На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Консультация Физиологические основы корневого питания

Информация:

Тип работы: Консультация. Предмет: Биология. Добавлен: 12.04.2012. Сдан: 2005. Страниц: 19. Уникальность по antiplagiat.ru: 1.

Описание (план):




МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ СПО « ПЕНЗЕНСКИЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИКУМ»


ПИСЬМЕННАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ
«ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОРНЕВОГО ПИТАНИЯ»
по дисциплине « ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ С ОСНОВАМИ
МИКРОБИОЛОГИИ»
для студентов заочного отделения
Пензенского аграрного техникума
по специальности 110211 «Агрономия»

Разработана преподавателем

______________Егоровой М.А.


Рассмотрена на заседании
цикловой комиссии
землеустроительных дисциплин


Протокол №_____ от «_____» __________ 2005 г.

Председатель комиссии _________ Н.Н. Волкова



г. Пенза, 2005 г.



АННОТАЦИЯ


Письменная консультация по дисциплине « Физиология растений с основами микробиологии» предназначена для студентов-заочников агрономического отделения Пензенского аграрного техникума для оказания помощи в написании ими домашней контрольной работы, а также при подготовке к экзамену.
Выбранная тема актуальна. Собранные в ней сведения о процессе корневого питания и его связи с другими функциями растительного организма, а также о механизме поглощения питательных веществ растениями в полевых условиях необходимы будущему специалисту, работающему в сфере с/х производства, т.к. разрабатывая систему применения удобрений, агроному нужно знать физиологическую роль главнейших макро- и микроэлементов, потребности в элементах питания на разных этапах развития растения. Меняя условия минерального питания, можно влиять на обмен веществ и воздействовать на формирование урожая с/х культур, выращиваемых в обычных условиях или без почвы (гидропоника, аэропоника).


ПЛАН
Введение.

1. Необходимые растению элементы минерального питания:
1.1. Макроэлементы, их усвояемые формы и роль в растении;
1.2. Микроэлементы, их усвояемые формы и роль в растении;
1.3. Диагностика дефицита питательных элементов.
2. Поглощение и транспорт минеральных веществ в растении.
3. Особенности нитратного и аммонийного питания растений.
4. Причины накопления избыточных количеств нитратов в растениях и
пути снижения их содержания в с/х продукции.
5. Использование удобрений - один из способов восстановления
плодородия почвы:
5.1. Физиологические основы применения удобрений;
5.2. Виды удобрений и способы внесения их в почву.
6. Особенности питания растений при выращивании без почвы:
6.1. Метод гидропоники (водная, субстратная, аэропонная культуры);
6.2. Метод гравийных культур.

Заключение.


ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1. Алешин Е.П., Пономарев А.А. Физиология растений. - М.: Агропромиздат, 1985 г.
2. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. - М.: Агропромиздат, 1991 г.
3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х томах. Т.1: (пер. с англ.) Под ред. Р. Сопера. - М.: Мир, 1993 г.
4. Кефели В.И. Сидоренко О.Д. Физиология растений с основами микробиологии. - М.: ВО Агропромиздат, 1991 г.
5. Пильщикова Н.В. Физиология растений с основами микробиологии. - М.: Мир, 2004 г.
6. Физиология и биохимия с/х растений / Под ред.Н.Н.Третьякова. -М.: Колос, 2000 г.
7. Якушкина Н.И. Физиология растений. - М.: Просвещение, 1993 г.


