содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

4.

Воздушное и корневое питание растений. Воздушное питание

На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО₂.

            При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:

6 СО₂+6Н₂О+ 2874 кДж ®С₆ Н₁₂ O₆ +6 O₂

            Из простых углеводов в растениях образуются более сложные органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов. На образование органических веществ затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания.

            Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания.

            При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО₂. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО₂. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений.

Корневое питание

Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов). Азот может поглощаться в виде аниона NO₃^- и катиона NH₄⁺ (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера — в виде анионов фосфорной и серной кислот — Н₂РО₄^- и SO₄^2-, калий, кальций, магний, натрий, железо — в виде катионов К⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, а микроэлементы — в виде соответствующих анионов или катионов.

            Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.

5. Роль отечественных ученых (М.В. Ломоносова, А.Н. Энгельгардта,   Д.Н. Прянишникова, К.А. Тимирязева) в развитии агрохимии.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) был родоначальником естествознания в России. Ломоносов первым высказал научные предположения о происхождении гумуса, чернозема. Он считал, что в естественных условиях при образовании гумуса происходят те же процессы, что и в культурных почвах при разложении в них навоза и образовании пахотных земель.

            Андрей Тимофеевич Болотов (1738-1833). Много внимания уделял местным удобрениям - навозу, навозной жиже, золе и извести. Он писал, что земли во многих местах без навоза не могут дать хороших урожаев, а навоза в хозяйстве мало, так как мало скота из-за недостатка кормов, а чтобы иметь их больше, надо иметь удобрения.

            Иван Михайлович Комов (1750-1792) в 1789 г. опубликовал книгу «О земледелии», которая в тот период имела исключительное значение. В ней он изложил научные основы земледелия. По его мнению, прежде чем «давать правила, как каждую землю удобрять и как какое растение сеять, надобно показать начала и источники, откуда оные правила истекают».

            Александр Николаевич Энгельгардт (1832-1893), профессор химии Петербургского земледельческого института. А. Н. Энгельгардт провел широкие исследования по использованию фосфоритов на удобрение, обследовал залежи фосфоритов в Курской, Смоленской, Орловской и Воронежской губерниях. В результате его деятельности и общего увлечения применением минеральных удобрений в России началась разработка залежей фосфоритов, а в 1868-1869 гг. начали работать первые туковые заводы по размолу фосфоритной муки.

            Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920). Его положения о возврате в почву уносимых с урожаем недостающих в ней питательных веществ и о зависимости урожая от питательного вещества, находящегося в минимуме, К.А. Тимирязев считал основным законом. Главные пути повышения продуктивности земледелия он видел в клеверосеянии и применении минеральных удобрений. К.А. Тимирязев придавал большое значение биологическому синтезу азота бобовыми.

            Дмитрий Николаевич Прянишников (1865-1948) - основоположник советской агрохимии - обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений и дал исчерпывающие рекомендации по производству и применению аммиачных удобрений. Д.Н. Прянишникову принадлежит заслуга глубокого обоснования условий эффективного применения фосфоритов на кислых почвах, положения о возрастающем плодородии почв, об использовании азота атмосферы биологическим путем в сочетании с азотом минеральных удобрений.

6. Современные представления о поступлении питательных веществ в  растении.

В последние годы сложилось представление о том, что питательные вещества поступают в корень в основном в виде ионов с обязательным их переходом через плазмалемму клетки. Этот переход может быть пассивным, т.е. по электрохимическому градиенту, и активным, или против электрохимического градиента. Наибольшее значение имеет механизм активного транспорта ионов через фосфолипидную мембрану. Ион преодолевает мембрану не в свободном виде, а в виде комплекса с молекулой переносчика. На внутренней стороне мембраны комплекс диссоциирует, освобождая ион внутри клетки. Перенос ионов внутрь клеток может осуществляться с помощью переносчиков различного типа.

            Движущей силой транспорта с участием переносчика может быть либо химический градиент вещества, как и в случае пассивного переноса, либо электрохимический потенциал. Процесс называется облегченной диффузией. Функционирование системы с облегченной диффузией в итоге должно привести к выравниванию градиентов, к установлению равновесия в системе. По механизму облегченной диффузии вещества передвигаются по градиенту концентрации, но с высокой скоростью.

            Установлено наличие двух систем переноса ионов. Первая система имеет более высокую избирательную способность; она, как правило, функционирует в естественных условиях при низкой внешней концентрации ионов. Повышение концентрации ионов во внешнем растворе вызывает быстрое насыщение первой системы; дополнительно к ней вступает в действие вторая, менее селективная система, обладающая меньшим сродством к ионам. Переносчиками могут быть белковые глобулы диаметром, превышающим толщину клеточной мембраны. В этом случае движения глобулы вокруг своей оси обеспечивают перенос ионов с наружной стороны мембраны во внутреннюю.

            Активный транспорт ионов в клетки осуществляется за счет специальных ферментов АТФ-аз по механизму, называемому ионным насосом. Задачей ионного насоса является поддержание внутри клетки постоянного ионного состава. Ответственные за функционирование калий-натриевого насоса — транспортные АТФ-азы, требующие присутствия Mg2+ и дополнительно активируемые ионами К* и Na. В настоящее время существование растительной транспортной калиево-натриевой АТФ-азы доказано. Этот специфический фермент осуществляет выкачивание из клеток ионов Na+ и вхождение ионов К⁺. Имеется еще и протонный насос, выкачивающий из клеток ионы Н+, что создает отрицательный заряд клеток.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..