V jaké formě mohou rostliny absorbovat fosfor?

jsou uvedeny pro jednoduché. Produkty rozkladu se používají k výživě rostlin a také se ztrácejí v plynném stavu, smývají se podél půdního profilu nebo v důsledku eroze a jsou opět trvale fixovány půdou. Hlavní množství rostlinných živin se vstřebává v iontové formě (ve formě aniontů a kationtů) kořenovým systémem. Kromě toho jsou kořeny rostlin schopny absorbovat CO2 z půdy (až 5 % své celkové potřeby) a v malém množství aminokyseliny, cukry, vitamíny, enzymy a další rozpustné organické sloučeniny.

Zpátky v XNUMX. století. Bylo zjištěno, že půdní organická hmota není absorbována kořeny rostlin. Obecně tato situace stále platí, ale bylo prokázáno, že některé organické látky, byť v malém množství, jsou z půdy stále absorbovány.

Pomocí značených atomů bylo zjištěno, že řada organických látek v malých množstvích je absorbována přímo kořeny rostlin.

Objev této schopnosti umožnil řídit minerální výživu rostlin, využívat tzv. cheláty, tedy komplexony – organické látky, jejichž molekuly obsahují určité chemické prvky, které jsou pro rostliny biogenní. Například kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA) obsahuje atomy železa. V této formě nebudou atomy železa vázány půdou, jsou odolné vůči působení mikroorganismů a nebudou vymývány dešťovou vodou a samotná kyselina (EDTA) je dobře absorbována kořeny rostlin. Cheláty mohou obsahovat nejen železo, ale i další makro- a mikroprvky. Půdní humus je tedy přírodní chelatační činidlo, takže je to jeden z příznaků vysoké úrodnosti humózních půd. Použití živin ve formě chelátů jako hnojiv je poměrně efektivní.

Aminokyseliny v rostlinách procházejí deaminací a uvolněný amoniak se používá v procesech syntézy. V tomto případě je dusík absorbován převážně ve formě aniontů a kationtů. Tyto ionty se v půdě neustále tvoří z organických látek v důsledku procesů amonifikace a nitrifikace, které provádějí mikroorganismy.

Dusík a síra se nacházejí v bílkovinách a mnoha dalších sloučeninách. Síra je rostlinami absorbována ve formě aniontů kyseliny sírové a fosfor – ve formě aniontů kyseliny fosforečné:, popř.

Chlor se do rostlin dostává ve formě iontů. V mnoha rostlinách může být obsažen ve vysokých koncentracích a nepůsobit na ně negativně. Především se to týká rostlin odolných vůči soli – halofytů, například cukrové řepy.

Bór a molybden se do rostlin dostávají ve formě aniontů – boritanů a molybdenanů. Vápník, draslík, hořčík, železo, zinek – ve formě odpovídajících kationtů, mangan – ve formě kationtů a aniontů.

Výměnným fondem pro výživu rostlin jsou vodíkové kationty a anionty kyseliny uhličité, vznikající při procesu buněčného dýchání. Kořeny neustále dýchají a vypouštějí CO2, který rozpuštěním v buněčné míze vytváří kyselinu uhličitou, rozpadá se na ionty a. Tyto ionty nasycují povrch kořínků a kořenových vlásků a jsou schopny se v půdním roztoku vyměňovat za kationty a anionty. Vzhledem k tomu, že proces dýchání je nepřetržitý, na povrch kořenových vlásků se neustále uvolňuje stále více iontů a iontů. Půdní kationty, , , a další okamžitě vstupují do výměnných reakcí a vytlačují kationty z povrchu kořenových vlásků. Anionty, , a další si vyměňují a vytěsňují anionty do roztoku.

Minerály mohou být také absorbovány listy. Kromě toho jsou schopny proniknout do průduchů a kutikuly listů. Na vstřebávání minerálů se tedy do určité míry podílejí i listy rostlin. Tento fenomén založil J. B. Boussingault.

Pro listovou výživu rostlin se používají slabé vodné roztoky makro- a mikroprvků. Nejčastěji se pro tento účel používají mikroelementy, protože dávky jejich aplikace jsou malé a lze je snadněji distribuovat po ploše plodiny. Při tomto způsobu použití je efekt asimilace mikroprvků rostlinami vyšší, než když jsou přidány do půdy.

Osmotický potenciál roztoků pro listovou výživu by neměl být nižší než osmotický potenciál buněčné mízy listů, aby se zabránilo jejich popálení. V tomto ohledu se v praxi používají roztoky hnojiv, jejichž koncentrace nepřesahuje 1,5-2,0%.

