Необходимые растению макроэлементы, их усвояемые соединения. Изменение химического состава сельскохозяйственных растений под влиянием почвенно-климатических условий. Влияние температуры на рост и развитие растений

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Необходимые растению макроэлементы, их усвояемые соединения

Макроэлементы - это химические элементы, которые растения усваивают в больших количествах. Содержание таких веществ в растениях варьирует от сотых долей процента до нескольких десятков процентов.

Азот. На азот приходится около 1,5% сухой массы растения. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, липидных компонентов мембран, хлорофилла, витаминов и других жизненно важных соединений.

Основные усвояемые формы азота - ионы нитрата (NO) и аммония (NH).

Недостаток азота в растениях тормозит их рост. Это выражается не только в низкорослости и слабом кущении, но и в мелколистности, снижения ветвления корней. Соотношение массы корней и надземной системы может увеличиваться. Это приводит к уменьшению площади фотосинтетического аппарата и сокращению периода вегетативного роста, что снижает фотосинтетический потенциал и продуктивность посева.

Недостаток азота вызывает также серьезные нарушения энергетического обмена. Растения хуже используют энергию света, т.к. снижается интенсивность фотосинтеза, раньше наступает световое насыщение. Интенсивность дыхания растений может возрастать, но уменьшаются сопряженность окисления с фосфорилированием и выработка АТФ. Кроме того, энергетические затраты на поддержание структуры цитоплазмы возрастают. Все это приводит к снижению урожайности.

Наконец, азотное голодание влияет на водный режим растения. Недостаток азота снижает водоудерживающую способность растительных тканей, т.к. уменьшается количество коллоидно-связанной воды и водоотдача возрастает. Поэтому низкий уровень азотного питания не только снижает урожай, но и уменьшает эффективность использования воды посевом.

Фосфор. Содержание его составляет 0,2-1,2% сухой массы растения. Фосфор поглощается и функционирует только в окисленной форме в виде остатка ортофосфорной кислоты. Собственно весь фосфорный обмен сводится к присоединению (фосфорилированию) и отдаче остатка фосфорной кислоты. Фосфор - обязательный компонент таких важных соединений, как нуклеиновые кислоты, фосфопротеиды, фосфолипиды, фосфорные эфиры сахаров, нуклеотиды, участвующие в энергетическом обмене (АТФ, НАД, НАДФ, ФАД), витамины.

При недостатке фосфора задерживаются рост, закладка цветочных органов, формирование плодов, происходят серьезные нарушения биосинтетических процессов, функционирования мембран, энергетического обмена.

Сера. Cодержание серы в растительных тканях составляет 0,2-1% сухой массы. Сера тоже поступает в растение в окисленной форме (SO). Но в органические соединения сера входит только в восстановленном виде в составе сульфгидрильных групп (-SH) и дисульфидных связей (-S-S-). Восстановление сульфата происходит преимущественно в листьях.

Сера - компонентом белков, витаминов (тиамина, липоевой кислоты, биотина), фотонцидов лука и чеснока, горчичных масел. Важнейшая функция серы в белках - участие дисульфидных связей в стабилизации трехмерной структуры (спираль и глобула) и образовании связей с коферментами.

Недостаточное снабжение растений серой тормозит белковый синтез, снижает фотосинтез и скорость роста, особенно надземной части растения.

Калий. Содержание калия в растениях составляет около 1% сухой массы. В растительных тканях его гораздо больше, чем др. элементов, хотя К не входит ни в одно органическое соединение. Он присутствует в основном в ионной форме (K ) , причем легкоподвижен. Установлено, что К вместе с Са регулирует вязкость цитоплазмы. Функционирование калия связано в основном с его транспортом: перераспределение калия между замыкающими и сопутствующими клетками лежит в основе устьичных движений; асимметричное распределение калия на мембране обеспечивает генерацию биотоков в растении; транспорт углеводов и сахаронакопление в свекле и сочных плодах также зависят от перемещения калия. Калий обепечивает осмотическое поступление воды в клетку, является активатором многих ферментных систем. Он необходим для включения фосфата в органические соединения, синтеза белков и полисахаридов.