Введение

Представления о почвенном питании растений начали складываться в
связи с развитием растениеводства. Уже в IV-V тыс. до новой эры возделывались пшеница, ячмень, рожь, лен, конопля, многие огородные культуры и плодовые деревья, а зола, ил и навоз использовались как средства, повышающие плодородие почвы.
Немецкий химик Ю. Либих, - один из основателей агрохимии, - в 1840 г. опубликовал книгу «Химия в приложении к земледелию и физиологии», где обосновал теорию минерального питания растений. Также для растения необходим гумус - важный компонент почвы, необходимый для микрофлоры, которая играет значительную роль в питании растений.
В начале развития растение использует запасные минеральные вещества семени, а затем начинает поглощать их вместе с водой из окружающего корневую систему почвенного раствора. Соотношение отдельных химических элементов в растении и в почве значительно различается. Из этого следует, что поглощение минеральных веществ клетками корня - процесс избирательный.
Вынос минеральных веществ из почвы приводит к ее обеднению. Поэтому в современном земледелии разработаны системы поддержания плодородия почвы путем составления севооборотов, внесения удобрений и компоста.
Минеральное питание столь же уникальное свойство растений, как и фотосинтез. Именно эти две функции лежат в основе автотрофности растительного организма, т.е. способности растений строить свое тело из неорганических веществ. Причем управление корневым питанием растений значительно легче, чем регулирование воздушного питания - усвоения CO .
Поэтому минеральное питание издавна привлекает внимание физиологов и постоянно находится в поле зрения агрономов.
Более столетия назад физиология, пытаясь вырастить растения в водной культуре, т.е. без почвы на растворах питательных солей, установили, какие химические элементы, в каких формах и в каком количестве нужны растениям для нормального развития. На основе этих исследований началось производство минеральных удобрений, без которых немыслимо в настоящее время земледелие.
Современные представления о питании растений основываются на работах многих ученых, в т. ч. таких крупных отечественных исследователей, как Д. А. Сабинин и Д. Н. Прянишников. Д. А. Сабинин внес большой вклад в изучение поглотительной деятельности корня и создал концепцию круговорота веществ в растении. Научные труды основоположника агрохимии в России Д. Н. Прянишникова об азотном питании растений и удобрениях положены в основу химизации сельского хозяйства.


Основная часть

Растения способны поглощать из окружающей среды практически все элементы. Однако для нормальной жизнедеятельности самого растительного организма требуется лишь небольшая группа элементов. Точнейшими вегетационными опытами установлено, что к необходимым для высших растений элементам, кроме С, Н и О, которые усваиваются в процессе воздушного питания, относятся следующие: макроэлементы N, Р, S, K, Ca, Mg; микроэлементы Fe , Mn ,Cu, Zn, B, Mo.
Для нормального роста и развития некоторых растений необходимы также Co, Na, Si ,CI. Например, кобальт требуется бобовым культурам для симбиотической фиксации азота. Натрий поглощается в относительно высоких количествах свеклой и необходим растениям, приспособленным к засоленным почвам. Кремний в больших количествах содержится в соломине и необходим зерновым культурам.

