Минеральное питание растений - Аквафорум

Starcomputer · 15.04.2010, 11:43

Минеральное питание растений включает в себя процессы поглощения минеральных ионов из окружающей среды, их связывание, и транспорт по клеткам и тканям к местам потребления. Основателем учения о минеральном питании растений является немецкий ученый Юстус Либих («Химия в приложении к земледелию и физиологии», 1840).
Минеральные элементы поступают в клетки растений в виде катионов и анионов, в клетке одни элементы участвуют в метаболизме в форме свободных ионов, другие связываются с органическими соединениями не претерпевая изменений, третьи же претерпевают ряд окислительно-восстановительных превращений.
Не смотря на то, что в клетках присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева, лишь некоторые из них действительно необходимы для жизни растений.

Среднее содержание элементов в клетках растений, %:
Кислород – 45, Углерод – 45, Водород – 6
Макроэлементы, %:
Азот – 1,5, Калий – 1,0, Кальций – 0,5, Магний – 0,2, Фосфор - 0,2, Сера – 0,1, Кремний – 0,1
Микроэлементы (в частях на 1 000 000):
Хлор – 100, Железо – 100, Марганец – 50, Бор – 20, Цинк – 20, Натрий – 10, Медь – 6, Никель – 0,1, Молибден – 0,1

Содержание минеральных элементов в различных частях растений различно, максимальное – в листьях, минимальное – в стволах.

Азот.
Этот элемент входит в состав аминокислот, аминов, белков и многих других органических соединений и является самым дефицитным элементом питания. Процессы распада азотистых соединений в клетках растений заканчиваются образованием аммиака, который и является основным элементом азотного питания. Кроме этого растения способны поглощать анионы N03. При недостатке азота замедляется рост растений, ослабляется образование боковых побегов, наблюдается мелколистность. Одно из ранних проявлений дефицита азота – бледно-зеленая окраска листьев, связанная с ослаблением синтеза хлорофилла. Длительное азотное голодание приводит к гидролизу белков и разрушению хлорофилла в старых листьях и его оттоку в молодые. При этом окраска старых листьев становится желтой, коричневой, красной и листья опадают.

Фосфор.
Этот элемент входит в состав нуклеиновых кислот, белков, фосфолипидов, нуклеотидов и т.д. В растительных тканях фосфор присутствует в виде органических соединений и в виде ортофосфорной кислоты и ее солей. Фосфор поглощается в окисленной форме в виде анионов ортофосфатов Н2РО4. В таком виде он включается в состав органических молекул и переходит из одного соединения в другое не претерпевая изменений. Растения наиболее чувствительны к недостатку фосфора на ранних этапах развития. Внешним симптомом недостатка фосфора является сине-зеленый цвет листьев, нередко с пурпурным или бронзовым оттенком. При этом листья становятся мелкими и более узкими, задерживается переход к репродуктивной фазе развития растения. Симптомы при недостатке фосфора похожи на симптомы при дефиците азота, но имеются и отличия. Погибающие листья становятся темными, почти черными, а при недостатке азота – светлыми.
При избытке фосфора нарушается усвоение цинка и железа и появляется межжилковый хлороз.

Калий.
Концентрация калия в клетках растений в 100-1000 раз превышает его содержание в воде. Наибольшее количество калия поглощается растениями в период наращивания вегетативной массы. При недостатке калия листья начинают желтеть с краев, затем их края и верхушки приобретают бурую окраску, на завершающем этапе эти участки отмирают. Дефицит калия тормозит процессы деления и размножения клеток, что приводит к появлению розеточных форм. В растении калий концентрируется в молодых растущих листьях и побегах, в старых листьях происходит его замещение на натрий. Содержится калий в клетках в виде катионов калия. Переизбыток его в аквариумной воде в 3-4 раза выше нормы по моим наблюдениям не приносит вреда растениям.

Кальций.
По отношению к кальцию растения делятся на три вида: кальциефобы, кальциефилы и нейтральные виды. В клетках однодольных растений кальция меньше, чем в клетках двудольных. В растениях калий накапливается в старых листьях в виде нерастворимых солей органических кислот. При недостатке кальция листовые пластинки искривляются и скручиваются, кончики и края листьев сначала белеют, затем чернеют. Корни, листья и отдельные участки стебля сначала загнивают, потом отмирают.