Снабжение калием особенно важно для молодых, активно растущих органов и тканей. Недостаток калия снижает продуктивность фотосинтеза (за счет уменьшения оттока ассимилятов из листьев).

Кальций. Содержание его составляет 0,2% сухой массы растения. Он поступает в растение в виде ионов Ca2+.

В растительных клетках большое количество кальция связано с пектиновыми веществами клеточной стенки. При его недостатке клеточные стенки ослизняются.

Ионы кальция играют важную роль в стабилизации структуры мембран, биоэлектрических явлениях. Ограничивая поступление др. ионов в растения, кальций устраняет токсическое действие избыточных концентраций ионов аммония, алюминия, марганца, железа, повышает устойчивость к засолению, снижает кислотность почвы. Кальций активизирует ряд ферментных систем клетки, например дегидрогеназ, гидролаз и фосфатаз.

При недостатке кальция в первую очередь страдают меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются клеточные стенки, в результате возникают многоядерные клетки. Прекращается образование боковых корней и корневых волосков, происходит ослизнение и загнивание корней.

Магний. Содержание магния составляет около 0,2% сухой массы. Особенно много магния в молодых растущих частях растения и в генеративных органах. Магний поступает в растение в виде ионов Mg2+ и в отличие от кальция обладает сравнительно высокой подвижностью. Около 10-12 % магния входит в состав хлорофилла. Магний - активатор ряда ферментов: РДФ-карбоксилазы, ферментов цикла Кребса, спиртового и молочно-кислого брожения, ДНК- и РНК-полимеразы . Магний необходим для формирования рибосом. Он усиливает образование эфирных масел, каучуков.

Недостаток магния ограничивает синтез хлорофилла, нарушает формирование пластид: граны слипаются. Разрываются ламеллы стромы, просветляется матрикс хлоропластов, что приводит к хлорозу и некрозу листьев.

2. Изменение химического состава сельскохозяйственных растений под влиянием почвенно-климатических условий

В нашей стране корма и сельскохозяйственные культуры производят в крайне разнообразных природных и хозяйственных условиях, и поэтому необходимо знать эколого-географические и технологические факторы, определяющие питательность выращиваемых культур не только для рациональной организации кормопроизводства, но и для правильного использования кормов в животноводстве.

В питании сельскохозяйственных животных в основном используют корма растительного происхождения. Химический состав и питательность кормов зависят от почвенных и климатических условий, вида сорта растений, системы агротехники, норм внесения удобрений, сроков и способов уборки, методов консервирования, условий хранения и технологии подготовки к скармливанию.

Почвенные условия. Потребность в питательных веществах различных видов растений и способность использовать их из почвенных растворов неодинаковы. Урожай и химический состав растений тесно связаны с плодородием почвы, то есть с ее возможностью наиболее полно удовлетворять потребности растений в питательных веществах в процессе вегетации. Плодородие почвы зависит не только от природных ее свойств, но и от способов и приемов возделывания. Плодородная почва должна не только содержать достаточное количество растворенных питательных веществ, но и обеспечивать наиболее эффективное использование растениями поступающих в нее питательных веществ в виде удобрений и влаги при орошении.

Климатические условия. Сумма эффективных температур, количество осадков по сезонам года, продолжительность вегетационного периода, инсоляция оказывают влияние на поступление питательных веществ с почвенным раствором, на фотосинтетические процессы, что в конечном счете сказывается на урожаях и концентрации органических и минеральных веществ в растениях.

Химический состав растений зависит и от продолжительности солнечной инсоляции. Например, в горных районах растения южных склонов богаче протеином и каротином, чем те же виды, выращенные на северных склонах.

Удобрения. Урожаи и химический состав большинства сельскохозяйственных культур могут быть изменены известкованием кислых почв, внесением органических и минеральных удобрений.

Минеральный состав растений в первую очередь зависит от наличия и доступности отдельных элементов в почве. Внесение различных доз минеральных удобрений сопровождается изменением содержания макроэлементов в растении, в частности увеличением концентрации в сухом веществе фосфора и калия и снижением содержания кальция и магния.

Агротехника влияет на количество и питательную ценность сельскохозяйственных культур. В системе агротехнических мероприятий по защите растений все шире используют химические средства. Некоторые из этих соединений могут накапливаться в растениях, а животные, поедающие такие корма -- кумулировать эти вещества в своем организме или выделять их с продукцией.