Макроэлементы, их усвояемые формы и роль в растении
Азот. На азот приходится около 1,5% сухой массы растения. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, липидных компонентов мембран, хлорофилла, витаминов и других жизненно важных соединений.
Основные усвояемые формы азота - ионы нитрата (NO ) и аммония (NH ).
Недостаток азота в растениях тормозит их рост. Это выражается не только в низкорослости и слабом кущении, но и в мелколистности, снижения ветвления корней. Соотношение массы корней и надземной системы может увеличиваться. Это приводит к уменьшению площади фотосинтетического аппарата и сокращению периода вегетативного роста, что снижает фотосинтетический потенциал и продуктивность посева.
Недостаток азота вызывает также серьезные нарушения энергетического обмена. Растения хуже используют энергию света, т.к. снижается интенсивность фотосинтеза, раньше наступает световое насыщение. Интенсивность дыхания растений может возрастать, но уменьшаются сопряженность окисления с фосфорилированием и выработка АТФ. Кроме того, энергетические затраты на поддержание структуры цитоплазмы возрастают. Все это приводит к снижению урожайности.
Наконец, азотное голодание влияет на водный режим растения. Недостаток азота снижает водоудерживающую способность растительных тканей, т.к. уменьшается количество коллоидно связанной воды и водоотдача возрастает. Поэтому низкий уровень азотного питания не только снижает урожай, но и уменьшает эффективность использования воды посевом.
Фосфор. Содержание его составляет 0,2-1,2% сухой массы растения. Фосфор поглощается и функционирует только в окисленной форме в виде остатка ортофосфорной кислоты. Собственно весь фосфорный обмен сводится к присоединению (фосфорилированию) и отдаче остатка фосфорной кислоты. Фосфор - обязательный компонент таких важных соединений, как нуклеиновые кислоты, фосфопротеиды, фосфолипиды, фосфорные эфиры сахаров, нуклеотиды, участвующие в энергетическом обмене (АТФ, НАД, НАДФ, ФАД), витамины.
При недостатке фосфора задерживаются рост, закладка цветочных органов, формирование плодов, происходят серьезные нарушения биосинтетических процессов, функционирования мембран, энергетического обмена.
Сера. Cодержание серы в растительных тканях составляет 0,2-1% сухой массы. Сера тоже поступает в растение в окисленной форме (SO ). Но в органические соединения сера входит только в восстановленном виде в составе сульфгидрильных групп (-SH) и дисульфидных связей (-S-S-). Восстановление сульфата происходит преимущественно в листьях.
Сера - компонентом белков, витаминов (тиамина, липоевой кислоты, биотина), фотонцидов лука и чеснока, горчичных масел. Важнейшая функция серы в белках - участие дисульфидных связей в стабилизации трехмерной структуры (спираль и глобула) и образовании связей с коферментами.
Недостаточное снабжение растений серой тормозит белковый синтез, снижает фотосинтез и скорость роста, особенно надземной части растения.
Калий. Содержание калия в растениях составляет около 1% сухой массы. В растительных тканях его гораздо больше, чем др. элементов, хотя К не входит ни в одно органическое соединение. Он присутствует в основном в ионной форме (K ) , причем легкоподвижен. Установлено, что К вместе с Са регулирует вязкость цитоплазмы. Функционирование калия связано в основном с его транспортом: перераспределение калия между замыкающими и сопутствующими клетками лежит в основе устьичных движений; асимметричное распределение калия на мембране обеспечивает генерацию биотоков в растении; транспорт углеводов и сахаронакопление в свекле и сочных плодах также зависят от перемещения калия. Калий обепечивает осмотическое поступление воды в клетку, является активатором многих ферментных систем. Он необходим для включения фосфата в органические соединения, синтеза белков и полисахаридов.
Снабжение калием особенно важно для молодых, активно растущих органов и тканей. Недостаток калия снижает продуктивность фотосинтеза (за счет уменьшения оттока ассимилятов из листьев).
Кальций. Содержание его составляет 0,2% сухой массы растения. Он поступает в растение в виде ионов Ca2+.
В растительных клетках большое количество кальция связано с пектиновыми веществами клеточной стенки. При его недостатке клеточные стенки ослизняются.
Ионы кальция играют важную роль в стабилизации структуры мембран, биоэлектрических явлениях. Ограничивая поступление др. ионов в растения, кальций устраняет токсическое действие избыточных концентраций ионов аммония, алюминия, марганца, железа, повышает устойчивость к засолению, снижает кислотность почвы. Кальций активизирует ряд ферментных систем клетки, например дегидрогеназ, гидролаз и фосфатаз.
При недостатке кальция в первую очередь страдают меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются клеточные стенки, в результате возникают многоядерные
клетки.Прекращается образование боковых корней и корневых волосков, происходит ослизнение и загнивание корней.
Магний. Содержание магния составляет около 0,2% сухой массы. Особенно много магния в молодых растущих частях растения и в генеративных органах. Магний поступает в растение в виде ионов Mg2+ и в отличие от кальция обладает сравнительно высокой подвижностью. Около 10-12 % магния входит в состав хлорофилла. Магний - активатор ряда ферментов: РДФ-карбоксилазы, ферментов цикла Кребса, спиртового и молочно-кислого брожения, ДНК- и РНК-полимеразы . Магний необходим для формирования рибосом. Он усиливает образование эфирных масел, каучуков.
Недостаток магния ограничивает синтез хлорофилла, нарушает формирование пластид: граны слипаются. Разрываются ламеллы стромы, просветляется матрикс хлоропластов, что приводит кхлорозу и некрозу листьев.
Микроэлементы, их усвояемые формы и роль в растении

