Соединения фосфора в растениях

- Нуклеиновые кислоты.

- АТФ.

- Фитин – производное циклического соединения шестиатомного спирта инозита и является кальциево-магниевой солью инозит-фосфорной кислоты. Это запасное вещество. Фосфор фитина используется при прорастании развивающимся зародышем.

- Фосфопротеиды – соединения белковых веществ с фосфорной кислотой, которые катализируют течение биохимических реакций.

- Фосфатиды (или фосфолипиды) – сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они образуют белково-липидные мембраны, которые регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмолеммы для различных веществ. Следовательно, они играют очень важную биологическую роль в жизни растений.

- Сахарофосфаты – фосфорные эфиры сахаров. Они играют важную роль в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза сложных углеводов и т.д. Благодаря фосфорной кислоте сахарофосфаты обладают высокой лабильностью и большой реакционной способностью. Кроме этого, фосфорная кислота является носителем энергии благодаря образованию макроэргических связей. Основная роль среди макроэргических соединений принадлежит аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ).

 

Потребление фосфора растениями из почвы – большая проблема для растений, поскольку концентрация фосфора в почвенном растворе низка – порядка 10 милли Моль/л.

Форма, в которой фосфор находится в почвенном растворе зависит от рН. Ниже рН 6, 0 большая часть фосфора находится в почве в виде H₂PO₄^-, и максимальное поглощение фосфора происходит в интервале рН – 5-6.

Фосфор не может поступать в клетку в виде простого иона H₂PO₄^-, поскольку это вызовет деполяризацию мембраны и сильный сдвиг рН, поэтому транспорт происходит совместно с катионом – Н⁺.

Через эктомикоризу (корни сосны), гифы, везикулярно-арбускулярной микоризы (ВАМ, ассоциация, в которой Zygomycete fungi в клетках корня высшего растения образуют арбускулы, гифы, везикулы).

Потребление фосфора растениямименяется со временем.

При недостатке Р – растения отстают в развитии, но не у всех есть визуальные признаки недостатка Р. Листовая диагностики (за рубежом) – анализ 5 верхних листов.

Подкормка растений Р – только в почву.

Кукуруза – пурпурные листья. Но – каротины, антоцианы, хлорофилл. Сахара могут идти на синтез антоцианов.

Цитрусовые – менее сладкие при недостатке Р, толстая кожура, растрескивание в центре.

Виноград – бурые, пожелтевшие листья.

Помидоры – низ листьев бурый.

Опосредованное питание Р через повышение температуры (понижение т.; затопление – уменьшение Р в почве).

 

Питание растений КАЛИЕМ

 

Минеральные удобрения делают из руд – сильвинита. Месторождения – Пермская обл., Соликамск. Также есть месторождения сульфатов и хлоридов. Нитраты – искусственные.

 

Цикл калия

                      Урожай          Пожнивные остатки      Орг. удобрения

Мин. удобрения

 

                   Поглощение растениями                        Эрозия

      

               ПР (К⁺)    К минералов     Обменный К

Вымвание                                 Фиксированный К

 

Группы соединений калия в почве

- 1. Калий различных минералов почвы, алюмосиликатов.

В этой форме содержится наибольшее количество калия. Больше его в ортоклазе, меньше – в мусковите, биотите, глауконите, нефелине и лейците. Эта форма калия труднодоступна растениям. В 1947 г. советскими учеными были выделены из почвы бактерии, названные силикатными, способные разлагать ортоклаз. Более доступен растениям калий мусковита, биотита и нефелина. 

2. Калий почвенных коллоидов.

Эта форма – главный источник калийного питания растений.

В почве его может быть 5–30 мг/100 г. Количество его в почве в процентах от валового содержания зависит от типа и подтипа почвы, особенно ее гранулометрического состава. Например, на супесчаных почвах эта форма калия составляет лишь 0, 8%, на суглинистых – 1, 5, а на черноземах и сероземах – 1–3%.

3. Водорастворимый калий.

Содержание этой формы элемента составляет 1/5–1/10 часть от количества К2О, находящегося в почве обменном состоянии. Водорастворимый калий наиболее доступен для питания растений. Появляется он в почве вследствие химического и биологического воздействия на почвенные минералы.

4. Калий, входящий в состав плазмы микроорганизмов и органические остатки.

