Тема 10 Эколого-физиологические основы минерального питания. Физиологические основы минерального питания растений
Роль элементов минерального питания » СтудИзба
Корневое питание растений. Физиологическая роль элементов минерального питания.
- Способы контроля минерального питания растений.
- Роль отдельных элементов в растительном организме (макроэлементы, микроэлементы).
- Почва как источник питательных веществ для растений.
- Физиологические основы применения удобрений.
Способы контроля минерального питания растений.
Развил учение о минеральном питании растений в 1629 году голландский ученый Я. Б. ван Гельмонт. Он посадил в глиняный сосуд содержащий 91 кг сухой почвы, ивовую ветвь массой 2,25 кг и регулярно поливал дождевой водой. Через 5 лет растение и почва были взвешены отдельно. Оказалось, что ива весила 77 кг (прибавка около 75 кг), а масса почвы уменьшилась всего на 56,5 кг. Он сделал вывод, что вся растительная масса за счет воды. Опыт послужил для водной теории питания растений.
В конце 18 века немецкий агроном А. Тэер разработал «гумусовую теорию» питания растений. Подмечая что темный цвет почвы зависит от содержания в ней различных органических остатков или гумуса. Согласно его теории, растения питаются водой и гумусом.
Немецкий ученый Ю. Либих возражая против гумусовой теории в 1840 г. опубликовал книгу «Химия в приложении к земледелию и физиологии», где обосновал теорию минерального питания растений. Он утверждал, что основой плодородия являются минеральные вещества почвы. Либих считал, что перегной нужен для образования СО2, и предлагал применять в качестве удобрения чистые минеральные вещества. Недостатком теории является отрицание роли органических веществ для развития растений. Либих сформировал «закон минимума», согласно которого внесение любого количества минеральных веществ не дает прироста урожая, пока не будет ликвидирован недостаток веществ, содержащихся в минимальном количестве, а также «закон возврата», указывающий на необходимость возврата в почву питательных веществ, поглощенных растениями.
Способы контроля минерального питания растений.
Сакс и Кнопп (1860) – метод водных культур. Был определенный набор элементов минерального питания. Готовятся питательные растворы, каждый из которых не имеет определенного элемента. Последний вариант имеет все элементы это контроль. Опыт проводится в вегетационных сосудах (банки 3 литра), которые оборачивают сначала темной, а затем светлой бумагой для того чтобы не поселились водоросли. Ежедневно продувается сосуды воздухом для аэрации. Метод водных культур дает возможность определить влияние микроэлементов на рост и развитие растений. Затем опыт проводят в полевых условиях для подтверждения данных.
Метод гравийных культур. Определяется влияние макроэлементов. Используют гравий, который определенным образом готовят, его прокаливают высокой температурой, затем обрабатывают 1% раствором HCl, промывают дисцилированной водой, доводят рН до 7, затем гравий погружают в глиняный вазон с отверстиями. Этот вазон помещает во второй сосуд в котором находится питательный раствор с исключением какого-либо элемента. Контроль - все элементы. В эксперимент берутся культуры, которые высеваются в гравий. Гравий предохраняет корневую систему от высыхания, обеспечивает благоприятные условия аэрации. Отверстия в сосуде позволяют корням быть в контакте с питательным раствором. Гравий закрепляет и удерживает корни растений.
Метод песчаных культур. Песок готовится аналогичным способом и загружается в вегетационные сосуды. Эти сосуды поливаются растворами без определенного элемента. Контроль – все элементы. Раствор собирается в поддонах и затем подвергается анализу.
Перечисленные методы позволяют выращивать растения без почвы на водных растворах. Такие методы выращивания растений называются гидропоникой.
Метод почвенных культур. Определяются элементы питания, а так же питательные достоинства почвы. В сосуд помещают 5-7 кг почвы (дезинфицируют), поливают с исключением определенного элемента.
Метод меченых атомов. Используются в подкормку растений соли меченых по тому или иному иону. Метод позволяет проследить судьбу меченого иона в организме растения. Радиоактивный фосфор передвигается от корней по стеблю, через ксилему. Радий концентрируется в горохе в 15 раз выше, чем в окружающей среде. Актиний концентрируется в горохе в 100 раз выше, чем в окружающей среде.
Роль отдельных элементов в растительном организме (макроэлементы, микроэлементы).
При сжигании растений определенные элементы улетучиваются азот, кислород, водород, углерод – на их долю приходится углерод 45%, кислород 42%, водород 6,5%, азот 1,5%. Остальные элементы входят в состав золы от 4 до 15% (магний, фосфор, железо, калий, кальций, медь, марганец, цинк, бром, хлор и др.).
По Вернадскому, если содержание элементов в организме не падает ниже 0,01% - это макроэлементы. Если содержание элементов в организме от 0,01 до 0,00001% - это микроэлементы.
Макроэлементы – это металлы и неметаллы азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний, железо эти элементы не заменимы и при их выпаде растение не может развиваться. Микроэлементы – это бор, марганец, цинк, молибден, медь. Субмикроэлементы – фтор, йод, натрий, никель, хлор.
Были разработаны питательные смеси для водных культур соответствующие следующим требованиям:
- содержащие питательные элементы должны быть доступны для растений,
- рН должен быть близкий к нейтральному, и значение его не должно сдвигаться при росте растений,
- общая концентрация солей не должна превышать определенный уровень.
Фосфор (Р) содержится в растении от сухой массы 0,2-1,3 %, входит в состав органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, витаминов. Для Р характерна способность образовывать связи с низко- и высокоэнергетическим потенциалом, которые позволяют позволять энергию для биохимических и физиологических процессов. Р кислота поступает в растение быстро включается в состав нуклеотидов. Далее образуется в результате фосфорелирования АТФ. АТФ используется в синтезе нуклеиновых кислот, активации сахаров аминокислот.
Радиальное движение Р в зоне поглощения корня до ксилемы происходит по симпласту. Концентрация Р в корне в сотни раз превышает концентрацию Р в почвенных растворах. Транспорт по ксилеме осуществляется в форме неорганического фосфата, в таком виде он достигает листьев и зон роста. Из клеток листьев он поступает в ситовидные трубки и по флоэме в другие части, особенно в конусы нарастания, плоды. Аналогичный отток Р происходит и из стареющих листьев.
Симптом Р голодания – синевато-зеленая окраска листьев с пурпурным или бронзовым оттенками. Листья становятся мелкими и узкими. Приостанавливается рост, задерживается созревание урожая. При дефиците Р снижается скорость поглощения кислорода, изменяется активность ферментов, активизируются процессы распада фосфорорганических соединений и полисахаридов, тормозится синтез белков и свободных нуклеотидов. Наиболее чувствительны в недостатку Р являются молодые растения. Нормальное фосфорное питание ускоряет развитие растений, они хорошо переносят засуху и заморозки.