Сера.
Этот элемент поглощается клетками только в окисленной форме - в виде сульфат ионов SO4. В растениях может содержаться в двух формах – окисленной в виде сульфат иона и восстановленной. Как и кальций сера накапливается в старых листьях растений. Внешними симптомами дефицита серы является бледный цвет и желтизна молодых листьев.

Магний.
Особенно много находится в молодых клетках, генеративных органах и запасающих тканях. Около 10-15% магния входит в состав хлорофилла. Эта его функция уникальна, и никакой другой элемент не может заменить магний в молекуле хлорофилла. Участие магния в обмене веществ растительной клетки связано с его способностью регулировать работу части ферментов. В частности он является кофактором, катализирующим цикл Кребса. Недостаток магния в первую очередь сказывается на способности растений усваивать фосфор, поэтому внешние признаки однотипны с фосфорным голоданием. Также внешним признаком является межжилковый хлороз, связанный с появлением пятен и полос светло-зеленого а потом желтого цвета между зелеными жилками листа. Края листовых пластинок приобретают при этом желтый, оранжевый или красный цвет (до темно-красного включительно). Признаки магниевого голодания вначале проявляются на старых листьях, а затем переходят на молодые. Дольше всех держатся участки листа, непосредственно примыкающие к жилкам.

Кремний.
Накапливается в больших количествах в клеточных стенках в виде гидратированных аморфных силикатов. Больше его в растениях, имеющих жесткий стебель.
Железо.
Основная масса железа содержится в хлоропластах в виде фитоферритина. Оно принимает участие в процессе дыхания, восстановлении молекулярного азота и нитратов до аммиака, катализирует начальные этапы синтеза молекулы хлорофилла. Недостаток железа проявляется в пожелтении (хлорозе) листьев и снижении интенсивности окислительно-восстановительных процессов. Усваивается железо растением в виде ионов Fe 2+, которые в воде могут находиться только в виде хелатных соединений. Однако растения в какой-то мере могут восстанавливать Fe 3+ до Fe 2+ на поверхности корней с помощью катализатора Fe-редуктолазы.
При избытке железа затрудняется усвоение фосфора и марганца и могут появляться симптомы нехватки этих элементов.

Медь.
Подобно железу медь участвует в окислительно-восстановительных процессах и образует стабильные комплексы с органическими соединениями. Около 50% меди находится в хлоропластах и сконцентрировано в составе пластоцианина, осуществляющего перенос электронов между фотосистемами II и I. При недостатке меди снижается интенсивность процессов дыхания и фотосинтеза. Начальные симптомы недостатка меди проявляются в темно-зеленой окраске и некротических пятнах на молодых листьях.

Цинк.
Содержится в растениях в виде иона Zn 2+. Входит в состав многих ферментов а также необходим для синтеза аминокислоты триптофтана. При дефиците цинка нарушается фосфорный обмен. Внешне это проявляется в виде задержки роста междоузлий и листьев, мелколистности, розеточности.

Марганец.
Накапливается в листьях и участвует в фотолизе воды. При недостатке марганца резко снижается выделение кислорода при фотосинтезе. Симптомы дефицита марганца проявляются в виде межжилкового хлороза, листья приобретают светло-зеленый, серый или красный оттенок. В отличие от недостатка калия эти симптомы появляются прежде всего у основания листа, а не у краев.

Молибден.
Поступает в клетки в виде аниона MoO4 2- и концентрируется в молодых растущих органах. Его больше в листьях (хлоропласты), чем в корнях или стеблях. Этот элемент часто называют микроэлементом азотного обмена. При недостатке молибдена в растениях накапливается значительное количество нитратов, тормозится рост, деформируются листовые пластины, в листьях появляются дыры, а на краях листьев – перфорация.

