Фізіологічне значення калію і фосфору

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА КОЦЮБИНСЬКОГО

Індивідуальне навчально-дослідне завдання на тему:

«Фізіологічне значення калію і фосфору»

Виконала Студентка 3 курсу

Природничо-географічного факультету

Групи 3ДХБ Рубін Юлія

Вінниця 2014

План

Вступ

1. Фізіологічна роль калію

1.1 Ознаки дефіциту калію

2. Фізіологічна роль фосфору

2.1 Ознаки дефіциту фосфору

Висновок

Список використаних джерел

калій фосфор рослина живлення

Вступ

Елементарний склад вищих рослин такий: вуглецю -- 45%, кисню -- 42, водню -- 6,5, азоту--1,5 та золи -- 5%.

Живлення рослин цими елементами здійснюється за допомогою двох обумовлених та тісно пов'язаних процесів -- повітряного і кореневого. З по-вітря вони через зелені органи одержують вуглець у вигляді вуглекислого газу. Всі інші елементи надходять через кореневу систему.

У складі рослин виявлено понад 70 елементів, які залежно від кількісного вмісту в рослинах (у процентах від сухої речовини) поділяють на макро- (101 - 102), мікро- (10-3 - 10-5) та ультрамікроелементи (менше 10-5). Але такий розподіл елементів не характеризує їхнього значення у житті рослин, оскільки кожен з них відіграє свою фізіологічну роль і не може бути замінений іншим. Тому нестача або надлишок будь-якого з елементів призводить до порушення життєдіяльності рослин.

Вміст та розподіл макро-, мікро- і ультрамікроелементів в окремих органах різних рослин варіює в широких межах залежно від їх біологічних особливостей, умов вирощування та фізіологічного стану.

Більшість рослин у молодому віці вбирають елементи живлення дуже інтенсивно і в більшій кількості, ніж необхідно в цей період. Відкладені рослиною в запас елементи наприкінці вегетації, переважно в період цвітіння та плодоутворення, частково виділяються через кореневу систему в ґрунт. Тому винос елементів з урожаєм дає зменшене уявлення про їх кількість, дійсно необхідну для росту і розвитку рослин.

1. Фізіологічна роль калію

Калій належать до головних елементів живлення рослин. Функція калію в рослинах, як і інших необхідних для них елементів, строго специфічна. У рослинах калій знаходиться в іонній формі. Калій міститься в основному в цитоплазмі і вакуолях клітин. Близько 80% калію знаходиться в клітинному соку і може легко вимиватися водою, особливо зі старого листя.

У денний час доби, коли в рослинах активно протікають всі біохімічні процеси, калій, утримується в клітинах освітленого рослини. Вночі, коли процеси фотосинтезу припиняються, частина калію може виділятися через коріння, щоб потім, з появою першого сонячного променя, знову поглинається рослиною.

Молоді органи рослин містити калію в 3-5 разів більше, ніж старі, його більше в тих органах і тканинах, де інтенсивно йдуть процеси обміну речовин і ділення клітин. Легка рухливість калію в рослинах обумовлює його реутилізацію шляхом переміщення з старого листя в молоді.

Фізіологічні функції калію вельми різноманітні. Встановлено, що він стимулює нормальний перебіг фотосинтезу, підсилює відтік вуглеводів від пластинок листа в інші органи, а також синтез цукрів.

Калій посилює накопичення моносахаридів в плодових і овочевих культурах, підвищує вміст цукрів у коренеплодах, крохмалю в картоплі, потовщує стінки клітин соломини злакових культур і підвищує стійкість до вилягання хлібів, а у льону і конопель покращує якість волокна.

Сприяючи накопиченню вуглеводів в клітинах рослин, калій збільшує осмотичний тиск клітинного соку і тим самим підвищує холодостійкість і морозостійкість рослин.