Несмотря на то что микроэлементы требуются в очень малых количествах - тысячных долях процента, в их отсутствии наблюдаются серьезные физиологические расстройства, т.к. они функционируют в регулярных системах клетки. Микроэлементы выступают в качестве простетических групп ферментов или кофакторов- активизаторов ферментов.
Железо. Оно является участником электронно-транспортных цепей (ЭТЦ) фотосинтетического и окислительного фосфорилирования (цитохромов, ферредоксина), а также простетической группой оксидаз (цитохромоксидазы, каталазы, пероксидазы). Железо - составная часть ферментов, регулирующих синтез предшественников хлорофилла, поэтому его недостаток вызывает глубокий хлороз в развивающихся листьях и тормозит важнейшие процессы энергообмена.
Медь. Она входит в состав оксидаз (полифенолоксидазы, аскорбатоксидазы), переносчиков электронов ЭТЦ хлоропластов. Медь участвует в регуляции азотного обмена, гормонального баланса растений.
Недостаток меди вызывает задержку роста и цветения. При остром недостатке меди наблюдается суховершинность у плодовых культур, пустозерность - у зерновых.
Цинк. Он входит в состав фермента карбоангидразы, катализирующей
реакцию C2O + H2O H2 CO3, играющую важную роль в поставке СО для фотосинтеза. В качестве кофактора цинк участвует в синтезе фитогормона ауксина (ИУК).
К недостатку цинка особенно чувствительны плодовые растения. У них
наблюдается задержка роста междоузлий и листьев, развитие розеточности и мелколистности .
Молибден. Он играет особо важную роль в азотном обмене растения.
Это связано с тем, что молибден входит в состав активного центра фермента, восстанавливающего нитраты, а также является компонентом активного центра нитрогеназы бактероидов, фиксирующих атмосферный азот в клубеньках бобовых. При дефиците молибдена рост растений тормозится. Особенно чувствительны к недостатку молибдена бобовые и овощные культуры.
Диагностика дефицита питательных элементов
Для повышения продуктивности с/х растений необходимо создать оптимальные условия для питания растений и корректировать их в течение вегетации.
Диагностику питания растений подразделяют на почвенную и растительную.
Почвенная диагностика проводится путем агрохимического анализа почвы и сопоставления полученных данных с установленными нормативами. Однако анализ почвы не всегда достаточен для определения обеспеченности растений минеральным питанием, т.к. вещества могут не усваиваться растением.
Поэтому наряду с почвенной проводят растительную диагностику (химический анализ растений) и определение нарушения питания по внешнему виду растений, т.е. визуальную диагностику. В ее основе лежит наблюдение за изменением окраски, появлением на листьях и стеблях пятен,
полос, некрозов тканей, отклонениями в анатомическом строении и морфологии растений. Сложность визуальной диагностики состоит в том, что очень сходное проявление могут иметь разные неблагоприятные воздействия: очень похожим по внешнему виду могут быть признаки недостатка азота и воды; о прыскивание пестицидами может вызвать краевой ожог листьев или появление бурых пятен, характерных при недостатке калия или кальция. Нередко наблюдается проявление признаков недостатка или избытка не одного, а двух или нескольких элементов питания одновременно. Так, у картофеля на сильнокислых супесчаных почвах часто наблюдают совместное проявление признаков недостатка магния и вредного действия избытка марганца. Кроме того, признаки голодания могут появляться, исчезать и снова возобновляться. Это зависит от погодных условий, проникновения корней в глубокие слои почвы и изменения потребностей растений в отдельных элементах питания в процессе их роста и развития.
Существенным недостатком листовой диагностики является появление внешних признаков лишь при значительном голодании в отношении того или иного элемента. Однако надо иметь в виду, что признаки голодании обычно появляются сначала у одиночных растений и лишь постепенно распространяются на весь посев или насаждение. Поэтому систематический, еженедельный, внимательный осмотр растений позволяет исправить ситуацию с помощью подкормки.
При визуальной диагностике следует установить, внешний вид каких частей растения нарушен. Элементы питания по их подвижности в растении делятся на две группы: реутилизируемые и нереутилизируемые. Реутилизация - повторное использование элементов. При недостатке реутилизируемых элементов (N, K, P, Mg) они оттекают из ранее образовавшихся частей растения в молодые, формирующиеся органы. Поэтому их недостаток прежде и ярче проявляется на нижних, закончивших рост листьях. Недостаток остальных элементов (Ca, S, Fe и всех микроэлементов), нереутилизируемых или слабо реутилизируемых, отражается на самых молодых растущих частях растения. Так, очень близкие по внешнему виду хлорозы при недостатке азота проявляются на листьях нижнего яруса, а при недостатке железа - в верхнем более молодом ярусе. Побурение и отмирание тканей по краям листа (краевой ожог) при недостатке калия наблюдается сначала на более старых листьях, а при недостатке кальция - на молодых.