Надо сказать, что потребление железа высшими растениями меньше, чем водорослями, однако меди, цинка, марганца и молибдена они потребляют больше.
Содержание железа составляет (мг/кг):
Водоросли – 1 800
Покрытосеменные – 180
Отношение содержания железа к другим металлам в водорослях и высших растениях тоже различно:
Водоросли:
Fe/Cu – 70, Fe/Zn – 20, Fe/Mn – 36, Fe/Mo – 4 000
Растения:
Fe/Cu – 10, Fe/Zn – 40, Fe/Mn – 1, Fe/Mo – 300
Отсюда можно сделать вывод, что причиной нашествия водорослей в аквариуме является не только и не столько наличие большого количества органики, а и отсутствие меди, цинка, марганца, молибдена и кобальта в необходимых количествах (водорослям эти элементы почти не нужны). И при частых заменах воды мы не только избавляемся от лишней органики, но и вносим в воду необходимое количество дефицитных микроэлементов, которые в достаточных количествах находятся в водопроводной воде.

Бор.
Один из наиболее важных микроэлементов для растений. В клетках содержится в свободной форме В(ОН)3 или В(ОН)4-. Его недостаток снижает развитие репродуктивных функций.

Кобальт.
Необходим высшим растениям для фиксации молекулярного азота (не нужен водорослям). В растениях находится в ионной форме или в составе цианокоболамина. Внешние признаки дефицита кобальта повторяют признаки азотного голодания.
Никель.
Близок по своему действию к кобальту.
Хлор.
В высших растениях находится в виде ионов Cl-. Участвует в функциях фотолиза воды и выделения кислорода. Внешние признаки недостатка – увядание и преждевременное старение листьев, трещины на поверхности стебля, подавление процессов деления клеток.

Могу выложить фотки с примерами симптомов недостатков, но своих почти нет, в основном нарытые на просторах инета. Если кто поделится своими - буду чрезвычайно благодарен

Дополнительную инфу (и очень много фоток) можно почитать здесь - Диагностика недостаточности элементов питания культурных растений

sergeycherney · 15.04.2010, 12:23

Выложите пожалуйста фото, я думаю они многим пригодятся.

Tomtit · 15.04.2010, 12:35

А информации по антагонизму микро- макроэлементов не выложите?

shon · 15.04.2010, 12:39

Starcomputer, отличная статья.

Starcomputer · 15.04.2010, 12:57

Цитата:

Допис від Tomtit

А информации по антагонизму микро- макроэлементов не выложите?

Ту что имел - выложил. Может кто еще добавит.

Tomtit · 15.04.2010, 13:15

Сбалансированность химического состава – ochobhoe условие роста и развития растений

Асп. Плиева Е. А., студ. Березова М. Т., к.с.-х.н. Босиева О. И.

Кафедра растениеводства и ботаники.

Горский государственный аграрный университет

На основе экспериментальных данных выявлены антагонистические и синергические взаимоотношения макро- и микроэлементов. Установлено, что Zn и Fe, Сu и N, Сu и Р, Сu и К, Zn и Мn выступают как антагонисты. Такие взаимодействия можно связать со способностью одного элемента ингибировать или стимулировать поглощение других элементов растениями.

Оптимизация минерального питания – актуальная проблема формирования экологических систем земледелия. Взаимодействие химических элементов имеет такое же значение для роста и развития растений, как дефицит и токсичность.

Поглощение химических элементов растениями – процесс, в значительной мере регулируемый организмом в зависимости от физиологических особенностей данного вида. Однако регулирование растениями поглощения элементов имеет место только при питании из уравновешенных растворов, с низким содержанием питательных веществ. В условиях интенсивной химизации эти процессы часто нарушаются, о чем свидетельствует химический состав получаемой растениеводческой продукции. Увеличение концентрации одного из элементов может привести к снижению или увеличению содержания других минеральных компонентов. Повышение уровня минерального питания создает условия, при которых содержание микроэлементов может становиться лимитирующим фактором получения экологически чистой высококачественной продукции.

Взаимодействие элементов, начинающееся во внешней питательной среде – почве, происходит в дальнейшем в процессе поглощения, ближнего и дальнего транспорта, в отдельных звеньях обмена веществ. Конкуренция между ионами в процессе поглощения может проявляться как физико-химическая адсорбция при поступлении и продвижении как по апопласту, так и по симпластическому пути.

Взаимоотношения макро- и микроэлементов в процессах жизнедеятельности растений могут проявляться в виде аддитивности, синергизма, антагонизма. Такие взаимодействия можно связать со способностью одного элемента ингибировать или стимулировать поглощение других элементов растениями. Все эти реакции весьма переменчивы. Они могут происходить внутри клеток, на поверхности мембран, а также в среде, окружающей корни растений.