В дерново-подзолистой почве количество его достигает 40 кг К₂О на на 1 га. В доступную форму этот калий переходит лишь после отмирания микробов. Калий содержится также в растительных, животных, корневых и пожнивных остатках, навозе и других органических веществах, попадающих в почву. После их разложения он становится доступным растениям.

5. Калий, фиксированный почвой.

Фиксация калия в межпакетных пространствах алюмосиликатов активно идет при переменном смачивании и подсушивании почвы. Почва тяжелого гранулометрического состава, содержащая большое количество тонкодисперсных фракций, отличается повышенной фиксацией калия. Особенно активно калий фиксируется при наличии в почве глинистых минералов группы монтмориллонитов и гидрослюд, которым свойственна внутрикристаллическая адсорбция катионов.

Фиксация калия почвой

Наиболее интенсивно калий фиксируется в солонцах. Черноземы фиксируют калий лучше, чем дерново-подзолистые почвы.

Применение навоза и известкование кислых почв ­ закрепление калия в необменной форме.

Внесение калийных удобрений снижает фиксацию калия почвой, так как фиксирующая способность почвы не беспредельна. Из всех катионов, имеющих значение в питании растений, фиксируются аммоний и калий.

Фиксация одного из этих элементов предотвращает и даже исключает фиксацию другого.

Фиксация калия почвой резко снижает коэффициент использования его из вносимых удобрений. Например, на маршевых (наносных) почвах Голландии фиксируется 21–59% вносимого на протяжении многих лет калия. В Канаде вследствие фиксации калия почвой растения использовали лишь 25–48% этого элемента, вносимого с минеральными удобрениями.

 

Поступление К в растения – через ЦПМ, задействовано ~20 белков. K: Na = 1: 1 у живых орг., у растений – в основном К.

 

Роль калия в растении

Принимает активное участие в фотосинтезе: поддерживает тургор устьица; влияет на отток сахаров. Принимает активное участие в синтезе белка; активирует ферменты, деятельность АТФ, осуществляет приток ассимилянтов. Активирует процессы дыхания, а следовательно и образование АТФ. Обеспечивает транспорт воды, питательных элементов и ассимилянтов (глюкозы, фруктозы, сахаров) в растении.

 

К не входит в состав орг. в-в. Он адсорбируется почвенными коллоидами. В его присутствии дольше живут белки.

 

Влияние калия на урожай растений

При дефиците калия растения отстают в росте, а при остром дефиците – может наступить их гибель.

Калий стимулирует прорастание семян, более интенсивное развитие корневой системы. Увеличивает количество зерен в колосе. Повышает содержание белка, жиров и углеводов в продукции, повышает устойчивость растений к засухе и заморозкам; увеличивает устойчивость растений к заболеваниям; снижает поражаемось насекомыми.

Стимулирует ферменты, ответственные за азота. Повышает содержание углеводов. Стимулирует образование масел (рапс, конопля, подсолнечник, лён).

 

Калия больше в вегетативной массе, чем в плодах и зернах.

 

Дефицит К – краевой ожег листа у большинства растений.

Состояние коллапса – перед отбрасыванием листьев.

Мучнистая роса – вторичный признак при недостатке К.

Злаки – ржавчина.

Помидоры – сажистый гриб.

 

Питание растений КАЛЬЦИЕМ

 

Цикл кальция

 

Атм. осадки                                         Отчуждение

 

                        Растения

Орг. в-во                                                Известь, доломит, орг. и мин. удобр.

 

Почв. минералы     ПР       Са, Mg, ППК

                        

                       Вымывание                Эрозия

 

Если вносить только СаСО₃, а не доломитовую муку, будет недостаток магния.

При внесении 60 т/га навоза вносится 1 т/га Са. Са присутствует и в фосфоритной муке. Использование дификата – отхода сахарной промышленности, содерж. Са, ­ оструктуренность П.

Вымыванию Са способствуют – использование физ. кислых удобрений (NH₄)₂SO₄, хлориды, азотные и калийные удобрения. С ­ урожая ­ кол-во отчужденного Са. Смыв.

 

Роль Са в растениях

- Растения потребляют кальций только корневой системой в форме Са²⁺.

- В органах растений содержание Са колеблется от 0, 2 до 1, 5%.

- Основная доля Са - в вакуолях (до 70%), в ЦП концентрация Са на 3-4 порядка ниже.

- Кальций участвует во второй сигнальной системе растений – через образование цитокеназ. Его участие в этих системах обеспечивает устойчивость растений к всевозможным стрессам (низкие и высокие температуры, высокие концентрации солей в растворе).