Поглощение и транспорт минеральных веществ в растении

Корневая система растений поглощает из почвы как воду, так и
питательные вещества. Оба процесса взаимосвязаны, но осуществляются на основе разных механизмов. Почти никогда раствор питательных солей не поступает в растение в неизменной концентрации. Из очень разбавленных растворов питательные вещества поглощаются быстрее, чем вода, а из концентрированных растворов растение берет больше воды.
Растение поглощает вещества в ионной форме избирательно. Катионы и анионы одной соли поступают в растение относительно независимо друг с друга с разной скоростью. Из солей NH 4CI, KCI больше поглощаются катионы ( NH4+, K+ ), анионы (CI-) остаются в растворе и он подкисляется. Эти соли называют физиологически кислыми. Соли Na NO3, Ca(H 2 PO4)2 являются физиологически щелочными. Говорить именно об относительной независимости поглощения. Установлено, что калий лучше усваивается из КNO3, чем из К2SO4. Фосфат способствует поглощению нитратов. Поглощение веществ происходит также против градиента концентраций. Растение накапливает калий, азот, фосфор и другие необходимые для жизнедеятельности элементы в концентрациях, в десятки-сотни раз превосходящих их концентрацию в почвенном растворе.
Процесс поглощения веществ делят на два этапа: поступление ионов в свободное пространство корня и транспорт через мембрану–плазмалемму.
Свободное пространство корня занимает примерно 10% его объема и образовано межмолекулярным пространством в толще клеточных стенок.
Клеточные стенки образуют единую систему - апопласт, по которому могут передвигаться растворенные в воде вещества. Кроме того, благодаря наличию заряженных функциональных групп в составе пектиновых веществ, белков и других компонентов клеточной стенки происходит адсорбция и концентрирование ионов. Таким образом, клеточные стенки не только являются фазой транспорта вещества, но и выполняет функцию ионообменников корня. Катионы и анионы поступают в клеточные стенки ризодермы как из почвенного раствора, так и благодаря контактному обмену с частицами почвенного поглощающего комплекса (рис.1).
Способность к обменной адсорбции определяется обменной емкостью корня. Она зависит от химического состава корневых выделений и клеточных стенок и поддерживается транспортом веществ через цитоплазматическую мембрану и дальнейшим их перемещением внутрь корня. Транспорт веществ через мембрану может идти по электрохимическому градиенту при участии белков- переносчиков.
Рис. 1 Поглощение веществ клетками ризодермы корня.

Особую роль в плазмалемме растительных клеток играет протонная помпа, создающая электрический и химический (pН) градиенты. Электрический потенциал может быть использован для транспорта катионов по электрическому градиенту против концентрационного. В свою очередь, градиент pН служит энергетической основной для переноса через мембрану анионов совместно (в симпорте) с ионами Н+, возвращающимися через мембрану по концентрационному градиенту.
Аналогично Н+ могут функционировать и НСО-3 или ОН-, избыток которых появляется в примембранном слое цитоплазмы при интенсивной работе Н+-наноса. Транспорт этих ионов и анионов органических кислот наружу по электрохимическому градиенту может протекать в противоположном (антипорте) направлении с поступлением в клетку анионов нитрата.
Именно мембранное строение клеток обеспечивает избирательное поглощение веществ растением. Поддержание структуры мембран и функционирование активных механизмов транспорта ионов являются энергозависимыми процессами. Поэтому существует тесная связь поглотительной деятельности корня с дыханием. Для эффективного функционирования корневой системы она должна обеспечиваться дыхательными субстратами надземной части. Почвенные условия (аэрация, температура, pН) должны способствовать энергетически эффективному дыханию и росту корней. Установлено, что корневые волоски интенсивно поглощают ионы только до тех пор, пока они растут. Именно наличие большого количества точек роста в корневой системе обеспечивает ее высокую поглотительную активность.
Радиальное перемещение ионов в корне называют ближним транспортом. Он осуществляется через клетки неспециализированных для транспорта веществ тканей по апопласту - совокупности межклетников и межфибриллярных полостей клеточных стенок, симпласту - совокупности протопластов клеток, соединенных плазмодесмами, и вакуому - совокупности дискретных систем вакуолей.
В обычных условиях при сравнительно низких концентрациях ионов в наружной среде поглощенные корневыми волосками ионы поступают в симпласт. Симпластический транспорт ионов по коре сопровождается их включением в процессы обмена веществ. Здесь минеральные формы азота, фосфора и серы включаются в органические соединения и к сосудам уже направляются продукты их первичной ассимиляции. Кора выполняет также функцию транспортного буфера, регулирующего ионный поток корня. При высоком уровне питания (рис.2) избыток ионов сбрасывается в вакуоли и к сосудам подается необходимое количество питательных веществ. При дефицитном питании недостаток ионов смягчается запасами вакуоли.
Особое значение в радиальном транспорте ионов имеет самый внутренний слой клеток коры - эндодерма. Пояски Каспари прерывают апопластический транспорт веществ между корой и центральным цилиндром.
Рис.2 Взаимосвязь между симпластным потоком ионов к сосудам ксилемы (горизонтальные стрелки) и ионным оьменом между симпластом и вакуумом (вертикальные стрелки) при разных уровнях питания (толщина стрелок условно соответствует интенсивности ионных потоков)