Нами установлено, что усиленное калийное питание увеличивает соотношение Fe:Zn. Тройная норма фосфора способствовала накоплению Мn в зерне пшеницы. Соответственно, относительное содержание Fe при этом снижается, т.e. в этом случае Zn и Fe выступают как антагонисты.

Относительное содержание Сu снижалось при усилении питания растений азотом, фосфором и калием.

Соотношение Zn:Mn уменьшается под действием тройной нормы фосфора и увеличивается при возрастании нормы азота.

Соотношение Zn:Cu изменяется незначительно при увеличении норм N, Р, К.

Исходя из принципов избирательной поглотительной способности корней и антагонистических взаимоотношений между ионами возможны определенные изменения в соотношениях. Соответственно можно судить об активации окислительно-восстановительных процессов в растениях.

К такому выводу мы пришли, исходя из общеизвестных фактов о том, что Fe входит в состав цитохромоксидазы, каталазы и пероксидазы. Сu является основной частью терминальных оксидаз-полифенолоксидазы и аскорбатоксидазы. Мn катализирует действие аргиназы – фермента, участвующего в процессах образования мочевины в клетках.

Видимо, действие микроэлементов при высоких нормах азотного питания объясняется также регулированием процессов восстановления нитратов до аммиака. Так, Fe и Сu участвуют в восстановлении гипонитрита в гидроксиламин. Дальнейшее преобразование гидроксиламина в аммиак осуществляется при участии Мn.
Список литературы:
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.skgtu.ru/
Источник http://www.bestreferat.ru

Рио-де · 16.04.2010, 14:36

Наблюдал следующее:
Анубиас нана после прополки (в ожидании решения "квартирного вопроса"

) был оставлен в плавающем состоянии (не посажен)
(много кустов - буквально забит весь акв.) на четыре месяца в 35 л.
в акве без рыб и грунта со светом и аэрацией.
Подмена - где-то раз в месяц 50%.
В итоге, молодые листья (у всех кустов) пошли "стеклянные", т.е. абсолютно прозрачными, как из светлозеленого стекла.

(как этот смайлик).
Хотя форма листа нормальная, размер мелковат, больше никаких отклонений у растений. Пожелтения старых листьев нет.
Понятно, что голодание - но всё таки интересно по какой (каким) позиции (-ям). Просмотрел все признаки - этого не нашел.
Подозреваю, что по азоту (как основного макроэлемента), только крайняя степень.
Может кто в курсе? Заранее спасибо.

BЛАДИМИP · 16.04.2010, 15:29

Цитата:

Допис від Рио-де

...на четыре месяца в 35 л.
в акве без рыб и грунта со светом и аэрацией.

Простите меня юный наблюдатель, но зачем Вам аэрация была в том аквариуме?

Рио-де · 16.04.2010, 15:44

Цитата:

Допис від Bactrian

Простите меня юный наблюдатель, но зачем Вам аэрация была в том аквариуме?

Перемешивание слоёв воды для выравнивания, как по
температуре, так по газовому содержанию и исключению застойных зон
и бактериальной пленки.

Аквариум с грелкой.
Более подробно, навскидку, здесь:
"В аквариумах, сильно заросших растениями, может ощущаться недостаток CO2. В природе в большинстве случаев водная поверхность, заросшая растениями, занимает незначительную долю, в результате чего сохраняется благоприятное отношение общей водной поверхности, которая может поглощать CO2, к заросшей растениями поверхности, которая потребляет этот газ. Таким образом, пресноводные аквариумы с густой растительностью могут нуждаться в CO2 в значительно большем количестве, нежели может быть поглощено поверхностью воды."

BЛАДИМИP · 16.04.2010, 16:25

Та не...то вы все перпутали.
Вы просто "выдули в атмосферу" остатки углекислого газа из воды.
Ну и удобрений не добавили...
Организовали такой себе эксперимент на "выживание" при полном отсутствии питания, как немцы в "Бухенвальде"...
Невыжили? ай-я-яй...
Зато теперь есть "наблюдение "
Успехов вам в будущих "наблюдениях"

ПыСы: Можно еще температурку воды нагревателем повысить до 90градусов по цельсию - тогда не надо будет ждать долго...