Калій поглинається рослинами у вигляді катіонів і, очевидно, в такій формі залишається в клітинах, активізуючи найважливіші біохімічні процеси в клітинах рослини, калій підвищує їх стійкість до різних захворювань, як протягом вегетації, так і в післязбиральний період, значно покращує лежкість плодів і овочів.

Критичний період в споживанні калію рослинами доводиться на перші 15 днів після сходів. Період максимального споживання збігається з періодом інтенсивного приросту біологічної маси.

На відміну від азоту і фосфору, калію більше у вегетативних органах рослин, ніж в репродуктивних. Наприклад, в соломі більшості злаків калію більше майже в два рази, а в стеблах кукурудзи - в 5 разів, ніж в зерні. Тому винесення К2О з нетоварної частиною врожаю, як правило, вище, ніж з товарною (за винятком зернобобових)

Недолік калію викликає безліч порушень обміну речовин у рослин, послаблюється діяльність ряду ферментів, порушується вуглеводний і білковий обмін, підвищується витрати вуглеводів на дихання. У результаті продуктивність рослин падає, якість продукції знижується.

Зовні калійне голодування проявляється в першу чергу на листках нижнього ярусу, вони передчасно жовтіють, починаючи з країв, надалі краю буріють, а потім відмирають і руйнуються, внаслідок чого вони виглядають, як обпечені, це явище отримало назву «крайовий опік». Надмірне калійне живлення рослин також негативно відбивається на їх рості і розвитку. Виявляється воно у виникненні між жилками листя блідих мозаїчних плям, які з часом буріють, а потім листя опадає.

Таким чином, регулюючи рівень калійного живлення рослин, можна значною мірою впливати на їх продуктивність і якість одержуваної продукції.

1.2 Ознаки дефіциту калію

Ознаки нестачі зазвичай помітні бувають в середині вегетації, в період сильного росту рослин. При недоліку калію забарвлення листя блакитнувато-зелена, тьмяна, часто з бронзовим відтінком. Характерна ознака калійного голодування - світла облямівка по всій поверхні листа. Причому пожовтіння починається з верхівки листка і далі вниз між жилок до черешка, а надалі побуріння і відмирання кінчиків і країв листя (крайової «опік» листя). Розвивається бура плямистість особливо ближче до країв. Краї листя закручуються, спостерігається зморшкуватість. Жилки здаються зануреними в тканину листа. Ознаки нестачі у більшої частини рослин насамперед з'являються на більш старих нижніх листках. Стебло тонке, рихле, вилягає. Недолік калію викликає звичайно затримку росту, а також розвитку бутонів або зародкових суцвіть, квітки не утворюються або вони дуже дрібні. При недоліку калію, в клітинах відбувається накопичення аміаку, від чого починається відмирання тканин (листя жовтіє з країв і починають поступово опадати). Ріст рослин різко затримується.

Крім того, при недоліку калію рослини легше піддаються грибковим захворюванням. Тому якщо рослина ослаблено і у нього відсутня стійкість до різних захворювань, а також до несприятливих умов навколишнього середовища, рекомендуються підгодівлі, до складу яких входять калійні сполуки.

Зовнішні ознаки калійного голодування

Найбільш чутливими до нестачі калію є горох, буряк, кукурудза, капуста, картопля. Особливо таке голодування часто спостерігається на торф'яних, піщаних і супіщаних грунтах.

Листя картоплі при калійному голодуванні набувають темно-зеленого кольору. Між жилками з'являються невеликі коричневі плями, які потім зливаються у великі плями буро-червоного або коричневого кольору. Стебло рано чорніє і відмирає, картопля дрібнішає та часто стає грушоподібної форми.

У капусти верх листа жовтіє, відмирає, стає бурим або коричневим. Іноді листя кривляться, головка дрібна, не щільна.