Сера (S) содержание в растении от 0,2 до 1% в расчете на сухую массу, входит в состав аминокислот (цистеина, метионина). В белках и полипептидах SH-группы образовывают ковалентные связи, которые поддерживают трехмерную структуру белка. В растении S поддерживает окислительно-восстановительный потенциал клетки, входит в состав биологических соединений коэнзима А и витаминов (липоевой кислоты, биотина, тиамина).
Недостаток S тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений. При дефиците серы наблюдается побледнение и пожелтение сначала молодых затем старых листьев.
Калий (К) 0,5-1,2% от сухой массы растения. Содержание К в клетках в 100-1000 раз выше, чем в окружающей среде. Наилучшим источником К являются растворимые соли калия. В растениях К в наибольшем количестве концентрируется в молодых растущих тканях отличающихся высоким уровнем метаболизма (меристемах, камбии, молодых листьях, побегах, почках). В клетках основная масса (80%) К содержится в вакуолях. К играет огромную роль в водном обмене, открывании и закрывании устьиц, повышает содержание крахмала и моносахаридов. Достаточное содержание К делает растение устойчивым к заболеваниям, особенно необходимо это в период нарастания вегетативной массы (огурцы, томаты, капуста).
При недостатке К наблюдается пожелтение листьев снизу вверх, пожелтение начинается с краев, иногда появляются ржавые пятна. Дефицит К приводит к отмиранию верхушки нарастания, снижению фотосинтеза, наблюдается эффект кущения.
Кальций (Са) – 5-30 мг на 1 гр сухой массы. Са накапливается в старых органах и тканях, так как транспорт осуществляется по ксилеме, вывод затруднителен. У культурных растений накапливается в вегетативных органах. Са оказывает влияние на структуру клеточных мембран, ионные потоки через них и биоэлектрические явления, на перестройки цитоскелета. Са необходим для процессов секреции у растений с участием аппарата Гольджи. СА активирует ряд ферментных систем клетки. Избыток Са приводит к угнетению окислительного фосфорелирования и фотофосфорелирования.
При недостатке Са страдает корневая система и молодые меристематические ткани, недостаток Са приводит к набуханию пектиновых веществ, происходит ослизнение, загнивание и отмирание клеток. Края листьев белеют, затем чернеют, листовые пластинки закручиваются. На плодах появляются некротические пятна.
Магний (Mg) содержание 0,02 – 3 % на сухую массу. Накапливается в молодых тканях, передвигается в растении по ксилеме и флоэме. До 12 % входит в состав хлорофилла. В хлорофилле он не заменим. Mg является кофактором почти всех ферментов, катализирующих перенос фосфатных групп (фосфокиназ, фосфотрансфераз и др.). необходим для гликолиза и цикла Кребса, усиливает синтез каучука, витамина А, С, эфирных масел.
При недостатке магния нарушается синтез пластид и между зелеными жилками появляются пятна, края листа желтеют, краснеют и лист становится мраморным. На поздней стадии беловатые полоски наблюдаются и на молодых листьях, затем развивается хлороз и некроз.
Железо (Fe) – 0,02-0,08 % на сухую массу. Вместе с молибденом участвует в восстановлении нитратов и фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями, входя в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. Катализирует начальные этапы синтеза хлорофилла.
При недостатке снижается интенсивность дыхания и фотосинтеза. Хлороз и быстрое опадение.
Микроэлементы входят в состав активных групп ферментов, витаминов. Быстро вступают в метаболизм.
Кремний(Si) присутствует у всех растений. Особенно много его в клеточных стенках, он придает прочность стеблям растений.
Недостаток вызывает задержку роста, снижает количество семян злаков, нарушаются структуры клеточных органелл.
Алюминий (Al) особое значение имеет в метаболизме у гигрофитов. Недостаток его приводит к хлорозу, а в высоких дозах алюминий связывается с фосфором, это приводит к фосфорному голоданию.
Марганец (Mn) способствует повышению содержания сахаров, играет большую роль в росте клеток. При исключении марганца нарушается соотношение основных элементов минерального питания. При голодании появляется точечный хлороз листьев, между жилками с последующим некрозом.
Молибден (Md) сосредоточен в листовых пластинках, хлоропластах. Участвует в восстановлении нитратов, входя в состав нитратредуктазы. Оказывает влияние на накопление аскорбиновой кислоты. При недостатке Мо в тканях накапливается большое количество нитратов, не развиваются клубеньки на корнях бобовых, тормозится рост, наблюдается деформация листовых пластинок, листья бледнеют. Высокая концентрация молибдена токсична для растений. Большое количество Мо в с/х продукции вредно для животных и человека.
Кобальт (Co) необходим бобовым растениям для обеспечения нормального размножение клубеньковых бактерий. Наряду с магнием и марганцем кобальт активирует ферменты гликолиза и гидролиза. Признаки недостатка сходны с азотным голоданием.
Медь (Cu)около 70% находится в листьях, входит в состав медьсодержащих белков и ферментов. Повышает устойчивость растений к полеганию, повышает засухо- и морозоустойчивость.
Недостаток меди задерживает рост и цветение, наблюдается хлороз, потеря тургора с последующим завяданием. У злаков наблюдается недоразвитие колоска, у плодовых появляются засохшие верхушки.
Цинк (Zn) участвует в синтезе аминокислоты триптофана, способствует синтезу фитогормона ауксина, тем самым активирует рост растений.
При недостатке наблюдается снижение содержания сахарозы и крахмала, в 2-3 раза подавляется скорость деления клеток, задерживается рост междоузлий, развивается хлороз.
Бор (B) значительное количество содержится в цветках, в пестиках, в клетках концентрация бора происходит в клеточной стенке. Бор усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветков и плодов.
При недостатке бора нарушается синтез, превращение и транспорт углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. При борном голодании происходит отмирание конуса нарастания.
studizba.com
Физиологические основы применения удобрений
Ведущая роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур принадлежит удобрениям. В Подмосковье урожаи зерна озимой пшеницы 3,5-4.0 т/та и их стабильность на 55-60 % определяются уровнем минерального питания и в 36 % случаев изменения урожайности обусловливались непостоянством погодных условий (И. С. Шатилов с соавт., 1988). Во многих хозяйствах низкая урожайность связана с нарушением технологии, доз, сроков и способов внесения удобрений. Рациональное использование удобрений возможно лишь при комплексном подходе к химизации сельского хозяйства, разработке и совершенствованию системы удобрения.
Система удобрения - это программа удобрений в севообороте с учетом предшественников, плодородия почвы, климатических условий, биологических особенностей растений и сортов, состава удобрений. Система удобрения разрабатывается с учетом круговорота веществ и их баланса в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает поступление их в почву с удобрениями, суммарный расход на формирование урожая и непродуктивные потери из почвы. Балансовый метод позволяет рассчитать дозу полного минерального удобрения. Однако для получения высоких урожаев возникает необходимость дифференцировать питание в процессе вегетации растений, так как их потребность в питательных веществах существенно меняется по фазам развития.