Фаза вегетации растений оказывает существенное влияние на химический состав культуры. В растениях в начальную фазу вегетации по сравнению с более поздней всегда содержится больше воды, протеина, безазотистых экстрактивных веществ и меньше клетчатки; сухое вещество такого корма лучше переваривается.

Способы заготовки оказывают заметное влияние на питательную ценность выращенных культур. Например, при механизированной уборке различных корне­клубнеплодов могут наблюдаться механические повреждения. Разные способы заготовки сена дают неодинаковые результаты. Например, в сене, заготовленном с помощью активного вентилирования, сохраняется больше питательных веществ, чем в сене из такой же травы, высушенной в поле.

Значительные потери безазотистых экстрактивных веществ и протеина могут происходить при высушивании отходов технических производств, при силосовании и сенажировании.

В почве при выращивании растений происходят одновременно два противоположных процесса: синтез, накопление органического вещества, и его разрушение. Интенсивностью обоих процессов, их соотношением определяются конечные результаты, по которым оценивают влияние данной культуры на почву. Если конечный результат положительный, за культурой признаются свойства улучшать плодородие почвы и наоборот. Между тем на процесс разрушения органического вещества влияют не столько сами культуры, сколько приемы их возделывания.

3. Влияние температуры на рост и развитие растений

сельскохозяйственный дисульфидный питательный азотный

Рост растений возможен в сравнительно широких температурных границах. Растения ранневесенней флоры растут при температуре даже несколько ниже 0°С. Есть растения, для которых верхняя температурная граница роста несколько превышает 50°С. Для каждого вида растения в зависимости от его особенностей и, главным образом, от географического происхождения характерны определенные температурные границы, в которых возможно протекание ростовых процессов. Различают три кардинальные температурные точки: минимальная температура, при которой рост только начинается, оптимальная -- наиболее благоприятная для ростовых процессов, и максимальная, при которой рост прекращается. Данные таблицы 7 показывают, что растения сильнее всего различаются по минимальной температуре, при которой рост начинается. Оптимальные и особенно максимальные температуры для роста различных культур очень близки. С повышением температуры от минимальной до оптимальной скорость роста резко возрастает. В области более низких температур наблюдается более быстрый подъем темпов роста при повышении температуры. Сказанное хорошо видно из данных по изменению температурного коэффициента в разных интервалах температуры. Так, скорость роста проростков гороха при повышении температуры от 0 до 10°С возрастает в 9 раз, от 10 до 20°С -- в 2,5 раза, а от 20 до 30°С -- всего в 1,9 раза. Оптимальные температуры могут быть неодинаковыми для роста разных органов одного и того же растения. Как правило, оптимальная температура для роста корневых систем ниже по сравнению с надземными органами. Для роста боковых побегов оптимальная температура ниже по сравнению с ростом главного стебля.

Установлено, что растения интенсивнее растут в ночной период суток. Для роста многих растений благоприятной является сменная температура в течение суток -- днем повышенная, а ночью пониженная. Это явление Ф. Вент назвал термопериодизмом. Явление термопериодизма хорошо проявляется на культуре томатов. Показано (Н.И. Якушкина), что пониженные ночные температуры ускоряют рост корневой системы и боковых побегов у растений. Такое влияние может быть объяснено тем, что при понижении температуры более активно работают ферменты, катализирующие распад крахмала на сахара. В листьях образуются растворимые транспортные формы углеводов, легко передвигающиеся к точкам роста корня и боковых побегов, благодаря чему их рост усиливается. Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Уменьшение содержания воды в почве приводит, естественно, и к уменьшению содержания ее в растении, а это, в свою очередь, резко тормозит процессы роста. Снижается деление клеток и особенно их рост растяжением. Для различных физиологических процессов нужна разная насыщенность водой. Наибольшая насыщенность водой требуется для процессов роста. Насыщенность клетки или ткани растений водой называют гидратурой, она выражается в процентах. За 100%-ную гидратуру принимается такая насыщенность, при которой данное тело находится в равновесии с атмосферой, имеющей 100%-ную относительную влажность.

Размещено на Allbest.ru