Роль азота питании растений

45. Физиологическая роль азота, его содержание в растениях и вынос урожаями сельскохозяйственных культур. Источники азотного питания растений.

Азот важнейший элемент питания имеющий исключительное значение. Прянишников отмечал, что главным условием определяющим величину урожая в разные эпохи была степень обеспеченности с/х растений азотом. Проблема азота в земледелии и в настоящее время остается основной, несмотря на то что он составляет 78% атмосферного воздуха и над каждым гектаром земной поверхности содержится 70 тыс тонн азота. Как правило именно азот находится в минимуме и лимитирует урожайность с/х культур.

Физиологическая роль азота.

Азот входит в состав многих органических соединений, важнейшими из которых являются аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеазы, хлорофилл, кроме того азот содержат фосфатиды, витамины, АТФ, алкалоиды и др.

Содержание азота в растениях и вынос урожаями сельскохозяйственных культур.

Содержание азота в растении в среднем составляет 1,5 % от массы сухого вещества и как правило варьирует от 0,5 до 5%, в зависимости от вида, возраста, органа, условий минерального питания и т.д.

Пример: в семенах бобовых содержится значительно больше N (4-5%), чем в зерне злаковых (2-3%). Высокое содержание азота отмечается в вегетативной массе молодых растений. (Зерновые в фазу кущения 5-6% N), в дальнейшем интенсивное развитие растения вызывает снижение содержания азота, следовательно ростового разбавления т.к. темпы накопления органических веществ опережают темпы поступления азота. Причем молодые органы содержат больше азота, чем старые, а листья больше чем стебли. В более поздние фазы развития азотсодержащие соединения перемещаются из вегетативных органов в продуктивные. Поэтому перед уборкой в соломе содержится значительно меньше азота чем в зерне (0,45-0,65%). Содержание азота прямо пропорционально связано с содержанием минерального азота. Чем лучше обеспечена почва азотам, тем выше содержание азота в растении.

Вынос азота в среднем составляет 50-150 кг с га и зависит от уровня урожайности и содержания азота в растении, чем больше урожайность и содержание азота в растении тем выше вынос. Бобовые при одинаковой величине урожайности будут выносить больше азота т.к. характеризуются более высоким содержанием азота в единице продукции. Пример: озимая рожь выносит 25 кг/га, горох – 66 кг/га.

Источники азотного питания растений.

Основной источник азота – минеральные соединения, прежде всего соли NH3 и НNO3. Обе формы равноценны для растения. Однако нитраты лучше поступают в растение при рН=5, а аммоний при рН=7, что объясняется явлением антагонизма. Некоторое количество азота в растение может поступать в виде солей азотистой кислоты – нитритов, кроме того растения способны усваивать водорастворимые азотсодержащие органические вещества (аминокислоты, амиды, витамины и др.) тем не менее природных условиях NO2 и органические соединения практически не участвуют в питании.

Бобовые культуры кроме того обладают способностью ассимилировать азот атмосферы с помощью клубеньковых бактерий. Фиксация азота заключается в восстановлении N2 до NH3, под действием фермента нитрогеназа активируемого Fe и Mo.

Фиксация наиболее активно протекает при:

— нейтральной реакции среды

— наличии специфической расы бактерий

— недостатке минеральных форм азота

— обеспеченности P, K, Ca, Fe, Mo, Co.

В неблагоприятных условиях для азотфиксации бобовые культуры переходят к питанию минеральным азотом почвы.

Источник

1)Физиологическая роль азота, особенности питания растений нитратными и аммонийными солями.

Исследованиями Д. Н. Прянишникова и его учеников показано, что аммиачный и нитратный азот при определенном сочетании внешних и внутренних условий могут быть равноценными источниками азота для растения. Однако при некоторых условиях лучшим источником азота может быть NH4+, а при других условиях — NO3-.

Отношение растений к аммиачному и нитратному азоту зависит от ряда факторов: реакции среды, наличия в ней сопутствующих катионов, анионов и зольных элементов (фосфора, серы, калия, микроэлементов), от концентрации в растворе кальция, магния, аммонийных и нитратных солей, а также от обеспеченности растений углеводами. При нейтральной реакции аммиачные соли усваиваются растениями лучше, а при кислой — хуже, чем нитратные. Большое влияние на поглощение растениями аммиачного или нитратного азота оказывает концентрация сопутствующих катионов и анионов. При аммиачном питании положительно влияет на урожай увеличение в питательном субстрате концентрации кальция, магния и калия, а при нитратном питании важное значение имеет достаточное обеспечение растений фосфором и молибденом. При недостатке молибдена задерживается восстановление нитратов до аммиака и происходит накопление их в тканях растения. Усвоение аммиачного азота растениями в сильной степени зависит также от внутренних условий в самих растениях, от обеспеченности их углеводами. При недостатке углеводов мало образуется и органических кислот, в частности альфа-кетокислот, играющих роль акцепторов для связывания аммиака. Для развития листовой поверхности растению в начале жизни необходимо усиленное питание азотом. Но избыток аммиачного азота во время прорастания семян, бедных углеводами (например, свекла), или в фазе еще плохо ассимилирующих проростков может оказать отрицательное действие. Аммиачный азот в этом случае не полностью используется растением, накапливается в тканях, вызывая «аммиачное отравление». При нитратном питании этого не происходит. Растения, особенно в молодом возрасте и имеющие мало углеводов в семенах, хуже переносят повышенное содержание в растворе аммиачных солей, чем повышенную концентрацию нитратов.

