vcvetu.ru:
Советы
Доклады
Лекции

Растения
Цветы
Дерьвья
Огород
Удобрения
Уход

опубликовать

5. Корневое питание


Название5. Корневое питание
страница1/4
Дата10.04.2013
Размер0.58 Mb.
ТипАнализ
vcvetu.ru > Растения > Анализ
  1   2   3   4
Тема 5. Корневое питание
Задачи темы: 1) выяснить физиологические механизмы поглощения минеральных веществ растением из почвы и их распределение в растительных органах;
2) изучить физиологическую роль элементов минерального питания в растении;
3) изучить физиологическую необходимость восстановления нитратов в растении;
4) изучить и выяснить физиологические основы применения удобрений
Основные понятия и термины темы: макроэлементы, микроэлементы, адсорбция, «депо аммиака» в растении, аспарагин и глутамин – амиды, первичное аминирование, амидирование, гипотеза маss – flow Мюнха, флоэмный транспорт, гидропоника.
4.1. основные сведения о корневом питании растений
Питание растений – основополагающий процесс, благодаря которому обеспечивается не только собственное их существование, но и жизнь, процветание всех гетеротрофов, и прежде всего, благодаря присущим растениям процесса углеродотрофии и азотрофии. У растительных организмов питание особенное, что можно проиллюстрировать следующей схемой:

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

ВОЗДУШНОЕ ПОЧВЕННОЕ
(ЛИСТОВОЕ) (КОРНЕВОЕ)

Почвенное (корневое) питание – это, с одной стороны, потребление воды с помощью корневой системы растения. Вода является важнейшей составной частью последних. Растения произошли из воды и всегда стремятся к воде.

Почвенное (корневое) питание – это, с другой стороны, потребление и усвоение необходимых минеральных солей.

Анализ элементарного состава растений показывает, что они в среднем содержат С — 45%, О — 42%, Н — 6,5%, N — 1,5% на сухую массу. В процессе сжигания эти элементы окисляются и улетучиваются. Остается зола. Растения черпают углерод из СО2 воздуха, кислород и водород из воды. Кислород также вовлекается в обмен в процессе дыхания. Азот и элементы, входящие в состав золы, поступают в растения через корневую систему из почвы в основном в виде минеральных соединений. Зеленые растения — автотрофы не только в том смысле, что источником углерода у них является СО2, но и в том, что они используют для построения органических веществ другие элементы в форме минеральных соединений. Питание растений азотом и другими необходимыми элементами привлекало издавна внимание. Наши современные представления покоятся на результатах, добытых усилиями многих ученых, в том числе таких крупных русских исследователей, как Д. Н. Прянишников, Д. А. Сабинин и др. Управление питанием растения через корневые системы с помощью внесения удобрений в почву значительно легче по сравнению с регулированием поступления ССЬ из воздуха. Именно поэтому ни в одном разделе физиология растений так тесно не соприкасается с земледелием, как в раздое корневого питания.
4.2.ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
Содержание золы в растениях колеблется в широких пределах, в зависимости от вида растений. Так, например, в составе листьев картофеля 5—13% золы, свеклы—11 —15%, репы — 8—15%. Содержание золы колеблется и в зависимости от органа растения. В семенах содержание золы составляет в среднем около 3—5%, в корнях и стеблях —4—5%, в листьях — 3—15%, меньше всего содержится золы и мертвых клетках древесины (0,4—1%). Уже эти цифры показывают, что зольные элементы сосредоточены в тех органах и клетках, уровень жизнедеятельности которых достаточно высок. Большое значение имеют и условия выращивания. Как правило, чем богаче почва и суше климат, тем выше содержание золы в растении.

Состав золы разнообразен. Анализы показывают, что почти нет элементов, даже из числа самых редких, включая золото, ртуть, уран, которые не были бы найдены в золе того или иного растения. Многие элементы, рассеянные в земной коре, накапливаются в растении в значительном количестве. Это позволило В. И. Вернадскому указать на значительную роль живых организмов в общем круговороте веществ и, в частности, в круговороте редких элементов.
4.2.1. ЭЛЕМЕНТЫ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЗМА
Необходимыми считаются элементы, без которых организм не может завершить свой жизненный цикл. Они должны оказывать пря мое влияние на организм и быть незаменимыми. Для того чтобы установить, является ли данный элемент необходимым, нужно выращивать растения на какой-либо среде известного состава. В 1860 г. Сакс и Кноп, выращивая растения в сосудах на водном растворе минеральных солей, установили, что для жизнедеятельности растения, кроме С, О, Н, небходимы следующие 7 элементов: N, P, S (неметаллы), К, Са, Mg, Fe (металлы). Если полностью исключить какой-либо из этих элементов, то при выращивании в водных культурах нормальных растений получить не удается. На основании исследований Кноп предложил питательную смесь для выращивания растений в водных культурах. После этого разные авторы неоднократно видоизменяли питательные смеси, но все они должны удовлетворять следующим требованиям: 1) содержать все основные питательные элементы в доступной для растений форме; 2) иметь близкий к нейтральному рН, который не должен сильно сдвигаться при выращивании растений; 3) общая концентрация солей не должна превышать определенный уровень.