У помідор в першу чергу зморщуються листя. Спочатку на краях з'являється світла окантовка, пізніше лист стає сірим. Краї набувають жовто-зеленого (з бурим до низу) відтінку. Якщо калію не вистачає довше, то лист стає помаранчевим. Плоди неправильної форми, всередині наявні коричневі смуги.

В огірків так само зморщуються листя, стає темно-зеленими з жовтою смугою по краю. Потім він світлішає, окантовка буріє і обсипається, лист скручується вниз. Плід до плодоніжки звужується, а верхівка збільшується.

Листя редису стає темно-зеленими з бурим відтінком по краях.

Цибулеві пір'я набувають сірувато-жовтого або солом'яного кольору. Через деякий час засихають.

У моркви біло-сірий колір нижніх листків, який потім змінюється на бронзовий. Лист закручується, буріє.

У яблунь зазвичай особливо помітні симптоми з другої половини літа. Колір листя жовтувато-зелений, на краях опіки. В подальшому вони скручуються вгору і рано осипаються. Пагони жовтіють, червоніють. Молоді пагони ростуть тонкими, часто засихають. При рясному цвітінні мало плодів. Вони слабо забарвлені, нерівномірно дозрівають, мають поганий смак і не зберігаються. При великій нестачі калію дерево зупиняє ріст і гине.

Не так сильно виражені, але схожі симптоми у вишні, персика, груші, сливи. Основна ознака - опік по краях листя, причому першими хворіють нижні.

У малини калійне голодування спочатку проявляється в появі плям червоно-коричневого кольору (між жилками). Старі листи скручуються, на них видно зони відмирання, лист набуває сірого кольору. Поступово колір стебел змінюється на червоний.

Смородина, аґрус, виноград припиняють ріст. На краях листа червоний опік і вони передчасно опадають.

2. Фізіологічне значення фосфору

Фосфор - другий за важливість елемент мінерального живлення рослин. Поряд із азотом і калієм він часто виступає лімітуючим фактором функціонування екосистем. Фосфор надходить в кореневу систему рослин у вигляді окислених сполук, головним чином залишку ортофосфорної кислоти. Біохімія фосфору обмежується головним чином похідними іона ортофосфату. Фосфати відіграють ключову роль в обміні речовин. Вони служать структурними компонентами фітину, фосфатидів, нуклеїнових кислот, фосфорних ефірів, цукрі. Для нього характерна здатність до утворення найрізноманітніших типів зв'язків з малим і великим енергетичним потенціалом та внутрішня нестабільність зв'язків, що полегшує обмін. Виключно велике значення цього елемента у фотосинтезі та аеробному диханні. Фосфор входить до складу переважно складних органічних сполук.

Більшість сільськогосподарських культур основну кількість фосфору споживають у перший період життя, створюючи певний запас його для по­дальшої реутилізації.

Надлишкове фосфорне живлення може призводити до зниження врожаю внаслідок передчасного розвитку, відмирання листя та раннього достигання.

У природних умовах джерело фосфору для рослин у ґрунті -- його мінеральні сполуки. Доступними для всіх рослин є водорозчинні солі одновалентних катіонів, але у ґрунті їх дуже мало. Обмінно-адсорбційно зв'язані фосфат-аніони також добре за­своюються рослинами. Доступність інших розчинних у слабких кислотах і важкорозчинних сполук фосфору, у вигляді яких переважно і знаходиться він у ґрунті, залежить від властивостей самих рослин і реакції ґрунту.

Унікальною властивістю фосфору є здатність його до фосфорилування клітинних білків за допомогою протеїнкіназ.

Фосфорилювання - дефосфорилювання білків впливає на метаболізм нуклеїнових кислот і ліпідів, клітинну диференціацію та проліферацію, синтез багатьох органічних сполук. Ці процеси відіграють важливу роль у формуванні внутрішньоклітинної сигналізації в усіх живих організмах.