Как известно, только часть поглощаемых корнями МЭ, главным образом N, P и S непосредственно входят в состав органических веществ (ОВ). Основная же роль катионов состоит в регуляции жизненных процессов, и их воздействие на накопление органического вещества является не прямым, а косвенным. Это ясно из того, что внесение в почву удобрений приводит не только к увеличению в растениях общего количества золы и N, но главным образом к увеличению общего количества ОВ, большую часть которых составляют углеводы, не содержащие минеральных элементов.
Минеральные вещества, особенно К, Mg, P, способствуют использованию продуктов фотосинтеза на новообразования, что приводит к усилению роста растений и увеличению ассимилирующей листовой поверхности, особенно в первые периоды развития растений. Установлено, что применение удобрений увеличивает фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы в 1,4-1,8 раза, ячменя - в 1,4-2,2 и овса- в 1,1- 1,5 раза (И. С. Шатилов с соавт., 1988) и тем самым к повышению урожая.
Тесная связь между накоплением органических и минеральных веществ объясняет, почему в засушливые годы полевые культуры на черноземных почвах меньше отзываются на внесение удобрений, чем при достаточном увлажнении. В условиях недостатка воды величина урожая на черноземных почвах в первую очередь зависит от количества доступной растениям влаги.
Следует иметь в виду, что в условиях недостатка влаги некоторые удобрения оказывают благоприятное влияние на растения, повышая их устойчивость к частичному обезвоживанию. Так, Р-ные удобрения ослабляют вредное действие засухи на растения за счет увеличения количества коллоидно связанной воды и повышения устойчивости коллоидов протоплазмы клеток. Кроме того, под влиянием Р снижаются потери воды на транспирацию.
Так как минеральные вещества являются главным образом регуляторами жизненных процессов для растений, очень важно оптимальное снабжение ими на определенных этапах развития.
При прорастании используются главным образом те запасы минеральных веществ, которые уже имеются в семенах и, кроме того, прирост органического вещества в это время еще относительно невелик, поэтому потребность в поглощения их из почвы в это время еще незначительна. Ко времени наиболее энергичного увеличения общей массы растения она быстро возрастает, что отмечается в периоды интенсивного образования листовой поверхности, цветения и завязывания плодов. Прекращение же общего накопления органического вещества во время созревания сопровождается резким снижением потребности растений в удобрениях и даже обратным переходом части минеральных веществ из растений.
Растения имеют периоды максимального потребления питательных веществ, когда в довольно сжатые сроки поступает большое количество минеральных элементов. Для одних растений (лен, конопля, яровые зерновые) этот период характеризуется очень коротким сроком, для других (картофель, сахарная свекла) свойственно более длительное поступление элементов минерального питания.
Помимо периодов максимального потребления питательных веществ растения имеют критические периоды потребления элементов питания. Отсутствие в это время того или иного элемента может нанести серьезный ущерб урожаю. Так, в период прорастания растения очень чувствительны к недостатку Р, который способствует хорошему развитию корневой системы, в период интенсивного образования вегетативной массы - к недостатку N.
Потребность в элементах минерального питания также тесно связана с продолжительностью вегетационного периода сельскохозяйственных культур. Культуры и сорта с длинным вегетационным периодом способны формировать значительно большее количество органического вещества, а следовательно, потреблять большее количество элементов питания, чем растения с коротким периодом вегетации.
Пропашные культуры с вегетационным периодом 120-160 днеи образуют сухого вещества и выносят с урожаем минеральных элементов в 1,5-3.0 раза больше, чем яровые зерновые культуры и лен с периодом вегетации 90-120 дней.
Продолжитетьностью вегетационного периода обусловлено не только общее потребление растениями элементов питания, но и характер, динамика их потребления. Так, ранние сорта картофеля, оканчивающие вегетацию за 90-100 дней, к завершению фазы цветения поглощают 88 % N, 66 - P, 84 % К от суммарного потребления; для среднеспелых сортов эти показатели составляют соответственно 59, 37 и 46 %. К концу созревания в клубнях содержится до 80 % N, 90 - P и 35 - K от количества, которое растения усвоили на протяжении всего периода вегетации (Т. Н. Кулаковская, 1990).
Высшие растения не требуют для питания органических веществ. В многочисленных опытах доказаны равноценность или даже преимущества действия минеральных удобрений. Однако, признавая положительную роль гумуса в плодородии почвы, следует подчеркнуть, что увеличить или сохранить на оптимальном уровне имеющиеся запасы органического вещества можно только при совместном использовании органических н минеральных удобрений. Эффективность навоза и минеральных удобрений связана с биологическими особенностями культур. Как правило, действие минеральных удобрений бывает более высоким на зерновых культурах, а навоза - на плодовых и многолетних травах.
При изменении погодных условий, отклонениях в агротехнике уровень урожаев обычно выше на почвах с достаточно высоким содержанием органического вещества, а колебания урожаев по годам меньше. В значительной степени это обусловлено и лучшим использованием растениями вносимых ЭМП, лучшей обеспеченностью растений СО2.
Влияние гумуса на использование растениями питательных веществ, как содержащихся в почве, так и вносимых с удобрениями, приобретает особо важную роль в связи с примением высоких доз удобрений. Внесение большого количества элементов питания, прежде всего высокоподвижных форм N и K, может вызвать ряд негативных последствий: избыточное накопление нитратов в растениях и в почвенно-грунтовые водах, открытых водоемах. Только при совместном применении минеральных и органических удобрений,увеличении запасов гумуса в почве можно успешно разрешить возникающие противоречия необходимости увеличения производства сельскохозяйственной продукции и сохранения окружающей среды от загрязнения.
При планирования высокой урожайности с-х культур приходится вносить удобрения в больших дозах. Но при единовременном внесении полного удобрения растения используют их только наполовину или на треть, а коэффициент использования P часто составляет 1/6. Причиной такого слабого использования удобрений является то, что они переходят в почве в труднодоступные соединения или вымываются из почвы прежде, чем используются растениями. В сухом климате верхние слои почвы пересыхают раньше, чем успевает развиться корневая система, которая уходит в более влажные нижние слои почвы. В результате часть внесенных в почву удобрений остается лежать в сухих слоях почвы неиспользованной. Кроме того, при таком способе внесения удобрений максимальное их количество растения получают во время прорастания семян, когда слишком высокие дозы легкорастворимых удобрений (например, K- ных) мотут затруднить поглощение воды проростками. А к моменту усиленного роста растений и наибольшей их потребности в удобрениях количество доступных питательных веществ успевает уже значительно уменьшиться.