Весь поток переходит на симпластический путь, чем обеспечивает метаболический контроль поступления веществ. Следующая ткань - перицикл - работает как кольцевой коллектор, направляя вещества кратчайшим путем из системы симпласта к сосудам ксилемы.
Восходящий транспорт ионов в растении по специализированной проводящей ткани – ксилеме - называют дальним транспортом. Механизм ксилемного транспорта - массовый ток растворенных веществ вместе с водой, обеспечиваемый корневым давлением и транспирацией. Но и на этом этапе транспорта веществ, так же как и в корне, осуществляется его активная регуляция. Применение радиоактивных изотопов фосфора и калия позволило обнаружить, что хотя они и движутся вместе с восходящим транспирационным током, тем не менее в большем количестве поступают не в более энергично транспирирующие, а в растущие части растения - в точки роста, только развертывающиеся листочки, в формирующиеся плоды.

Особенности нитратного и аммонийного питания растений.

Наиболее полно проблема использования растениями нитратного и аммонийного азота разработана академиком Д.Н. Прянишниковым и его сотрудниками, установившими равноценность этих источников азота и изучившими условия их эффективного использования высшими растениями.
Один из важнейших факторов, определяющий поглощение растением неорганических форм азота, - это pH питательного раствора. В слабокислой среде (pH 5) лучше поглощаются нитраты, в нейтральной среде (pH 7) - аммоний. Поглощению нитратов способствует повышенная концентрация калия в среде, поглощению аммония - кальция и достаточное количество органических кислот в тканях корня. При недостатке органических кислот аммоний не успевает включаться в органические соединения и может быть токсичным для растения.
Судьба поглощенного растением различна. Поступившие нитраты либо запасаются в вакуолях клеток корня, либо подаются с пасокой в надземную часть . В органические соединения они могут включаться как в корнях, так и в листьях, причем метаболизация нитратов начинается с их восстановления в два этапа:
1) восстановление нитрата до нитрита, катализируемое ферментом нитратредуктазой (НР) в гиалоплазме
НР
NO-3 _ NO-2;

2) восстановление нитрита до аммония под действием нитрит-
редуктазы (НиР) в пластидах
НиР
NO-2 NН+4,

Аммиак, образовавшийся при восстановлении нитратов или поступивший в растение при аммонийном питании, далее усваивается в результате восстановительного аминирования кетокислот, поставляемых дыханием.
При восстановительном аминировании щавелевоуксусной кислоты
(ЩУК) образуется аспарагиновая кислота, которая далее может образовать амид- аспарагин:
СН2СООН NН3 НАДН СН2СООН НN3 АТФ СН2СОNН2


СОСООН Н2О НАД СНNН2CООН АДФ+Ф СНNН2СООН
Щавелевоуксусная Аспарагиновая Аспарагин
кислота кислота

Таким же образом а-кетоглутаровая кислота образует глутаминовую
и амид-глутамин. Эти аминокислоты и амиды в реакциях переаминирования и модификации углеродного скелета образуют свои семейства аминокислот, которые используются в биосинтезе белка.

Причины накопления избыточных количеств нитратов в растениях и пути снижения их содержания в сельскохозяйственной продукции

Темпы поглощения нитратного азота часто могут превышать скорость
его метаболизации. В таком случае нитраты запасаются в вакуолях клеток, что безвредно для растения, но попадая с растительной пищей в организм животного или человека, нитраты восстанавливаются до нитратов, которые
блокируют снабжение клеток кислородом и вызывают ряд серьезных заболеваний. Допустимой суточной дозой потребления нитратов - 300-320 мг, или 4 мг/кг живой массы.
Накопление нитратов различными культурами носит наследственно закрепленный характер. Зерновые культуры их практически не накапливают. Наибольшие количества нитратов накапливают капуста, салат, редис, картофель. Томат, перец, чеснок, горох отличаются низким содержанием нитратов. Важно также, какие органы составляют товарную часть урожая. В генеративных органах нитраты отсутствуют или содержатся на значительно более низком уровне, чем в вегетативных. Среди запасающих органов меньше нитратов содержат луковицы. Даже внутри одного органа нитраты распределяются неравномерно (рис. 3).
Одна из причин видового и сортового различий в накоплении нитратов- физиологическая спелость к моменту уборки. Количество нитратов особенно велико, когда период товарной зрелости наступает раньше физиологического созревания, например, у огурца и кабачка.
С возрастом содержание нитратов в растении снижается из-за уменьшения их поступления в растение, а также в связи с увеличением запаса ассимилятов, вовлекающих их в метаболизм.

Рис.3 Распределение нитратов (мг/кг сырой массы) в луке (О.А.Соколов, Т.В.Бубнова,1989) (наименьшее количество нитратов в средней части луковицы; наибольшее -в донце луковицы; у зеленого лука зона стебля под луковицей содержит максимальное количество нитратов)

На накопление нитратов большое влияние оказывают условия минерального питания. Здесь огромная роль принадлежит правильному выбору форм и доз азотных удобрений. Важной причиной накопления нитратов является недостаток микроэлементов, в частности молибдена, марганца и железа, нарушающий нормальный ход азотного обмена. Содержание нитратов в растении увеличивается при низком рН.
Особенно остра проблема накопления нитратов в продукции, выращенной в защищенном грунте. Увеличение интенсивности света, умеренная температура, дробное применение азотных удобрений, выбор оптимальных сроков уборки урожая способствуют уменьшению нитратов в продукции. Уборку листовых овощей следует проводить вечером, так как в это время в них содержится на 30-40% меньше нитратов за счет их активного восстановления в светлый период суток.
Использование удобрений - один из способов восстановления плодородия почвы

Физиологические основы применения удобрений

Усиленный рост растения в период вегетации вызывает и усиленное поглощение им элементов минерального питания. Проследив за выносом элементов минерального питания из почвы и выключением их из кругооборота, можно сделать вывод о постоянном истощении почвы культурными растениями и необходимости сохранения и восстановления ее плодородия. Один из способов восстановления плодородия почвы - применение удобрений.
Разнообразие почв по химическому составу не позволяет без анализа судить о том, какого элемента питания не хватает растениям. Существуют различные методы определения потребности растений в минеральных удобрениях. Один из них - визуальное наблюдение за растением. Данный метод основан на изменении внешнего вида растения при недостатке того или иного элемента. Так, недостаток азота проявляется в бледно – зеленой окраске листьев, их недоразвитости, тонких ветвях, раннем опадении листьев. Недостаток калия диагностируется по голубоватому оттенку темно-зеленных, потерявших тургор листьев с побуревшими краями, по недоразвитым укороченным междоузлиям, тенденции к полеганию. Задержка роста и развития растения, появление на краях листьев бурых и темных участков отмерших тканей - это признаки недостатка фосфора. Отсутствие магния приводит к нарушению нормальной работы хлорофилла и появлению желтых и красных листьев, кроме того, задерживаются рост и развитие растений. Хлороз молодых верхних листьев - показатель недостатка железа. Недостаток молибдена нарушает азотный обмен, вследствие чего приводит к хлорозу и отмиранию листьев.
При обнаружении любого из перечисленных признаков недостаточности питания растений необходимо незамедлительное внесение удобрений. Однако данный метод не может служить основным, так как в растении ко времени проявления внешних признаков минерального голодания могут развиваться необратимые процессы, приводящие его к гибели. Поэтому уже разработаны и разрабатываются до сих пор методы химической диагностики, экспресс- методы, микробиологические методы. Ставят вегетационные опыты в сосудах с внесением удобрений и без них, а также проводят полевые опыты.

Виды удобрений и способы внесения их в почву

Азот вносят в почву в виде нитрата аммония (NH4NO3) и других
нитратов или сульфата аммония (NH4)2SO4, который более эффективен, чем нитрат, так как содержит две аммонийные группы. Калийные удобрения вносят в виде калийной соли, содержащей 40% калия, а также сальвинит (KCI NaCI). Из фосфорсодержащих соединений для удобрения растений применяют костную муку, суперфосфат, преципитат и др. Наиболее распространен и легко усваивается растением суперфосфат Са(Н2РО4)2, приготовляемый из фосфоритов или трехкальциевого фосфата - Са3 (РO4)2, Он содержит 14-19% фосфорной кислоты.
Известно, что дефицит одного из элеметов питания подавляет процесс усвоения других (закон минимуму Либиха), В связи с этим все большее распространение приобретают сложные формы удобрений, содержащие комплекс элементов питания: нитрофос, ниторофоска, нитроаммофоска и др. Эти удобрения называют комбинированными(нитрофоска, аммофоска содержат азот, калий и фосфор). Однако наиболее полным удобрением служит навоз. Он содержит все основные макроэлементы, различные микроэлементы, витамины, ауксины, бактерии и микроорганизмы, оживляющие микробиологическую деятельность почвы.
Внесение в почву удобрений выполняют различными способами: распылением порошка, внесением в почву водного раствора, гранул. Положительные свойства гранулированного удобрения, помимо хороших физических свойств (не слеживаются), заключаются в возможности механизированного его внесения. Удобрения в гранулах содержат питательные элементы в доступной для растения форме, лучше используются им, дольше действуют, не вымываются из почвы.
Все эти удобрения вносят в почву непосредственно в прикорневую зону. Такое внесение называют корневой подкормкой. Существует еще метод некорневой подкормки, оказавшийся наиболее эффективным при внесении микроэлементов. Поглощение в данном случае идет через листья при их опрыскивании раствором нужного элемента. Такой способ хорошо применять на поливных землях, где используют полив дождеванием. Восстановить азот почвы, кроме внесения минеральных удобрений, можно биологическим способом, когда на обедненных почвах выращивают азотфиксирующие растения - горох, люпин. Потом их запахивают.
Таким образом, внесение минеральных удобрений способствует восстановлению элементов минерального питания в почве, чем достигается сохранение и повышение ее плодородия.

Особенности питания растений при выращивании без почвы

Широкое использование в физиологических исследованиях водной культуры обеспечило разработку и распространение способов промышленного выращивания растений на питательном растворе, которые получили название гидропоника.
В зависимости от среды, в которой развивается корневая система, гидропоника может быть разделена на три основных вида.
Водная культура. Для нее характерно отсутствие субстрата. Корневая система погружена непосредственно в питательный раствор. Выращивание растений в водной культуре имеет различные варианты, из которых наиболее перспективными являются технология тонкослойной проточной культуры.
Субстратная культура. При этом способе выращивания корневая система растений развивается в твердой среде (торф, древесная кора, перлит, вермикулит, гравий, минеральная вата, маты и др.), куда периодически подается питательный раствор капельной системой или другими способами орошения.
Аэропонная культура. Этот метод предусматривает подачу питательного раствора к корням в виде тумана (аэрозоля). В настоящее время успешно используют на большом числе овощных, цветочных и других культур голландскую гидропонную систему, при которой создают два слоя питательного раствора - аэрозоль у поверхности и циркулирующий питательный раствор у основания. Аэрозоль обеспечивает непрерывную аэрацию и способствует хорошему корнеобразованию.
Наиболее важным фактором при беспочвенном питании растений является состав питательного раствора. Питательный раствор должен содержать все необходимые элементы в достаточном количестве и в усвояемой форме, быть физиологически уравновешенным. Общее содержание солей в питательном растворе не должно превышать 2-3 г/л.
Физиологически уравновешенными являются те растворы, количество и соотношение ионов в которых исключают их вредное влияние. Такие растворы обеспечивают нормальный рост, развитие и высокую продуктивность растений.
Наиболее благоприятная реакция питательного раствора для усвоения элементов питания корнями растений 5,5-6,5. В процессе питания растения определенными образом воздействуют на реакцию питательного раствора: одной стороны, за счет кислотности выделяемых корнями соединений (угольная кислота и др.), с другой - за счет различной скорости, с которой они усваивают катионы и анионы растворимых солей. Питательный раствор должен обладать определенной буферностью, т.е. способностью противостоять изменению реакции среды. Периодически необходимо проводить коррекцию рН и состава питательного раствора.
Важным фактором успешного выращивания растений в гидропонике являются хорошая аэрация питательного раствора, так как это необходимое условие для дыхания корней и поглотительной деятельности корня.
Концентрацию питательного раствора меняют по мере роста и развития растений. Во время интенсивного формирования листового аппарата особое значение имеет азотное питание. Перед цветением увеличивается потребность в фосфоре и калии. Установлено, что при обильном плодоношении листья нижних ярусов значительно быстрее стареют, если в растворе преобладает аммиачная форма азота. Для обеспечения более длительного плодоношения в питательный раствор нужно включать на одну часть аммиачного азота две части и более нитратного.
Дифференцированное питание во время вегетации, оптимизация температурного и светового режимов повышают урожайность и качество продукции.
Метод гравийных культур.
Чтобы избежать энерго- и финансовых затрат применяют метод гравийных культур, при которых растение помещают в среду из гравия или керамзита, обладающих достаточной влагоемкостью. Керамзит или гравий омывается раствором питательных веществ. Корни оплетают эти материалы и получают достаточное количество влаги и питательных элементов, находясь в условиях достаточной аэрации. Детально с принципом гидропонной культуры можно познакомиться в курсе агрохимии - науки о питании растений.


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.