- Кальций играет важную роль в увеличении резистентности растительной клетки к проникновению в нее Pythium, Sclerotium, Botrytis и Fusarium. Считется, что эта особенная функция Са также связана с участием его во вторичной сигнальной системе.

- В растительной клетке кальций входит в состав мембран и отвечает за их проницаемость (совместно с К⁺ и Na⁺).

- Участвует в процессах деления и роста клетки.

- Увеличивает потребление клетками корня К⁺ и NO^3-

 

Кальций в растениях

Кальция больше содержится в вегетативных частях растений. Так, в клубнях картофеля содержится около 7% этого катиона, а в листьях и стеблях – 93%; в семенах кукурузы содержится 3, 4% кальция, а в других частях растений – 96, 6%.

Большая часть кальция в отличие от других питательных веществ не отчуждается с с/х продукцией, а возвращается на поля.

 

Вынос Са с урожаем

Зерновые культуры при урожае 20 ц/га выносят около 20 кг СаО с 1 га,

клевер при урожае 60 ц/га – около 140,

подсолнечник при урожае семян 13 ц/га – 135,

капуста при урожае 500 ц/га – до 300,

горох, вика, фасоль с урожаем 20–30 ц/га зерна – 40–60,

картофель и сахарная свекла с рожаем 200–300 ц/га корне- и клубнеплодов – 60–120 кг с 1 га.

 

Дефицит Са.

Недостаток кальция прежде всего сказывается на развитии корневой системы. При остром дефиците Са перестают образовываться корневые волоски, корень ослизняется и загнивает.

При резком его недостатке появляется хлоротичность листьев, отмирает верхушечная почка и прекращается рост стебля. 

Появляется желтый не сухой ободок по краю листа.

Яблоки – мягкая дряблая мякоть.

Огурцы – бороздка с 2-х сторон и ломкие, закручивающиеся внутрь верхушки листьев.

Крестоцветные – закручивание листьев.

Томат – пожелтение листьев.

Злаковые – последний лист и колос не выпускаются.

Плодовые - ¯ устойчивость. Картофель – парша (грибок).

Неправильная загнутая форма перца.

 

 

Питание растений МАГНИЕМ

 

Роль магния в растениях

Растения потребляют Mg из почвенного раствора в виде иона Mg²⁺.

Ca²⁺, K⁺, NH₄⁺, H⁺ - подавляют поступление Mg²⁺ в растения.

От 15 до 30% Mg в растениях сосредоточено в хлорофилле.

Больше его в семенах и молодых растущих частях растений.

В зерне он локализуется в зародыше.

Сод-ся в хлорофилле (а – СН₃, b – COOH), фитине (в нем запасаются для ф/с Р, СА, Mg).

Mg в растениях

При высоких урожаях сельскохозяйственными культурами выносится 10–70 кг MgO с 1 га.

Наибольшее количество магния поглощают: картофель, сахарная и кормовая свекла, табак, зернобобовые и бобовые травы.

Достаточно чувствительны к недостатку этого элемента конопля, просо, сорго, кукуруза.

Самый характерный признак недостатка магния – межжилковый хлороз.

 

Дефицит магния

Межжилковый хлороз, можно спутать с мозаикой.

Черешня, вишня – красный кант посередине листа.

картофель при жестком недостатке магния – морщинистые темно-фиолетовые листья и темные сосуды в клубнях.

Растение может реутилизировать Mg, но не Са.

 

 

Питание растений СЕРОЙ

 

Бедны серой – почвы торфяников, песчаные, супесчаные.

Богаты – Ч/з, каштановые почвы, почвы маршей; при сульфатном типе засоления.

 

Роль серы в растении

- Растения потребляют серу в виде аниона SO₄^2-. Частично сера в виде сернистого газа (SO₂) может поглощаться листьями из воздуха. Окисленная форма серы – исходный продукт для синтеза белков. Она же является и конечным продуктом при их распаде.

- В молодых растущих органах растений, где преобладают синтетические процессы, сера находится главным образом в восстановленной форме. По мере старения растений, когда начинают преобладать процессы гидролиза над синтезом, возрастает количество окисленной формы соединений серы.

- Сера входит в состав всех белков, содержится в таких аминокислотах, как цистин, метионин, в растительных маслах (горчичном, чесночном и др.), в витаминах (тиамине и биотине). Она является составным элементом и некоторых антибиотиков, в частности пенициллина.