Наиболее полно обеспечение растений в соответствующие фазы развития ЭМП достигается сочетанием внесения основного удобрения с дополнительным в виде подкормок. В ряде случаев применяют некорневые подкормки растений. В принципе все надземные органы могут поглощать питательные вещества. Это используют в плодоводстве, когда в отдельных случаях ветви и стволы перед распусканием листьев опрыскивают сравнительно высококонцентрированными растворами питательных веществ. У облиственных растений внекорневое питание осуществляется главным образом листьями. Поступление ионов происходит в растворенном состоянии в основном через кутикулу. Поэтому поглощение тем активнее, чем дольше сохраняется на поверхности листа водная пленка. Теоретически подкормки через листья и через корни по своему влиянию равноценны. Однако при проведении только некорневых подкормок в отдельных случаях нарушается генеративное развитие растений, наблюдается более быстрое устарение листьев.
Недостаток внесения удобрения через листья заключается также в том, что при опрыскивании можно использовать только разбавленные растворы (0,5-2%-ные) и ввести небольшое количество ПВ, хотя по сравнению с удобрением через корни они быстрее и полнее усваиваются растениями.
С помощью некорневых подкормок можно добиться целенаправленного результата, в частности, при необходимости срочного внесения N проводят подкормку мочевиной или при появлении признаков дефицита фиксированных почвой Fe и микроэлементов опрыскивают растворами их хелатов (они имеют явное преимущество для некорневой подкормки, так как их молекулы целиком попадают в лист). Некорневые подкормки особенно эффективны, когда почва обеднена элементами питания из-за усиленного их вымывания или, наоборот, пониженной растворимости вследствие недостатка влаги, неблагоприятного значения рН, ослабления поглощения через корни при низкой температуре почвы.
Системы удобрения должны учитывать генотипическую специфику поглощения и усвоения ионов растениями. Например, имеются сорта гречихи, эффективно поглощающие Р из труднодоступных соединений. Это ценное свойство, связанное с особенностями корневых выделений, генетически закреплено и наследуется.
studfiles.net
Минеральное питание растений. Физиологические основы применения удобрений
ЛЕКЦИЯ 10.
МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ.
Общие представления о минеральном питании.
Растения питаются простыми веществами не только из воздуха (углекислота и вода фотосинтез), но и из почвы (ионы минеральных солей минеральное питание). Они усваивают простые неорганические соединения из внешней природы, синтезируют из них сложные органические вещества и строят свое тело.
Органические вещества растений состоят из органогенных элементов:
Органогенный элементСодержание в %углерод45,00%кислород42,00%водород6,50%азот2,50%
Всего 95%
Углерод, водород, кислород усваиваются растениями в результате воздушного питания. В растениях есть также 5-10% зольных минеральных элементов они остаются после сжигания растений.
Почвенное или минеральное питание растений - это процесс усвоения зольных элементов и азота из почвы корнями растений.
Макро- и микроэлементы, необходимые для растений, и их физиологическая роль.
Анализ обнаруживает в растениях почти все элементы периодической системы Менделеева. Главные из них микро- и макроэлементы.
Макроэлементы
Их содержание в растениях колеблется от 0,01-10% от сырой массы растения.
МакроэлементХарактеристикаАзот Входит в состав белков, нуклеиновых кислот, АТФ, АДФ, коферментов, хлорофиллов, цитохромов, некоторых липидов, многих витаминов, гормонов роста растений. Азот является составной частью важнейших для жизни веществ. Он влияет на рост растений.ФосфорВходит в состав ДНК, РНК, АТФ, коферментов, фосфолипидов, сахарофосфатов, белков, многих других промежуточных продуктов метаболизма. Фосфорсодержащие вещества занимают центральное место в конструктивном и энергетическом обмене. Важна роль фосфора в фотосинтезе и дыхании. Энергия при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании запасается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Важен для цветения и плодоношения растений. КалийНе входит в состав органического вещества, регулирует состояние цитоплазмы клеток растений, повышая ее проницаемость и уменьшая вязкость, находится в клеточном соке, принимает активное участие в осмотических явлениях клеток, движении устьиц, усиливает биосинтез крахмала, ускоряет процессы фотосинтетического фосфорилирования, отток ассимилятов. Основная роль калия регуляторная принимает участие в процессах обмена веществ в растении.СераСодержится во всех белках, входит в состав аминокислот (метионина, цистеина, цистина), содержится в витаминах (тиамин, биотин), липоевой кислоте, сульфолипидах, коферменте А, чесночных и горчичных маслах. Дисульфидные группы участвуют в образовании третичной структуры белков, а сульфгидрильные - в образовании ферментов с участием НАД и ФАД. Сера играет важную роль в белковом и липидном обменах, в энергетике растений, важна для поддержания структуры мембран тилакоидов хлоропластов.КальцийСодержится в растениях в органических веществах и в ионной форме, входит в состав клеточной стенки растений, в состав хромосом, мембран, стабилизируя их структуру. В свободном виде выступает в качестве антагониста калия повышает вязкость и снижает проницаемость цитоплазмы, нейтрализует избыток органических кислот в клетках, поддерживает жизнедеятельность меристем.МагнийНаходится в составе молекулы хлорофилла и хелатов, играет роль в стабилизации структуры рибосом, регулирует состояние цитоплазмы, повышая вязкость и понижая проницаемость цитоплазмы, является кофактором многих ферментов.Натрий Для некоторых групп растений (галофитов) засоленных мест обитания имеет важное значение. Для большинства растений не нужен.КремнийВ больших количествах содержится в листьях некоторых древесных пород (в хвое ели), входит в состав клеточных стенок древесины, панциря диатомовых водорослей. Многие растения обходятся без него.
Микроэлементы.
Их содержание в растениях достигает 0,00001-0,001% сырой массы. ЯИх действие строго специфично, при исключении хотя бы одного из них из питания растений нарушаются процессы жизнедеятельности, невозможна замена одного на другой.
МакроэлементХарактеристикаЖелезоСодержится в количестве 0,08%. В качестве кофактора входит в состав ферментов, участвующих в синтезе хлорофилла, входит в состав оксиредуктаз, в ферментный комплекс нитрогеназы, то есть участвует в азотфиксации, содержится в молекулах цитохромов, ферредоксина, участвует в процессе переноса электронов.МедьВстречается в составе ферментов, участвующих в биосинтезе хлорофилла, входит в состав ферментов оксидаз, участвующих в дыхании, в состав белка пластоцианина, активирует нитроредуктазу, то есть участвует в азотном обмене. Недостаток меди вызывает задержку роста и цветения.ЦинкИграет важную роль в белковом обмене, входя в состав пептидогидролаз, принимает участие в синтезе индолилуксукной кислоты (гормон растений), влияет на синтез аминокислоты триптофана, активирует ряд ферментов гликолиза и реакции ПФП.Бор Влияет на деление клеток, способствуя росту корневых и надземных частей растений, участвует в прорастании пыльцы и росте завязи, способствует оттоку углеводов из хлоропластов, повышает эластичность клеточной стенки и засухоустойчивость растений.МарганецВ качестве кофактора некоторых ферментов катализирует реакции фотосинтеза и дыхания, участвует в процессе восстановления нитратов, обмене железа, поддерживает структуру мембран тилакоидов, активирует ферменты цикла Кребса, участвует в синтезе м-РНК в ядре.МолибденИграет важную роль в азотном обмене, участвует в процессе азотфиксации, в реакциях биосинтеза белка, аскорбиновой кислоты, способствует лучшему усвоению кальция, росту корневых систем растений. При недостатке молибдена, рост растений тормозится.