Білок, фосфобілок - це білкові субстрати протеїнкіаназ, в ролі яких можуть бути ферменти, регуляторні білки, переносники іонів, різних метаболітів. В результаті процесів фосфоритування та дефсфорилування змінюється каталітична активність їх, регуляторні та транспортні властивості. Внутрішньоклітинна локалізація різних компонентів. Протеїн фосфатаза - фермент, який забезпечує дефосфорилювання білків. В розробку даної теорії найбільший вклад внесли Е. Сазерленд, який відкрив циклічний АМФ, аденілат-циклазу та фосфодіестеразу циклічного АМФ, та Е. Кребс і Е. Фішер, які відкрили протеїнкінази та протеїн фосфатази. Вона відкриває шлях до пізнання механізму узгодженості в часі, просторі, швидкості та здатності організму реагувати на всі ендо- та екзогенні впливи.

Надійшовши в кореневу систему у вигляді окислених сполук, фосфор при всіх своїх перетворенням зберігає ступінь окисленості. Всі зміни зводяться до фосфорилювання та трансфосфорилування.

Кругообіг фосфору в природі нескладний: фосфор органічних решток та гумусу мінералізується грунтовими мікроорганізмами, значна частина його на кінцевому етапі потрапляє в осадові породи.

У клітинному соку накопичуються мінеральні фосфати. Вони утворюють буферні розчини, які регулюють кислотність його. До 50% фосфорної кислоти залишається в рослині в іонній формі. Фосфор відіграє виключно важливу роль в обміні жирів, вуглеводів, білків, в процесах дихання і фотосинтезу.

В процесі використання фосфору рослиною чітко виділяється два періоди. Перший - початок проростання насіння. Про тісний взаємозв'язок сполук фосфору з процесами росту свідчить той факт, що завжди відбувається концентрація фосфору в ростучих тканинах кінчика кореня та пагонів. Максимальне надходження фосфатів спостерігається при рН 4-6.

Характерно, що іон фосфорної кислоти вже через 5-7 хвилин після над ходження в кореневу систему виявляється включеним в цілий ряд органічних сполук.

Другий період охоплює час достигання насіння. Основна запасна форма фосфору у рослин - фітин.

Фосфор здатний до повторної реутилізації його рослиною. Радіоізотопний метод дозволяє встановити не дише темпи повторного використання фосфору, а й участь різних органів у кругообігу елемента. Доведено, що навіть найвіддаленіші органи, де є меристематичні тканини, є місцем надходження фосфору. Відтік найчастіше відбувається зі старіючих листкових пластинок.

Встановлена можливість використання фосфору органічних сполук грунту за участю позаклітинних фосфатаз рослин. Одним із резервів збільшення доступності та рухомості фосфору в грунті є мікориза.

Різні види рослин в різній мірі залежать від мікоризи. Гіфи мікоризних грибів поширюються на кілька сантиметрів від кожного залежного ними кореня, збільшуючи тим самим об'єм ефективного використання грунту. Крім збільшення поглинальної поверхні кореня значення мікоризних грибів заклечається ще в здатності їх добувати фосфор.

2.1 Ознаки дефіциту фосфору

Зовні нестача фосфору проявляється у відставанні в рості й розвитку, появі пурпурового, багряного та фіолетового відтінків у забарвленні нижніх листків, їх скручуванні та передчасному засиханні, затримці достигання, зниженні врожаю і погіршенні його якості.

У плодових дерев при нестачі фосфору верхні листки стають темно-зеленими, нижні - бронзовими, жилки темніють, ділянки між жилками зморщуються й світлішають. Листя, пагони, молоді гілки з причини фосфорного голодування набувають антоціанового кольору (колір осіннього листя).

Капуста при нестачі фосфору має темно-зелений колір, що переходить у фіолетовий. Це з'являється спочатку на жилках, а потім, починаючи з верху листа, розширюється на всю поверхню. При невеликій нестачі фосфору головка капусти не змінює колір.