Рио-де · 16.04.2010, 16:27

Цитата:

Допис від Bactrian

Та не...то вы все перпутали.
Вы просто "выдули в атмосферу" остатки углекислого газа из воды.
Ну и удобрений не добавили...
Организовали такой себе эксперимент на "выживание" при полном отсутствии питания, как немцы в "Бухенвальде"...
Невыжили? ай-я-яй...
Зато теперь есть "наблюдение "
Успехов вам в будущих "наблюдениях"

ПыСы: Можно еще температурку воды нагревателем повысить до 90градусов по цельсию - тогда не надо будет ждать 45 дней...

Понятно. Шо ж тут непонятного.

Дальше дискутировать не стоит.
Скрытый текст

Mysha · 16.04.2010, 17:19

[QUOTE=Starcomputer;973578]Кобальт.
Необходим высшим растениям для фиксации молекулярного азота (не нужен водорослям). В растениях находится в ионной форме или в составе цианокоболамина. Внешние признаки дефицита кобальта повторяют признаки азотного голодания.
Никель.
Близок по своему действию к кобальту.

Из этого следует, что высшие растения могут усваивать газообразный азот!?

Надеюсь Вы не Это имели ввиду. Если так, то вообще непонятно какую роль выполняет кобальт и никель в растениях.
P.S. Кстати, водоросли (сине-зеленые) таки могут усваивать молекулярный азот.

И еще.... раз уж это сообщение - статья, то надо бы ссылки дать. Я не занудствую, просто без ссылок как-то не верится....

Starcomputer · 16.04.2010, 17:40

Цитата:

Допис від Mysha

Из этого следует, что высшие растения могут усваивать газообразный азот!?

Усваивать и фиксировать - разные вещи. Усваивают они только анионы оксида азота или катиона аммиака. Газообразный азот растения не поглощают, насколько я читал.

Про водоросли - чисто мои мысли

Про то, какие элементы в каких процессах учавствуют:
"Физиология растений" С.С. Медведев - учебник для вузов. Но там очень много и очень подробно. Зачем нам знать, что

Цитата:

В составе полисахаридов растительной клеточной стенки нет гексозоаминов, входящих в мукополисахариды животных, хитин членистоногих, а также муреин бактерий.

А вот вывод из этого тот, что азотистые соединения растениями не выделяются, азот полностью реутилизируется и таким образом его приток очень важен для растений.

А ссылку я дал. Другими интернет-источниками не пользовался. Фотки тоже с инета, но об этом сразу было сказано (одна моя есть

).

Mysha · 16.04.2010, 17:58

Цитата:

Допис від Starcomputer

Усваивать и фиксировать - разные вещи. Усваивают они только анионы оксида азота или катиона аммиака. Газообразный азот растения не поглощают, насколько я читал.

анионы оксида азота?? в смысле нитраты?
Разные вещи? - докажите.

Про водоросли - чисто мои мысли

Цитата:

Допис від Starcomputer

Про то, какие элементы в каких процессах учавствуют:
"Физиология растений" С.С. Медведев - учебник для вузов. Но там очень много и очень подробно. А вот вывод из этого тот, что азотистые соединения растениями не выделяются, азот полностью реутилизируется и таким образом его приток очень важен для растений.

Насчет С.С. Медведева - понятно, насчет реутилизации не совсем, почему ре- ? По поводу хитина - все ясно, это, действительно, знать не надо, это само собой разумеется. Зато кое-где есть термины типа кофактор, вот это нам знать трудно, если мы не биохимики!
Ну а в целом - спасибо!

Starcomputer · 16.04.2010, 18:10

Цитата:

Допис від Mysha

анионы оксида азота?? в смысле нитраты?

Насколько я помню школьную химию, то нитраты это соли, а анион оксида это NO3- кислотное основание нитратов.

Цитата:

Допис від Mysha

Разные вещи? - докажите.

Не могу, увы. Но фиксируем мы кусок мяса, а усваиваем то, из чего он состоит.

Цитата:

Допис від Mysha

Зато кое-где есть термины типа кофактор

Кофакторы, это вещества, необходимые для каталитического действия того или иного фермента. Т.е. русским языком вещества, работающие совместно с ферментами.