Кроме перечисленных микроэлементов важную роль играют в метаболизме растений селен, иод, ванадий, титан, никель.
Механизм поглощения минеральных веществ растением.
Адсорбция ионов это их поглощение поверхностью цитоплазматической мембраны и стенками поглощающих корней.
Пиноцитоз заглатывание капель питательного раствора плазмолеммой при поглощении веществ корнем растения.
Для удовлетворения своих потребностей в питании растения развивают мощную корневую систему с массой поглощающих корневых окончаний, которые входят в контакт с большими объемами почвы.
Поглощение корнями элементов из почвы распадается на две фазы:
1.Начальная фаза, связана с адсорбцией ионов поверхностью цитоплазматической мембраны и стенками поглощающих корней. Адсорбция ионов проходит очень быстро, иногда мгновенно и не зависит от внешних факторов. Она носит обменный характер. Выделяемый при дыхании углекислый газ на внешней стороне плазмолеммы, взаимодействуя с водой, дает неустойчивую угольную кислоту, которая распадается на катион водорода Н+ и НСО3- . На образующиеся ионы обмениваются ионы почвенного раствора того же знака. Адсорбция ионов это физико-химический процесс, зависящий от обменной емкости клеток корня.
СО 2 + Н2О - Н2СО3 Н2СО3 - Н+ + НСО3 -
СО2 + Н2О - Н+ + НСО3 - К+ - почвенная частица
|______________|
2.Фаза проникновения ионов через наружную мембрану в цитоплазму. Поступление ионов в клетки корней растений происходит избирательно, так как испытывает сильное сопротивление плазмолеммы. Различают активный и пассивный транспорт веществ через мембраны.
А) Пассивное проникновение ионов через плазмолемму осуществляется с помощью медленного процесса диффузии по градиенту концентрации без затраты энергии. Ионы передвигаются через липиды мембран, растворяясь в них, или через специальные гидрофильные канальца в мембранах.
Б) Активный транспорт требует затраты энергии в форме АТФ. Существует несколько теорий, объясняющих механизм активного поглощения элементов минерального питания корневыми системами растений: (1) с помощью мембранных переносчиков и (2) электрохимическая теория ионного транспорта.
Особый механизм поглощения веществ корнем растения является пиноцитоз заглатывание капель питательного раствора плазмолеммой. Различают две разновидности пиноцитоза: (1) цитоплазматическая мембрана втягивается внутрь клетки, образуя узкий канал, от конца которого отшнуровываются маленькие пузырьки с захваченными ионами; (2) цитоплазматическая мембрана прогибается, затем образуется пиноцитозный пузырек, в котором находится капля питательного раствора.
Роль и функции корневых систем в жизнедеятельности растений.
1.Корни являются органом поглощения воды и минеральных элементов.
2.Это место синтеза сложных соединений. В корневых системах синтезируется 16 аминокислот, различные белки, нуклеиновые кислоты, предшественники пигментов, витамины, вторичные метаболиты (каучук), растительные фитогормоны (цитокинины).
3.При старении растения и распаде органических веществ, продукты распада направляются в корни.
4.Корням свойственная функция выделения веществ это углекислота (дыхание), органические кислоты (яблочная, лимонная, винная), минеральные элементы (калий, кальций, фосфор).
Влияние внешних факторов на поглощение минеральных элементов
Название фактораХарактеристикаТемпературный режим почвыОптимальная температура для жизнедеятельности корней на 8-10 град. ниже, чем для процессов в надземной части растений - +20 град С, минимальная 0, максимальная - +40 град. С.Аэрация почвыРыхлая, структурная почва содержит 8-10 % кислорода. Уплотненная или затопленная почва содержит 0-2 % кислорода. При этом нарушается аэробное дыхание корней и затрудняется поглощение минеральных элементов.Содержание воды в почве. Наиболее благоприятная влажность почвы 70 % от ее общей влагоемкости. Недостаток или избыток влаги затрудняет поглощение минеральных элементов растением.Величина рН. Смещение рН в кислую сторону способствует более активному поглощению анионов, а смещение рН в щелочную сторону катионов. Концентрация минеральных веществ в почве. Недостаток или избыток легкорастворимых солей в почве отрицательно сказывается на минеральном питании растений.
ЛЕКЦИЯ 11.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ.
Микориза это тесное сожительство (симбиоз) высших растений и грибов.
Ризосфера - это узкий участок почвы, прилегающий к корням растений, на который воздействуют корневые выделения и почвенные микроорганизмы.
Эндотрофная микоризаМикориза, когда гифы гриба проникают внутрь клеток корня, где развиваются, корневые волоски на поглощающих корнях сохраняются при этом.Эктотрофная микоризаМикориза, которая образует плотный мицелиальный чехол на поверхности корневого окончания и лишь отдельные гифы проникают в межклетники коры, при этом корневые волоски у растений исчезают, их роль выполняют гифы гриба.Эктоэндотрофная микоризаМикориза, которая образует грибной чехол, гиф гриба находятся между клетками и коровой паренхимой и внутри отдельных клеток, отсутствуют корневые волоски на поверхности корневых окончаний растений.
Растения по степени развития микориз на корнях делятся на:
- Микоторофные хорошо образуют микоризу (дуб, ель, сосна).
- Слабомикотрофные среднее микоризообразование (ясень, бересклет).
- Немикоризные не образуют микоризы (рябина, яблоня, черемуха).
Аллелопатия - это влияние корневых выделений одних видов растений на другие.
Диагностика потребности растений в минеральных удобрениях.
Существуют три основных способа диагностики минеральной недостаточности у растений:
- По внешнему виду растений, то есть по внешним признакам.
- По результатам анализа сока листьев (листовая диагностика).
- По анализу почвы на наличие в ней минеральных веществ.