Сакс и Кноп развили применение вегетационного метода, впервые предложенного французским ученым Ж. Буссенго (1837). При вегетационном методе растения выращивают в специальных сосудах, заполненных водой, песком или почвой. Соответственно различают водные, песчаные или почвенные культуры. В зависимости от задач исследования в сосуды вносят определенную питательную смесь. Вегетационный метод исследования широко используется в физиологических и агрохимических экспериментах. Сосуды обычно ставят на специальные вагонетки, которые помещают в вегетационный домик, имеющей застекленную и незастекленную часть. Вегетационный домик служит для растений укрытием и защищает от дождя, ветра и небольших заморозков. В последнее время распространение получили лаборатории искусственного климата, где растения выращивают в контролируемых условиях влажности, температуры и освещенности. Выращивание растений на водных питательных растворах в теплицах широко применяется в растениеводческой практике. Такой прием выращивания растений (главным образом овощных, цветов) без почвы получил название «гидропоника». При этом в качестве субстрата используются гравий, керамзит и вермикулит. Из питательных смесей используется смесь Чеснокова и Базыриной: на 1000 л воды растворяют 200 г NH4NO3, 500 г KNO3, 550 г суперфосфата, 300 г MgSO4,6 г FеС13, 0,72 г Н3ВО3, 0,02 г CuSO4, 0,45 г MnSO4, 0,06 г ZnSO4. Данная среда имеет много преимуществ перед выращиванием в почве. Твердый субстрат имеет малую емкость поглощения питательных солей и служит хорошей твердой опорой для поддержания растений в вертикальном положении, создает условия для дифференцированного питания растений в течение вегетационного периода путем смены питательных растворов, позволяет избежать накопления в почве вредных веществ и микроорганизмов. Все это позволяет получать значительно более высокие урожаи овощей при малых затратах.

Аналитические методы, применявшиеся Саксом и Кнопом, были довольно грубы и не позволяли достаточно очистить воду и сосуды, в которых выращивались растения, поэтому элементы, необходимые растению в микроколичествах, в то время не были открыты. В начале XX в. при современных методах очистки воды и реактивов была показана необходимость для растений, кроме перечисленных выше, еще шести элементов: бора, марганца, цинка, меди, молибдена и хлора. Предполагают, что для нормального роста некоторых растений необходимы и такие элементы, как кобальт, натрий и др. Все необходимые элементы корневого питания подчиняются основным правилам, сформулированным еще Ю. Либихом: 1) все перечисленные элементы равнозначны и полное исключение любого из них приводит растение к глубокому страданию и гибели; 2) ни один из перечисленных элементов не может быть заменен другим, даже близким по химическим свойствам, т. е. каждый элемент имеет свое специфическое физиологическое значение.

Все необходимые для жизни растений элементы в зависимости от их количественного содержания в растении принято разделять на макроэлементы (содержание более 0,01%) - к ним относятся N, Р, S, К, Са, Mg, Fe и микроэлементы (содержание менее 0,01%) —к ним относятся Мn, Си, Zn, В, Mo, C1.
4.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В растительном организме все процессы тесно взаимосвязаны. Исключение из питательной среды какого-либо необходимого элемента быстро вызывает изменение во многих, если не во всех, процессах метаболизма. В связи с этим выделить первичный эффект бывает чрезвычайно трудно. Сказанное относится в первую очередь к тем питательным элементам, которые не входят в состав определенных органических веществ, а играют скорее регуляторную или какую-то иную роль.

В общем виде можно сказать, что питательные элементы имеют следующее значение: 1) входят в состав биологически важных органических веществ; 2) участвуют в создании определенной ионной концентрации, стабилизации макромолекул и коллоидных частиц (электрохимическая роль); 3) участвуют в каталитических реакциях, входя в состав или активируя отдельные ферменты.

Во многих случаях один и тот же элемент может играть разную роль. Некоторые элементы выполняют все три функции.
4.3.1.Макроэлементы
Остановимся сначала на физиологической роли неметаллов — фосфора и серы. Роль азота будет рассмотрена в специальной главе.