Отрицательное влияние избыточной концентрации аммиачного азота в растворе наиболее вероятно при внесении азотных удобрений в рядки при посеве. Поэтому для припосевного внесения лучше нитратная, чем аммиачная форма удобрения.

2)Калий, кальций и магний, их роль, усвояемые формы, поглощение и распределение в растении. Внешние признаки недостатка этих элементов.

Калий, кальций и магний усваиваются из любых растворимых солей, анионы которых не обладают токсическим действием. Доступными они являются и находясь в поглощенном состоянии, т. е. связанные с каким-нибудь нерастворимым веществом, обладающим ясно отраженными кислотными свойствами. Попав в растения, калий и кальций в своей массе не претерпевают никаких химических превращений, но они необходимы для питания. Их нельзя заменить другими элементами, как нельзя ничем заменить азот, фосфор и серу.

Основная физиологическая роль калия, кальция и магния, вернее их ионов, состоит в том, что, адсорбируясь на поверхности коллоидных частиц протоплазмы, они создают вокруг них определенные электростатические силы. Эти силы играют немаловажную роль в создании структуры живого вещества, без которой не могут происходить ни согласованная деятельность ферментов, ни синтез клеточных веществ. Ионьи удерживают вокруг себя различное количество молекул воды, в результате чего объем иона является неодинаковым. Неодинаковы и силы, удерживающие ион на поверхности коллоидной частицы. Ион кальция имеет наименьший объем — он с большей силой удерживается на поверхности коллоидов. Ион калия имеет наибольший объем, в силу чего образует менее стойкие адсорбционные связи и может быть вытеснен ионом кальция. Ион магния занимает промежуточное положение.

Поскольку, адсорбируясь, ионы стремятся удержать свою водяную оболочку, то они определяют оводненность и водоудержи-вающую силу коллоидов. При наличии калия водоудерживаю-щая способность ткани увеличивается, при наличии кальция — понижается. Таким образом, решающим в создании определенных внутренних структур является соотношение катионов, а не только их абсолютное содержание.

Симптомы недостаточности минерального питания растений можно разделить на две большие группы:

I. Первую группу составляют главным образом симптомы, проявляющиеся на старых листьях растения. К ним относятся симптомы недостатка азота, фосфора, калия и магния. Очевидно, при нехватке указанных элементов они перемещаются в растении из более старых частей в молодые растущие части, на которых не развиваются признаки голодания.

II. Вторую группу составляют симптомы, проявляющиеся на точках роста и молодых листочках. Симптомы этой группы характерны для недостатка кальция, бора, серы, железа, меди и марганца. Эти элементы, по-видимому, не способны перемещаться из одной части растения в другую. Следовательно, если в воде и грунте нет достаточного количества перечисленных элементов, то молодые растущие части не получают необходимого питания, в результате чего они заболевают и погибают.

Приступая к определению причины нарушения питания растений, следует прежде всего обратить внимание на то, в какой части растения проявляются аномалии, определяя, таким образом, группу симптомов. Симптомы первой группы, которые обнаруживаются главным образом на старых листьях, могут быть разбиты на две подгруппы:

1) в большей или меньшей степени общими, затрагивающими лист целиком (недостаток азота и фосфора);

2) или же носить лишь местный характер (недостаток магния и калия).

Вторая группа симптомов, проявляющихся на молодых листочках или точках роста растения, может быть разбита на три подгруппы, которые характеризуются:

1) появлением хлороза, или потерей молодыми листьями зеленой окраски без последующей гибели верхушечной почки, что указывает на недостаток железа, серы либо марганца;

2) гибелью верхушечной почки, сопровождающейся потерей ее листьями зеленой окраски, что указывает на недостаток кальция либо бора;

3) постоянным увяданием верхних листьев, что указывает на недостаток меди.

Ниже описаны симптомы, проявляющиеся вследствие недостатка минеральных веществ, для каждого элемента отдельно.

Наблюдается пожелтение, а в дальнейшем побурение и отмирание кончиков и краев листьев. Развивается бурая пятнистость особенно ближе к краям. Края листьев закручиваются, наблюдается морщинистость. Жилки кажутся погруженными в ткань листа. Признаки недостатка у большей части растений прежде всего появляются на более старых нижних листьях.

Признаки недостатка появляются прежде всего на молодых листьях. Листья бывают хлоротичные, искривленные, края их закручиваются кверху. Края листьев неправильной формы, на них может обнаруживаться опаленность бурого цвета. Наблюдается повреждение и отмирание верхушечных почек.

Между жилками появляются пятна белого или бледно-желтого цвета. При этом крупные жилки и прилегающие к ним участки листа остаются зелеными. Кончики листьев и края загибаются, в результате чего листья куполообразно выгибаются, края листьев морщинятся и постепенно отмирают. Признаки недостатка появляются и распространяются от нижних листьев к верхним.

Источник