Внешние признаки недостаточности отдельных элементов у растений
ПризнакХарактеристика Недостаток азота Вызывает пожелтение листьев, иногда с появлением оранжевых и красных оттенков. Вырастают короткие, тонкие побеги, цветение слабое, листья рано опадают. Недостаток калия На листьях появляется характерный краевой запал, то есть лист опоясывает каемка отмершей ткани. Лист морщинистый, на нем появляются бронзовые оттенки. Фосфорная недостаточность Проявляется в задержке цветения и созревании плодов. Окраска листьев тусклая, часто на них появляются фиолетовые и бронзовые цвета. Острая недостаточность кальция Ведет к отмиранию меристем кончиков корней и верхушечных почек. Участки отмершей ткани наблюдаются на листьях, окраска которых отличается пятнистостью. Недостаточность магния и серыОтмечается посветление и пожелтение листьев.Недостаточность меди Вызывает суховершинность, листья принимают уродливую форму чаши или купола, буреют, рано опадают. Недостаток цинка Приводит к мелколистности и розеточности, плоды достигают малых размеров. Недостаток бора Приводит к кустистости культур, искривлению верхних листьев, опадению цветков, плохо завязываются плоды.Недостаток молибденаОтмечается слабое цветение, листовая пластинка редуцируется, рост растения замедлен, возникает хлороз.
Способы внесения удобрений
Основное (допосевное) внесение удобрений это внесение удобрений поздней осенью или весной, составляющее 2/3-3/4 от общей нормы.
Припосевное внесение удобрений это внесение удобрений одновременно с посевом и посадкой растений (растворимые и легкоусвояемые удобрения).
Послепосевное (подкормки) внесение удобрений это внесение удобрений в наиболее важные моменты развития растений (сочетание органических и минеральных удобрений).
Особенности внесения удобрений для декоративных культур
Декоративная культураУдобрениеГазонПодкармливают весной и в июне полным фосфорно-калийно-азотным удобрением 1-2 раза в месяц, во второй половине лета и осенью только фосфорно-калийными удобрениями.ЛуковичныеПодкармливают при посадке в августе и сразу после цветения весной.Летники и многолетникиВесной полным удобрением, в конце лета фосфорно-калийным.Деревья и кустарникиПолным удобрением в начале вегетации и поздней осенью после листопадаХвойные, рододендроны и вересковые Вносят специальные удобрения с рН=5,5.
Классификация удобрений
Все удобрения подразделяют на органические, минеральные, бактериальные.
УДОБРЕНИЯ________________
| | |
ОРГАНИЧЕСКИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ
| | |
Навоз, перегной Азотные Азотные
Торф Фосфорные Фосфорные
Листовые компосты Калийные Калийные
Зеленые удобрения Микроудобрения
Сапропель (ил) Сложные
Костная мука Комбинированные
Роговые стружки
Органические удобрения это удобрения, содержащие органические вещества (торф, навоз, перегной, сапропель, травяные настои и др.).
Минеральные удобрения это удобрения на основе химических веществ.
Бактериальные удобрения это удобрения с использованием культуры бактерий.
Фосфобактерин бактериальное удобрение, содержащее препараты бактерий, разлагающие органические соединения фосфора в почве.
Препараты азотобактера (азотоген, азотобактерин) бактериальное удобрение, обогащающее почву бактериями-азотфиксаторами.
Нитрагин бактериальное удобрение, содержащее клубеньковые бактерии и усиливающее фиксацию неорганического азота.
Препараты силикатных бактерий бактериальное удобрение, обуславливающее разрушение почвенных калийных силикатов и улучшающее калийное питание растений.
ifreestore.net
Тема 10 Эколого-физиологические основы минерального питания
Цель:
- ознакомить с физиологическими процессами – поступлением и выделением веществ, превращением минеральных элементов в почве, с факторами, определяющими доступность минеральных элементов почвы для растений
План:
1 Экология минерального питания
2 Минеральные вещества в фитоценозах
1 Содержание минеральных элементов в растениях значительно варьирует в зависимости от 1) доступности и концентрации минеральных соединений в среде (почва, питательные растворы), 2) уровня кислотности среды, 3) условий влажности, температуры, аэрации в зоне корней, 4) возраста растений и анализируемого органа.
По минеральному составу растений, выращенных при оптимальных условиях питания, видно, что в семенах содержится много калия и фосфора, в листьях и стеблях злаков 40 — 67% кремния, а в листьях и стеблях льна и гречихи 34 — 47% калия. Клубни картофеля, корни сахарной свеклы богаты калием (45-60 %).
Зависимость относительного содержания того или иного минерального элемента в растении от уровня его доступности в питательной среде имеет форму кривой насыщения. Она хорошо прослеживается при выращивании растений на питательных растворах с возрастающими концентрациями солей. При этом в области низкой доступности элементов питания, когда рост растений подавлен, увеличение концентрации элементов в среде не приводит к возрастанию их относительного содержания в растении, так как увеличивающееся поглощение элементов стимулирует рост, и концентрация элементов в растении сохраняется на некотором минимальном критическом уровне, необходимом для поддержания метаболизма. Этот критический уровень различен для каждого элемента, и если он не достигается, растение погибает.
Важный фактор, определяющий доступность минеральных элементов почвы для растений, — кислотность почвенного раствора. С помощью корневых выделений растения активно воздействуют на тот субстрат, на котором растут. Он могут изменять ионный состав и кислотность почвы, во первых, из-за различных относительных скоростей поглощении; анионов и катионов. Наиболее сильно в этом отношении влияют источники азота: в условиях преимущественного поглощения нитратов корнями рН почвы смещается в щелочную сторону, при поглощении аммония наблюдается подкисление. Во-вторых, из-за выделения в среду образовавшихся при дыхании анионов НСО3, которые существенны для уравновешивания поглощенных анионов (в частности NO3 -), для увеличения подвижности фосфора. В-третьих, с помощью активного транспорта протонов клетками поверхности корня наружу, причем выделяемые протоны - активные участники обменных процессов в почве. В-четвертых, выделениями неорганических соединений — калия, фосфорной кислоты (бобовые, гречиха, горчица) и др. В-пятых, выделениями органических веществ, которые могут иметь различную кислотность сами по себе (например, органические кислоты) и в результате использования их микрофлорой ризосферы.
Корни растений выделяют значительные количества органических соединений (сахара, органические и аминокислоты, витамины и др.). В условиях стерильных почвенных культур четырехнедельные растения кукурузы секретируют около продуктов фотосинтеза, поступающих в корни. Эти соединяя, помимо участия в обменных процессах в почве, формируют специфическую для данного растения микрофлору в ризосфере.
2 Минеральные вещества в фитоценозах
Микроорганизмы, участвуя в превращениях минеральных элементов в почве, также активно воздействуют на ее минеральный состав и кислотность, продуцируя, например, масляную и молочную кислоты. С корневыми выделениями связано явление почвоутомления при монокультуре сельскохозяйственных растений (накопление в почве не только самих выделений в повреждающих количествах, но и болезнетворных организмов). Поэтому учет особенностей соединений, секретируемых корнями, существен при планировании смены культур в севооборотах.
Таким образом, фотосинтез влияет на минеральное питание растений не только косвенно как поставщик соединений, необходимых для роста корня, его метаболизма, но и непосредственно — в форме корневых выделений. Кроме того, еще в работах Д. Н. Прянишникова было показано, что интенсивность поглощения аммония в качестве источника азота непосредственно определяется обеспеченностью корней углеводами.
Содержание воды в почве — важный фактор, влияющий на интенсивность роста корней и доступность минеральных элементов. При плохом водоснабжении корни в поисках воды проникают глубоко в почву до зоны ее достаточного увлажнения или даже до грунтовых вод. Дефицит минеральных веществ в почве также приводит к сильному развитию корневой системы, и наоборот, хорошее почвенное питание или гидропонные условия замедляют ее развитие и большая часть пластических веществ, синтезируемых растением, может расходоваться на образование ассимилирующей поверхности и товарной части урожая. Однако при ухудшении условий это может отрицательно сказаться на развитии растения.
Литература: 2, т.1, с.313-319
Контрольные вопросы:
1 Каков механизм поглощения элементов корневого питания?
2При какой реакции среды преобладает катионный, а при какой анионный обмен?
3 Какие макро- и микроэлементы способны к реутилизации?
4Какова роль почвенной микрофлоры и микоризы в корневом питании растений?
5 Как используются нитраты и сульфаты автотрофными растениями?
studfiles.net
Тема 10 Эколого-физиологические основы минерального питания
Цель:Ознакомить с физиологическими процессами – поступлением и выделением веществ, превращением минеральных элементов в почве, с факторами, определяющими доступность минеральных элементов почвы для растений
План:
1 Экология минерального питания
2 Минеральные вещества в фитоценозах
1Содержание минеральных элементов в растениях значительно варьирует в зависимости от 1) доступности и концентрации минеральных соединений в среде (почва, питательные растворы), 2) уровня кислотности среды, 3) условий влажности, температуры, аэрации в зоне корней, 4) возраста растений и анализируемого органа.
По минеральному составу растений, выращенных при оптимальных условиях питания, видно, что в семенах содержится много калия и фосфора, в листьях и стеблях злаков 40 — 67% кремния, а в листьях и стеблях льна и гречихи 34 — 47% калия. Клубни картофеля, корни сахарной свеклы богаты калием (45-60 %).
Зависимость относительного содержания того или иного минерального элемента в растении от уровня его доступности в питательной среде имеет форму кривой насыщения. Она хорошо прослеживается при выращивании растений на питательных растворах с возрастающими концентрациями солей. При этом в области низкой доступности элементов питания, когда рост растений подавлен, увеличение концентрации элементов в среде не приводит к возрастанию их относительного содержания в растении, так как увеличивающееся поглощение элементов стимулирует рост, и концентрация элементов в растении сохраняется на некотором минимальном критическом уровне, необходимом для поддержания метаболизма. Этот критический уровень различен для каждого элемента, и если он не достигается, растение погибает.
Важный фактор, определяющий доступность минеральных элементов почвы для растений, — кислотность почвенного раствора. С помощью корневых выделений растения активно воздействуют на тот субстрат, на котором растут. Он могут изменять ионный состав и кислотность почвы, во первых, из-за различных относительных скоростей поглощении; анионов и катионов. Наиболее сильно в этом отношении влияют источники азота: в условиях преимущественного поглощения нитратов корнями рН почвы смещается в щелочную сторону, при поглощении аммония наблюдается подкисление. Во-вторых, из-за выделения в среду образовавшихся при дыхании анионов НСО3, которые существенны для уравновешивания поглощенных анионов (в частности NO3 -), для увеличения подвижности фосфора. В-третьих, с помощью активного транспорта протонов клетками поверхности корня наружу, причем выделяемые протоны - активные участники обменных процессов в почве. В-четвертых, выделениями неорганических соединений — калия, фосфорной кислоты (бобовые, гречиха, горчица) и др. В-пятых, выделениями органических веществ, которые могут иметь различную кислотность сами по себе (например, органические кислоты) и в результате использования их микрофлорой ризосферы.
Корни растений выделяют значительные количества органических соединений (сахара, органические и аминокислоты, витамины и др.). В условиях стерильных почвенных культур четырехнедельные растения кукурузы секретируют около продуктов фотосинтеза, поступающих в корни. Эти соединяя, помимо участия в обменных процессах в почве, формируют специфическую для данного растения микрофлору в ризосфере.
Похожие статьи:
poznayka.org
Минеральное питание растений
31
Вопросы:
1. История изучения корневого питания растений 2
2. Необходимые растению элементы минерального питания 2
2.1. Содержание и необходимость элементов 2
2.2. Макроэлементы, их усвояемые соединения, роль и функциональные нарушения при недостатке в растении 3
2.3. Микроэлементы, их усвояемые формы, роль и функциональные нарушения при недостатке в растении 7
2.4. Диагностика дефицита питательных элементов 9
3. Поглощение минеральных веществ 10
4. Транспорт ионов в растениях 11
4.1. Радиальное перемещение ионов в корне 11
4.2. Восходящий транспорт ионов в растении 11
4.3. Поглощение ионов клетками листа 12
4.4. Перераспределение и реутилизация веществ в растении 12
5. Регулирование растением скорости поглощения ионов 14
5.1. Поглощение ионов из разбавленных и высококонцентрированных растворов 14
5.2. Взаимосвязь между потоками ионов и воды в корне 14
5.3. Поглощение ионов и потребности в них растения 15
5.4. Ритмичность в поглощении ионов корнями растений 15
6. Азотное питание растений 16
6.1. Особенности нитратного и аммонийного питания растений 17
6.2. Ассимиляция нитратного азота 18
6.3. Ассимиляция аммиака 19
6.4. Причины накопления избыточных количеств нитратов в растениях и пути их снижения в сельскохозяйственной продукции 19
7. Обеспечение растений питательными веществами в полевых условиях 22
7.1. Минеральные вещества в фитоценозах и их круговорот в экосистеме 22
7.2. Плотность и распределение корней в посеве 22
7.3. Почва как источник питательных элементов для сельскохозяйственных культур 24
7.4. Взаимодействия между растениями 25
7.5. Влияние ризосферной микрофлоры на поглощение веществ 26
8. Физиологические основы применения удобрений 27
9. Особенности питания растений в беспочвенной культуре 29
10. Неблагоприятное действие на растение избыточно высокого уровня минерального питания 31
История изучения корневого питания растений
Уже в 6-5 тысячелетии до н.э. возделывались пшеница, рожь, ячмень, кукуруза, лен, огородные, плодовые культуры, а зола, навоз, ил использовались как средства повышения плодородия почвы.
В 17 веке (1629 г.) Я. Б. Ван Гельмонт (голанд) провел первый физиологический эксперимент: ивовая ветвь 2-25 кг, почва 75 кг, через 5 лет почва 77 кг, ветвь 56,6 (более чем в 33 раза). Сделал вывод, что растения создают массу за счет воды (водная теория питания).
В конце 18 начале 19 века нем. агроном А. Тэер разработал гумусовую теорию питания растений – растения питаются водой и гумусом (перегноем, то есть органическими остатками.