- Сера имеет большое значение в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в растениях, в активировании энзимов, в белковом обмене.

- В растении чаще всего представлены дисульфидная группа (–S–S–) и сульфогидрильная (–SH). Эти группы играют важную роль в окислительно-восстановительных реакциях. Например, сульфогидрильная группа при окислении теряет водород и превращается в дисульфидную группу.

- Сера стимулирует фиксации азота из атмосферы, усиливая образование клубеньков у бобовых растений.

 

Сера в растениях

Потребность в сере различных растений неодинакова. Больше всего ее содержится в бобовых растениях, подсолнечнике, горчице, капусте и в других культурах семейства крестоцветных.

Больше всего серы потребляют крестоцветные.

 

Признаки недостатка серы

При недостатке серы задерживается синтез белков, так как затрудняется синтез аминокислот, содержащих этот элемент. В связи с этим проявление признаков недостаточности серы сходно с признаками азотного голодания. Развитие растений замедляется, уменьшается размер листьев, удлиняются стебли, листья и черешки становятся деревянистыми. При серном голодании листья не отмирают, хотя окраска их становится бледной.

 

Питание растений ЖЕЛЕЗОМ

Дефицит на южных почвах (оно там в недоступной форме).

Железо в растениях

- Растения потребляют железо в виде Fe³⁺ и Fe²⁺.

- Железо участвует в образовании хлорофилла, являясь составной частью ферментов, катализирующих синтез зеленого пигмента.

- Входит в состав дыхательных ферментов.

- Железо-содержащий белок ферредоксин, участвует в фотосинтезе и превращении азот-содержащих веществ в растениях.

- В клубеньках бобовых растений обнаружен железосодержащий белок – гемоглобин.

- Железо участвует в синтезе ростовых веществ (ауксинов).

- Содержание железа в общей массе урожая зерновых культур составляет около 1, 5 кг/га, зернобобовых – до 2, 2, сахарной свеклы и картофеля – до 12 кг/га.

- В корнях и вегетативных органов содержится до 90% железа.

- С товарной частью урожая отчуждается от 1 до 15 кг/га железа.

 

Признаки недостатка железа

Недостаток железа чаще всего наблюдается на карбонатных почвах, а также на почвах с высоким содержанием усвояемых фосфатов, что можно объяснить переводом железа в малодоступное состояние.

- Признаки дефицита – желтая окраска, отставание в росте.

- Чаще всего железистый хлороз наблюдается у плодовых культур на юге РФ.

 

 

Микроэлементы

 

Микроэлементы составляют ничтожную долю в составе почв, но они важны в качестве микрокомпонентов питания растений.

Содержание микроэлементов в почвах составляет 0, 01 и менее процента.

Микроэлементный состав почвы наследуются от материнских пород, но их распределение в почвенном профиле и между компонентами почвы отражает действие различных почвообразующих процессов, а также вмешательство внешних факторов (например, сельскохозяйственной деятельности, антропогенного загрязнения и т.п.).

Микроэлементы – физиологически необходимы для нормального развития растений, при их недостатке ¯ урожай, со временем – заболевания. При избытке – накопелние в тканях растений. Гипераккумуляторы – ярутка сизая (крестоцветное) – абсолютный лидер по способности никапливать в своем организме микроэл-ты. Древесные растения (кофе) – до 1% Zn в коре. Наиболее загрязненные почвы очищаются этими растениями.

 

В агроценозе м/эл – приток за счет оседания пыли из возудха; было от материнской породы. Более мощный поток – агрохимикаты – примеси в удобрениях и пестицидах.

Потери – вымывание из корнеобитаемого слоя с осадками. Дефляция и водная эрозия. Большая доля – отчуждение с урожаем.

 

Баланс м/эл в агроценозе

 

                  П = МП + (Атм. + АХ + ПМ ) – (У + ВПС + Д) – Эс       

где П - запасы МЭ в некотором слое почвы,

МП - запасы МЭ исходно содержащиеся в аналогичном слое материнской породы.

Положительные статьи баланса - Атм., АХ, ПМ - количество МЭ, поступающее в почву за единицу времени, соответственно: с атмосферными выпадениями, агрохимикатами и посевным материалом. Отрицательные статьи баланса - У, ВПС и Д - соответственно отчуждение МЭ с урожаем, внутрипочвенным стоком и с продуктами дефляции, Эс- отчуждение МЭ с жидким и твердым поверхностным стоком.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: