Минеральное питание растений
Минеральное питание растений — процесс добычи растениями неорганических соединений из почвенного раствора, воздушной или водной среды.
- Зеленые растения могут производить свою собственную органическую пищу из простых веществ, таких как вода и углекислый газ, в процессе фотосинтеза и называются автотрофами.
- Не зеленые растения и другие организмы, которые не могут самостоятельно готовить пищу и получать питание от зеленых растений, называются гетеротрофами.
Углеводы синтезируются в процессе фотосинтеза. Углерод, водород и кислород являются основными элементами в углеводах, жирах и белках. В дополнение к этим трем элементам растения нуждаются в различных элементах для своего выживания. Их обычно называют минеральными элементами. Они поглощаются корневой системой растений в виде их солей.
Если минералы недоступны растениям, то из-за дефицита определенного элемента появляются специфические симптомы. Существуют методы определения потребности растений в минералах.
Вещества для минерального питания
Большая часть минеральных элементов, присутствующих в почве, поглощается корнями растения. Но не все они являются существенными веществами для минерального питания. Только 17 элементов считаются необходимыми для растений.
Питательные вещества или элементы, необходимые для здорового роста растения называются необходимыми питательными веществами или необходимыми элементами. Корни поглощают около 60 элементов из почвы. Чтобы определить, какие из них являются важными, используются следующие критерии:
- Такой элемент абсолютно необходим для нормального роста и размножения растения и должен быть частью основного метаболита для роста растений.
- Требование к элементу очень специфично, и оно не может быть заменено другим элементом.
- Элемент прямо или косвенно участвует в метаболизме растения.
- При дефиците основного элемента у растения будут проявляться специфические симптомы дефицита, и растение оправится от своих симптомов, если его снабдить дефицитным элементом.
Магний считается важным элементом, потому что он необходим для образования молекулы хлорофилла. Его дефицит вызывает пожелтение листьев.
Основные элементы могут потребоваться в небольших или в больших количествах. Соответственно, они были сгруппированы в две категории в данной таблице.
Требуется в относительно больших количествах, от одного до 10 миллиграммов на грамм.
Примеры: углерод, водород, кислород, фосфор, калий, кальций, магний, азот, сера.
Большинство основных элементов берется из почвы, а некоторые — из атмосферы. В таблице, приведенной ниже, основное внимание уделяется источникам различных основных элементов.
Источники основных элементов
Корни растений проявляют различные изменения в ответ на дефицит питательных веществ, включая ингибирование удлинения первичного корня и увеличение роста и плотности боковых корней и корневых волосков. Эти реакции зависят от вида, генотипа и питательных веществ, но они обобщены на этом рисунке, чтобы продемонстрировать все потенциальные эффекты.
В то время как дефицит питательных веществ может представлять серьезную угрозу продуктивности растений, питательные вещества могут стать токсичными в избытке, что также является проблематичным. Когда некоторые питательные микроэлементы накапливаются в растениях до очень высоких уровней, они способствуют образованию активных форм кислорода, которые могут вызвать обширное повреждение клеток.
Некоторые высокотоксичные элементы, такие как свинец и кадмий, невозможно отличить от основных питательных веществ с помощью систем поглощения питательных веществ в корнях растений, что означает, что в загрязненных почвах токсичные элементы могут попадать в пищевую сеть через эти системы поглощения питательных веществ, что приводит к снижению поглощения основных питательных веществ и значительному снижению роста и качества растений.
Чтобы поддерживать гомеостаз питательных веществ, растения должны регулировать поглощение питательных веществ и должны реагировать на изменения в почве, а также внутри растения. Таким образом, виды растений используют различные стратегии для мобилизации и поглощения питательных веществ, а также хелатирования, транспортировки между различными клетками и органами растения и хранения для достижения гомеостаза питательных веществ всего растения.
Калий
Калий (K) считается макроэлементом для растений и является наиболее распространенным катионом в клетках растений. Калий выполняет ряд важных функций в растениях, включая балансировку зарядов клеточных анионов, активацию ферментов, контроль открытия/закрытия устьиц и служит осмотическим средством для клеточного роста.
Дефицит калия часто встречается у растений, выращенных на песчаных почвах, что приводит к ряду симптомов, включая потемнение листьев, скручивание кончиков листьев и пожелтение (хлороз) листьев, а также снижение роста и плодородия.
Железо
Железо необходимо для роста и развития растений и требуется в качестве кофактора для белков, которые участвуют в ряде важных метаболических процессов, включая фотосинтез и дыхание. Несмотря на то, что железо является четвертым по распространенности элементом в земной коре, оно часто является ограничивающим для растений из-за того, что оно имеет тенденцию образовывать нерастворимые комплексы в аэробных почвах с нейтральным или основным рН.
Считается, что недостаток железа является проблемой для растений на целых 30% почв во всем мире.
У растений с дефицитом железа часто наблюдается межклеточный хлороз, при котором жилки листа остаются зелеными, в то время как области между жилками желтые. Из-за ограниченной растворимости железа во многих почвах растения часто должны сначала мобилизовать железо в ризосфере (область почвы, которая окружает корни и находится под их влиянием), прежде чем транспортировать его в растение.
Методы определения потребности в минералах для растений
Минералы усваиваются растениями в виде раствора. Таким образом, можно выращивать растения в воде, содержащей нужное количество минеральных солей, заботясь о том, чтобы надземные части подвергались воздействию воздуха и света. Этот метод выращивания растений в питательном растворе при полном отсутствии почвы известен как гидропоника/водная культура. Впервые он был продемонстрирован немецким ботаником Юлиусом фон Заксеном в 1980 году.
В экспериментах по выращиванию водных культур саженцы выращивают в воде, содержащей известные питательные вещества в определенной пропорции. Для обеспечения корневой системы достаточным количеством кислорода обычно проводится интенсивное пузырение воздуха. Культуральные растворы могут содержать все необходимые питательные вещества, кроме того, важность которого необходимо определить. Затем растение, растущее в нем, сравнивают с растением, растущим со всеми необходимыми питательными веществами.
Эксперименты по выращиванию водных культур помогают понять:
- какой элемент необходим для нормального роста растения;
- какой элемент не является необходимым и усваивается вместе с другими питательными веществами;
- какое количество каждого минерала является необходимым.
Аэропоника — это еще один метод выращивания растений в среде воздуха/тумана без использования почвы.
Укорененные растения помещают в специальный ящик. Побеги укорененных растений подвергаются воздействию воздуха, а корни находятся внутри коробки с контролируемой компьютером влажной атмосферой. Корни опрыскиваются/запотевают в течение короткого времени гидро-распыленным раствором чистой воды/питательных веществ. Данный метод был разработан недавно. Поскольку растения, выращенные по этой методике, получают очень хороший рост корневых волосков, это очень полезный метод для исследовательских целей. Цитрусовые растения и оливки были успешно выращены с помощью аэропоники.
Значение минерального питания
- Функция балансировки. Некоторые соли или минералы противодействуют вредному воздействию других питательных веществ, таким образом уравновешивая друг друга.
- Поддержание осмотического давления. Несколько минералов клеточного сока присутствуют в органической или неорганической форме для регулирования органического давления клетки.
- Влияние на рН клеточного сока. Различные анионы и катионы оказывают влияние на рН клеточного сока.
- Строение тела растения: Углерод, водород и кислород — это элементы, которые помогают строить тело растения, входя в протоплазму и образуя стенку.
- Катализ биохимической реакции. Некоторые элементы, такие как цинк, магний, кальций и медь, действуют как металлические катализаторы в биохимических реакциях.
- Эффекты токсичности. Некоторые минералы, такие как мышьяк и медь, оказывают токсическое действие на протоплазму при определенных условиях.
Учитель непонятно объясняет предмет?
Источник
Какие минеральные вещества нужны растению и зачем?
В природе все устроено так, что процесс доставки питательных веществ растениям происходит сам собой, однако, во время выращивания растений в искусственных условиях, приходится этот процесс регулировать вручную. Некоторые растения требуют большого количества удобрений, которыми нужно подкармливать их круглый год, другие же будут довольствоваться небольшим количеством и только в какое-то определенное время года.
Любое растение, чтобы оно хорошо развивалось, должно получать в достаточных количествах азот, фосфор, калий, магний, кальций и серу. Кроме того, растениям зачастую требуются и микроэлементы, вроде железа, марганца, меди, молибдена, хлора, цинка и бора. Главное в этом деле соблюдать дозировку, потому что если переборщить, эффект может быть обратным.
Зачем нужны минеральные вещества растениям?
Азот необходим для появления новых побегов и созданию растением хлорофилла. Если данного вещества слишком много, растение будет быстро расти, но при этом структура его станет мягкой и рыхлой.
Фосфорная кислота способствует созреванию плодов, цветков, а также укреплению корневой системы. Если растение находится в период цветения, ему нужно давать побольше фосфора. Если фосфора мало, то цветение замедлится, а листья поменяют цвет на коричневатый, но если его слишком много, то произойдет сбой в обмене веществ.
Калий благоприятно влияет на процесс фотосинтеза и укрепляет иммунитет растений, как против болезней, так и различных вредителей.
Магний ответственен за зеленый цвет листьев, если его мало, то только прожилки на них зеленые, а остальная часть желтоватая.
Сера и Кальций тоже необходимы, но не так сильно стоит заботиться об их дозировках.
Какие виды удобрений бывают?
Обычно на упаковках написано, сколько какого вещества в них содержится, однако, иногда это представлено в несколько закодированном виде. Например, бывает, что на упаковке указана последовательность цифр: 4/5/8 это значит, что именно в такой пропорции содержится азот, фосфор и калий. Такие удобрения называют NPK (Nitrogenium Phosphorus Kali) или комплексными удобрениями. Они хороши для какой-то определенной группы растений.
Натуральные удобрения сразу растения не могут усвоить, потому что для этого еще необходима работа микроорганизмов, которые находятся в земле. Обычно такие удобрения продаются в виде порошка.
Искусственные удобрения, напротив, – легко впитываются растениями, так как представлены в виде растворимых в воде солей.
Прежде всего необходимо понять, что каждому растению требуется свое количество тех или иных веществ, при этом весной это количество одно, а зимой может быть совершенно другим. Если растение довольно молодое или старое, то много удобрять его не нужно. Те земляные смеси, которые продаются в магазинах, уже содержат количество удобрений, рассчитанных на пару месяцев, это стоит учитывать. В принципе стопроцентной гарантии нигде получить нельзя, но дополнительно кормить растения в такой почве следует не раньше, чем через полтора месяца.
Важно помнить следующие моменты:
сухой субстрат очень опасен для корневых волосков;
если вы неуверены, то добавьте поменьше удобрений, не переборщите;
растения чувствуют себя лучше, если их кормить часто, но помалу, чем редко, но большими порциями.
Минеральные вещества необходимы для полноценного роста и развития растения. В небольших количествах нужны бор, марганец железо,
Источник