Фосфор. Содержание фосфора в растениях составляет около 0,2% на сухую массу. Фосфор поступает в корневую систему растений в виде окисленных соединений, главным образом остатка ортофосфорной кислоты (Н2РО4, НРО42-, РО43-). Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений, таких, как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), нуклеотиды, фосфолипиды, витамины и многие другие, играющие центральную роль в обмене веществ. Многие фосфорсодержащие витамины и их производные являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитическом акте, ускоряющем течение важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание и др.). При всех превращениях в растительном организме фосфор сохраняет степень окисленности. Собственно, все превращения сводятся лишь к присоединению или переносу остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование и трансфосфорилирование). Фосфорилирование — это присоединение остатка фосфорной кислоты к какому-либо органическому соединению с образованием эфирной связи, например взаимодействие фосфорной кислоты с карбонильной, карбоксильной или спиртовой группировками. Трансфосфорилирование - это процесс, при котором остаток фосфорной кислоты, включенный в состав одного органического вещества, переносится на другое органическое вещество. Ряд важнейших в биологическом отношении фосфорных соединений содержит несколько остатков фосфорной кислоты. Для фосфора характерна способность к образованию связей с высоким энергетическим потенциалом (макроэргические связи). Такие связи нестабильны, это облегчает их обмен и позволяет использовать энергию на самые различные биохимические и физиологические процессы.

Важным соединением, содержащим макроэргические фосфорные связи, является АТФ. Фосфорная кислота, поступая в живые клетки корня, быстро включается в состав нуклеотидов, образуя АМФ и АДФ. Далее в процессе субстратного и окислительного фосфорилирования (анаэробная и аэробная фазы дыхания) образуется АТФ. По данным А. Л. Кирсанова, уже через 30 с поступивший меченый фосфор (32Р) обнаруживается в АТФ. Образовавшаяся АТФ используется на активацию Сахаров, аминокислот, синтез нуклеиновых кислот, белков и на другие процессы. Недостаток фосфора влияет практически на все процессы жизнедеятельности растений. Фотосинтез, дыхание, рост требуют для нормального протекания достаточного снабжения фосфором.

Сера содержится в растениях в количестве 0,17%. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание гораздо выше. Поступает сера в растения в виде сульфат-иона SO42-. Сера входит в состав органических соединений, играющих важную роль в обмене веществ организма. Так, сера входит в состав трех аминокислот - цистина, цистеина и метионина. Почти все белки содержат серусодержащие аминокислоты, поэтому становится ясной роль серы в белковом обмене организма. Сера входит также в состав многих витаминов и многих коферментов, таких, как биотин, тиамин, коэнзим А, глютатион, липоевая кислота и др. В связи с этим сера принимает участие в многочисленных реакциях обмена (аэробная фаза дыхания, синтез жиров и др.). Сульфгидрильные группировки (SH) и дисульфидные связи (S—S) играют большую роль, обеспечивая взаимодействие между ферментами и их простетическими группами, а также участвуя в создании определенной конфигурации белковых молекул. Так, 5Н группы связывают белок с такими коферментами, как НАД или ФАД. Часто за счет дисульфидных связей сохраняется трехмер ная структура белка, а следовательно, его активность. Сера входит в состав чесночных и горчичных масел. Именно с этим связан своеобразный вкус и запах ряда крестоцветных. Нельзя не отметить, что соединения серы, такие, как S-аденозилметионин, участвуют в образовании полиаминов, в частности спермедина. Согласно современным представлениям, полиамины играют большую и разностороннюю роль в жизнедеятельности организмов. Они оказывают влияние на структуру нуклеиновых кислот и рибосом, регулируют процессы деления клеток. Полиамины благодаря наличию заряженных аминогрупп во многих реакциях могут в известной мере заменять неорганические катионы.
Сера, поступая в растение в виде иона SOt", быстро переходит

в органическую форму при участии АТФ и магния:

сульфурилаза

SO42- + АТФ -------------------→ АФS + Ф-Ф

Мд2 + аденозин -5 - фосфосульфат
Такой активированный сульфат подвергается дальнейшему восстановлению при участии ферредоксина. В восстановленной форме сера включается в аминокислоты. Восстановленная сера в растении может подвергаться снова окислению. Окисленная форма SO42- неактивна. Показано, что в молодых органах сера находится главным образом в восстановленной форме, а в старых — в окисленной.

К числу необходимых растению металлов относятся как макроэлементы К, Са, Mg, Fe, так и микроэлементы Си, Zn, Mn и др. Участие в каталитических реакциях характерно главным образом для металлов. Металлы могут осуществлять влияние на процессы обмена различным путем: 1) непосредственно входя в активный центр фермента (в простетическую группу или в апофермент). Таковы ферменты, содержащие железо, медь и некоторые другие элементы. Функция металла заключается чаще всего в переходе из восстановленной в окисленную форму и обратно, что сопровождается переносом электрона, например: Fe2+ ↔ Fe3++e-; 2) активируя тот или иной фермент путем изменения заряда белка-фермента или его конфигурации; 3) являясь связующим мостиком между ферментом и субстратом и тем самым облегчая их взаимодействие; 4) изменяя константу равновесия ферментативных реакций; 5) изменяя равновесие между активной и неактивной формами фермента; 6) связывая ингибиторы тех или иных ферментативных реакций.

Кальций входит в состав растений в количестве 0,2%. В старых листьях его содержание доходит до 1 %. Поступает в виде иона Са2+. Роль кальция разнообразна. Кальций, соединяясь с пектиновыми веществами, дает пектаты кальция, которые являются важнейшей составной частью клеточных оболочек растений. Срединные пластинки, склеивающие клеточные оболочки соседних клеток, состоят по преимуществу из пектатов кальция. При недостатке кальция клеточные оболочки ослизняются, что особенно ярко проявляется на клетках корня. Кальций плохо передвигается по растению, поэтому для предупреждения ослизнения необходимо, чтобы ионы Са2+ непосредственно соприкасались с клетками корня. Сказанное было продемонстрировано в опытах, поставленных по методу изолированных водных культур. В этих опытах одну прядь корней помещали в питательный раствор, содержащий все необходимые питательные вещества; другую прядь корня того же растения — в раствор с исключением кальция. Очень скоро клетки корня, которые находились в растворе без кальция, начали ослизнятьcя и загнивать.

Кальций повышает вязкость цитоплазмы, что видно на опытах с формами плазмолиза. В солях кальция плазмолиз имеет вогнутую форму, так как более вязкая цитоплазма с трудом отстает от клеточных оболочек. Присутствие кальция важно для нормального функционирования мембран. Кальций принимает участие в поддержании структуры хромосом, являясь связующим звеном между ДНК и белком. При недостатке кальция наблюдаются повреждения хромосом и нарушение митотического цикла. Кальций необходим также для поддержания структуры митохондрий и рибосом. Большое значение имеет связывание Са2+ с белком кальмодулином. Этот процесс регулирует внутриклеточную концентрацию Са2+. Кальций является активатором таких ферментов, как фосфорилаза, аденозинтрифосфатаза. Комплекс Са2+ с белком активирует протеинкиназы, катализирующие процессы фосфорилирования белков. Кальций реагирует с различными органическими кислотами, давая соли, и тем самым является в определенной мере регулятором рН клеточного сока. Нейтрализуя щавелевую кислоту, образует характерные кристаллы щавелевокислого кальция.
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Справочник по продукции компании морга
Сегодня уже не секрет, что причина большинства заболеваний является неправильное питание. И, наоборот питание, содержащее все необходимые...

Муниципальное дошкольное образовательное учреждение, детский сад...
Рациональное питание дошкольников одно из условий создания здоровьесберегающей среды в дошкольных учреждениях. Известно, что важнейшим...

Питание является одним из основных условий существования человека,...
Правильное питание – важнейший фактор здоровья, оно положительно сказывается на работоспособности человека и его жизнедеятельности...

Рациональное питание полностью удовлетворяет повышенные пластические...
Рациональное питание полностью удовлетворяет повышенные пластические и энергетические потребности развивающегося организма ребенка...

Отдых + путешествие по сейшельским островам
На о. Да Диг – Le Domaine de L’Orangeraie, номер Villa de Charme, питание «завтрак+ужин»

«утверждаю» Заведующий кафедрой гигиенических дисциплин
Наука о питании человека. Сбалансированное питание. Гигиенический контроль организации рационального питания

 Что необходимо для растений?
Конечно же солнце, воздух и вода. Кроме того, еще один главный компонент: питание

Новые слова и термины. Естествознание. Животные
Урок «Внутреннее строение: питание, дыхание, кровообращение, нервная система, органы чувств»

Примерная программа
Дисциплина «Питание и удобрение садовых культур» включена в базовую часть профессионального цикла фгос впо по направлению 110500...

Что это означает?
Иными словами, сбалансированное питание — это определенное соотношение в рационе всех компонентов питания



База данных защищена авторским правом © 2013
обратиться к администрации
vcvetu.ru