Помідори дуже сильно реагують на брак фосфору. Перші ознаки - поява на нижній стороні листа лілового забарвлення. Пізніше, вся рослина стає червоно -фіолетовою. Якщо голодування невелике, то відтінок з'являється тільки на нижній стороні листа і він закручується злегка вгору. Плоди дрібнішають, довго не розвиваються.

На верхній стороні листя огірків ворсинки набувають лілового відтінку. Старе листя уражається хлорозом.

У цибулі через дефіцит фосфору кінчики старого листя в'януть, засихають. Може з'явитися плямистість жовтого, бурого кольорів.

У картоплі нижнє листя закручується вгору, стає темно-коричневими. Решта листя та стебла темно-зелені. Кут відходження листя гострий. Бічні гілки слабкі, цвітіння затримується. На м'якоті картоплі утворюються бурі плями.

У буряка, при нестачі фосфору, листя темно-зелене з блакитним відтінком, а при великій недостачі- краї стають темно-коричневими і відмирають. Лист після відмирання краю закручується вгору. Черешок відгинається.

У яблуні, сливи, груші, абрикоси, вишні послаблюється ріст пагонів, листя, коріння, погіршується формування бруньок, знижується врожайність. Лист дрібніє, набуває зеленувато-синього кольору, іноді з пурпурним відтінком і відходить від пагона під гострим кутом. Черешки та жилки стають червонуватими. Листя рано опадає. Плоди дрібні, поганого смаку.

У смородини нижнє листя недорозвивається, до кінця літа набуває бронзовий колір, на пагонах мало листя.

Малина при фосфорному голодуванні формує дрібне, іноді закручене, листя. Їх колір змінюється від темно-зеленого до мідно-червоного. На старих листках з'являються некротичні плями, потім лист відмирає.

Висновок

Калій разом із фосфором належить до головних елементів живлення рослин.

З усіх елементів мінерального живлення рослин калій виділяється як катіон, який надає сильний вплив на показники якості.

Калію більше у вегетативних органах рослин, ніж у репродуктивних.

Надмірне калійне живлення рослин також негативно відбивається на їх рості та розвитку. Проявляється воно у виникненні між жилками листя блідих мозаїчних плям, які з часом буріють, а потім листя опадає.

Джерелом фосфору для рослин є фосфати ґрунту, головним чином фосфат кальцію Са3(РО4)2. Рослини асимілюють також фосфор у вигляді фосфат-іона безпосередньо з грунту або води; Загальний вміст фосфору (Р2О5) в рослинах змінюється в межах 0,2-1,5 %.

Список використаних джерел

1. Медведев С.С. Физиология растений. Санкт - Петербург.: Издат. Санкт - Петербургск. ун-та, 2004, 335 с.

2. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. М.: Колос, 1968, С. 494.

3. Злобін Ю.А. Курс фізіології та біохімії рослин. Суми.: ВТД» Університетська книга», 2004. 464 с.

4. П., Козловский Т. Физиология древесных растений. М.: Гослесбумиздат, 1963. 627 с.

5. Н.Н., Тернавский А.И. Корневое питание растений. К. Вища школа, 1989. 202 с.

6. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. М.: Агропромиздат, 1977. 235 с.

7. Коць С.Я., Петерсон Н.В. Мінеральні елементи і добрива в живленні рослин”. К.:Логос. 2005. С.150.

8. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, 1974. С. 324.

9. Трешоу М. Загрязнение воздуха и жизнь растений. М. Мир, 1988. 234 с.

10. Терек О.І. Ріст рослин. Львів.: Вид.центр ЛНУ ім. І.Франка, 2007. 248 с.

11. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л.: Колос, 1972. 456 с.

12. Гавриленко В.Ф.,Ладыгина М.Е.,Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. Фотосинтез. Дыхание. Учебное пособие. М., "Высшая школа", 1975. 392 с.

Размещено на Allbest.ru