В 1970 г. А.Т. Болотов (рус. агр.) издал книгу «Об удобрении земель» (первая монография по агрохимии), в которой писал: «пища растений в почве состоит в воде и некоторых особлевых или паче минеральных частичек», перечислил 53 вида удобрений.
В 1804 г. Н.Т. Соссюр (швейц.) в книге «Химические исследования растений» показал, что различные соли поглощаются из водных растворов с неодинаковой скоростью.
В 1837 г. Ж.Б. Буссенго показал, что растения можно вырастить на чистом песке, если вносить в него минеральные соли (золу и селитру).
В 1840 г. Ю. Либих (нем. хим.), один из основоположников агрохимии, автор книги «Химия в приложении к земледелию и физиологии» обосновал теорию минерального питания:
мин. вещества являются основой плодородия,
перегной нужен для образования СО2 (ускоряет выветривание мат. породы и увеличивает культурный слой,
сформулировал закон минимума,
сформулировал закон возврата,
считал, что N поглощается из воздуха в виде аммиака (1656 г. признал, что в виде нитратов из почвы).
В 1859 г. И. Кноп и Ю. Сакс доказали, что растения можно вырастить до полного созревания в водной среде, где содержится всего семь элементов: N, P, K, S, Ca, Mg, Fe. Создали основу для вегетационного метода, окончательно утвердили минеральную теорию питания.
П.А. Костычев, В.В. Докучаев разработали основы научного почвоведения. К.А. Гидройц обосновал учение о почвенном поглощающем комплексе.
Позже было установлено, что растениям в небольшом количестве нужны и другие элементы, выявлена их физиологическая роль. Были разработаны приемы и способы внесения минеральных удобрений, создана их новые формы.
Современные представления о питании растений основываются на работах многих ученых. Из русских исследователей наибольший вклад в изучение корневого питания внесли Д. А. Сабинин, который создал школу физиологов минерального питания в нашей стране, внес большой вклад в изучение поглотительной деятельности корня и создание концепции круговорота веществ в растении. Д. Н. Прянишников - основоположник агрохимии в России, придавал большое значение минеральным удобрениям. Его научные труды о корневом питании растений и удобрениях положены в основу химизации сельского хозяйства.
studfiles.net
Основы минерального питания растений. Влияния на рост растений макроэлементов
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Основы минерального питания растений
2. Влияния на рост растений макроэлементов
3. Влияние на рост растений микроэлементов
4. Сигналы опасности и меры их преодоления
Заключение
Литература
Введение
Физиология растений - биологическая наука, изучающая общие закономерности жизнедеятельности растительных организмов. Она изучает процессы поглощения растительными организмами минеральных веществ и воды, процессы роста и развития, цветения и плодоношения, корневого (минерального) и воздушного (фотосинтез) питания, дыхания, биосинтеза и накопления различных веществ, совокупность которых обеспечивает способность растения строить своё тело и воспроизводить себя в потомстве.
Раскрывая зависимость жизненных процессов от внешних условий, эта наука создаёт теоретическую основу приёмов и методов повышения общей продуктивности растительных организмов, питательной ценности, технологического качества их тканей и органов. Физиологические исследования служат научной основой рационального размещения растений в почвенно-климатических условиях, наиболее полно соответствующих их потребностям. Круг вопросов, составляющих предмет физиологии растений, во многом определяется специфическими особенностями её объекта – зелёного растения. Зелёные растения отличаются от всех др. форм живых существ способностью использовать в качестве источника энергии солнечный свет и преобразовывать его энергию в химическую (свободную) энергию органических соединений, т. е. осуществлять процесс фотосинтеза. Благодаря этому зелёные растения способны использовать для своего питания неорганические соединения, лишённые существенных запасов легко мобилизуемой свободной энергии.
В процессе фотосинтеза растения обогащают энергией поглощаемые ими и преобразуемые минеральные соединения, синтезируют различные богатые энергией органические вещества и тем самым создают основную базу пищи и энергии для существования всех прочих форм жизни на Земле. В этом состоит принципиальное отличие зелёных растений от животных и др. бесхлорофилльных организмов (грибы, бактерии), для существования которых необходимы готовые органические соединения. Специфические свойства растений тесно связаны с особенностями их общей анатомо-морфологической структуры. В отличие от животных, для которых характерно «компактное» строение, растительные организмы, как правило, обладают значительно большей поверхностью благодаря ветвлению как надземных, так и подземных органов. Это позволяет растению взаимодействовать с большими объёмами почвы и воздуха как источниками питания. Кроме того, у растения на протяжении почти всей жизни не прекращается рост, т.к. наряду со старыми имеются молодые ткани (меристемы), сохраняющие способность к образованию новых клеток. Другая специфическая особенность зелёных растений – отсутствие у них постоянной внутренней среды: температура тканей, содержание в них кислорода, углекислого газа и др. параметры могут меняться. В силу этого приспособление растений к изменяющимся условиям внешней среды (адаптация) осуществляется принципиально иным путём, чем у животных.
1. Основы минерального питания растений
Для применения микроэлементов и микроудобрений в аквариумной практике необходимо знать физиологии) растений и значение минерального питания в жизни высших цветковых растений. В настоящее время мы можем лишь в самых общих чертах представить себе характер функций того или иного микроэлемента. Потребность растений в минеральных веществах устанавливают, изучая их химический состав, а также опытным путем,— выращивая растения в водной среде и добавляя в нее искусственно составленные питательные смеси. По результатам опыта судят о необходимости для растения того или иного элемента. Опытным путем установлено, что жизненно важными для растений являются 15 элементов, из которых 7 — азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и железо — нужны в относительно больших количествах, а 8 элементов — бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, ванадий, йод — необходимы в очень малых дозах (именно поэтому они и названы микроэлементами). В живых тканях растений обнаружены очень малые количества радиоактивных веществ — радия, урана, тория и др. Растение способно извлекать из среды произрастания самые разнообразные вещества. Например, морские растения накапливают йод, некоторые растения способны извлекать из воды кобальт. Уже одно это обстоятельство указывает на важность микроэлементов для жизни водных растений. Растение использует их для жизненно важных функций.
При исследовании химического состава различных грунтов и вод разных водоемов было обнаружено, что содержание в них многих микроэлементов может колебаться в довольно широких пределах. Если среда, где произрастают растения, характеризуется резко повышенным или пониженным содержанием того или иного элемента, это может привести растения к преждевременной гибели, но иногда растительные организмы могут приспособиться к ненормальным условиям, и в этих случаях появляются необычные их формы, специфические для данной среды произрастания. До настоящего времени роль большинства микроэлементов в процессах жизнедеятельности растений остается невыясненной. Ученые считают вполне вероятным, что вообще все известные элементы так или иначе участвуют в жизненных процессах. Каждый из микроэлементов выполняет в жизни растений специфическую
vunivere.ru
