates a lower water content in the soil near the root surface than in the soil a short distance away. This difference in the water content between the two points creates a water content gradient, which causes water to move slowly in the direction of the root. Any nutrient ions in the water are carried along by flow of the water to root surfaces where the water and nutrients are both in position for absorption. Such movement of nutrients is called mass flow.

The greater the concentration of a nutrient in the soil solution, the greater is the quantity of the nutrient moved to roots by mass flow. The range of concentration for some nutrients in soil water is given in Table 1.2. The calcium concentration (Table 1.2) ranges from 8 to 450 parts per million (ppm). For a concentration of only 8 ppm in soil water, and 2,200 ppm of calcium in the plant, the plant would have to absorb 275 (2,200/8) times more water than the plant's dry weight to move the calcium needed to the roots via mass flow. Stated in another way, if the transpiration ratio is 275 (grams of water absorbed divided by grams of plant growth) and the concentration of calcium in the soil solution is 8 ppm, enough calcium will be moved to root surfaces to supply the plant need. Because 8 ppm is a very low calcium concentration in soil solutions, and transpiration ratios are usually greater than 275, mass flow generally moves more calcium to root surfaces than plants need. In fact, calcium frequently accumulates along root surfaces because the amount moved to the roots is greater than the amount of calcium that roots absorb.

Other nutrients that tend to have a relatively large concentration in the soil solution, relative to the concentration in the plant, are nitrogen, magnesium, and sulfur (see Table 1.2). This means that mass flow moves large amount of these nutrients to roots relative to plant needs.

Generally, mass flow moves only a small amount of the phosphorus to plant roots. The phosphorus concentration in the soil solution is usually very low. For a soil solution concentration of 0.03 ppm and 2,000 ppm plant concentration, the transpiration ratio would need to be more than 60,000. This illustration and others that could be drawn from the data in Table 1.2, indicate that some other mechanism is needed to account for the movement of some nutrients to root surfaces. This mechanism or process is known as diffusion.

(H.D. Foth, Fundamentals of Soil Science)

Answer the questions.

1) What are the 4 main stages of root development and shoot growth using the example of corn?

2) Why do many crops have considerable uniformity in the lateral distribution of roots?

3) What kind of soil is not suitable for root development?

4) What is mass flow and why is it important?

Match the synonyms and find out more if possible.

to reveal	whole
rapid	to lack
to comprise	to disclose
entire	to vary
random	to eliminate
to remove	to come across
adjacent to	quick
to be devoid of	next to
to encounter	to include
to contribute to	unsystematic
to range from…to…	to encourage

Translate and then render the text into English.

Сеть корней –root network Количественное соотношение – proportion, quantitative ratio Горох – pea Хвощ – horsetail (Equisetum)

О корнях растений

При прорастании семян из корешка зародыша образуется главный корень. По мере развития главного корня от него в разные стороны отходят боковые корни. Развившаяся сеть корней образует корневую систему растения. По форме различают два типа корневой системы - стержневую и мочковатую. Корневая система растения обеспечивает снабжение его водой и растворенными в ней минеральными солями, укрепляет растение в почве, участвует в синтезе органических веществ в симбиозе с живущими в почве бактериями и грибами, является вместилищем запасных питательных веществ и органом вегетативного размножения.

Растения способны поглощать все элементы, встречающиеся в земной коре. Количественное соотношение поступающих в корни минеральных элементов зависит от содержания их в почве, от ее влажности и температуры и, конечно, от самого вида растений. Так, например, в одинаковых условиях корни гороха поглощают калия в 3 раза больше, чем натрия, а корни пшеницы - в 20 раз больше! Известны некоторые растения, накапливающие большое количество лития, кобальта, золота и других элементов. Хвощ содержит много кремниевой кислоты.

Механизм поглощения минеральных веществ корнями растений очень важен для физиологии и в то же время весьма сложен. В клетках корня, как и в клетках зеленого листа, протекают сложные реакции. Пища, которую доставляют корни в надземные органы растений, содержит и свободные минеральные элементы, и готовые органические вещества в виде белков, аминокислот, фосфорорганических соединений, соединений серы и железа, алкалоидов и др. От содержания минеральных веществ в растении зависит состав протоплазмы и ее свойства, что в свою очередь определяет характер и интенсивность многих биохимических и физиологических процессов, протекающих в течение всего вегетационного периода в надземных органах.

(Источник: http://www.valleyflora.ru/4-1.html)

LESSON 4