U obilnin a rostlin, které mají na listech voskový povlak, je listová výživa méně účinná ve srovnání s dvouděložnými rostlinami. Je třeba poznamenat, že mikroelementy jako železo, mangan, měď jsou často adsorbovány půdou a nejsou absorbovány rostlinami, proto je vhodné postříkat povrch listů roztokem těchto prvků. V praxi se tato technika nazývá listové krmení. Dusíkatá a draselná hnojiva obvykle rychle vstupují do listů a mikroelementy – mnohem pomaleji. Pro fosfor má tato technika doplňkovou hodnotu ke kořenové, ale nenahrazuje ji. Listová výživa fosforem má omezený význam a kvantitativně dodává rostlinám velmi málo fosforu. Pokud se fosfáty používají pouze postřikem listů rostlin slabým roztokem, není možné plodinu vypěstovat a přivést ji k dozrání semen. To je vysvětleno skutečností, že pohyb minerálních fosfátů z listů do jiných orgánů rostliny probíhá velmi pomalu a je neúplný. Listy s vysokým obsahem fosforu odumírají a opadávají, přičemž fosforu obsahují díky výživě kořenů fosforem velmi málo.

Nejúčinnějším způsobem je použití baterií ve formě tenkého filmu naneseného na listy. Pozitivní účinek hnojiv se zvyšuje díky jejich použití spolu s povrchově aktivními látkami (saponáty), které usnadňují difúzi kutikulou a vstup živin do buněk. Takto asimilované prvky se velmi rychle zařadí do fyziologických procesů rostlin. Některé z nich vstoupí do listu během 10 sekund. Solné roztoky však na povrchu plechu velmi rychle zasychají a baterie se ze suchého zbytku uvolňují spíše pomalu i při jejich opětovném rozpuštění, například rosením. Je třeba poznamenat, že jsou velmi dobře absorbovány při nízkých teplotách a vysoké relativní vlhkosti, nasákavost listů se zvyšuje zejména po dešti.

Listová aplikace živin zkracuje dobu mezi jejich aplikací a použitím, což má velký význam pro rychlý růst rostlin.

Fosfor je chemický prvek známý v několika modifikacích: bílý, červený, černý a kovový, což jsou pevné látky odpovídající barvy. Poprvé byl izolován hamburským lékárníkem Genningem Brandtem v roce 1669 z. Jeho roli v životě rostlin poprvé zmínil Dendonald v roce 1795. Švýcarský přírodovědec Saussure o něco později objevil fosforečnan vápenatý v popelu všech rostlin, které analyzoval.

Navigace

Obsah fosforu v rostlinném těle

Spotřeba fosforu rostlinami je nižší než spotřeba dusíku a představuje 0,2-1,0 % hmotnosti sušiny. Distribuce fosforu v rostlinách je stejná jako u dusíku: většina se ho hromadí v reprodukčních orgánech a orgánech, kde intenzivně probíhají procesy syntézy organických látek. Dusík a fosfor v rostlinných organismech se vyznačují poměrně stabilním poměrem ve výnosu.

Poměr dusíku a fosforu pro zrno, kořeny, hlízy, seno je přibližně 1:0,3, zatímco mezi dusíkem a draslíkem se může pohybovat od 1:0,6 do 1:1,4. V pěstitelských pokusech lze změnou poměru dusíku a fosforu v živných půdách dosáhnout jiného poměru těchto prvků v rostlinách, ale v polních podmínkách je tento poměr stabilní díky vlastnosti půdy regulovat výživu rostlin.

Stůl. Průměrný poměr základních živin ve sklizni rostlin, % 1 Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/Ed. B.A. Yagodina. – M.: Kolos, 2002. – 584 s.: nemocný.

Fosfor v rostlinách je přítomen v minerální (5-15%) a organické (85-95%) formě. Minerálními sloučeninami fosforu jsou fosforečnany draslíku, vápníku, hořčíku a amonia. Organické sloučeniny: nukleové kyseliny, nukleoproteiny a fosfatoproteiny, adenosinfosfáty, cukerné fosfáty, fosfatidy, fytin.

Nukleové kyseliny – ribonukleová kyselina (RNA) a deoxyribonukleová kyselina (DNA) – jsou vysokomolekulární sloučeniny ve formě spirálových vláken (25 A v průměru) a skládají se z kombinací nukleotidů. Nukleotidy obsahují dusíkaté báze, cukry a kyselinu fosforečnou. Sacharidovou složkou RNA je ribóza, zatímco v DNA je to deoxyribóza.

Vzájemným kombinováním v různých kombinacích tvoří nukleotidy nukleové kyseliny. Jedna molekula nukleové kyseliny může mít tisíce kombinací nukleotidů spojených dohromady kyselými zbytky kyseliny fosforečné. Kombinace nukleotidů v nukleových kyselinách tvoří jakýsi kód, který zaznamenává dědičné vlastnosti organismu. Díky téměř nekonečnému množství kombinací nukleotidů vzniká obrovská rozmanitost druhů všeho živého.

DNA je molekula, která uchovává veškeré informace o genetických vlastnostech organismu, RNA se přímo podílí na syntéze bílkovinných látek. Podíl fosforu v nukleových kyselinách tvoří asi 20 %. Molekuly nukleových kyselin jsou přítomny ve všech tkáních a orgánech rostlin, v jakékoli rostlinné buňce. V listech a stoncích rostlin tvoří nukleové kyseliny 0,1-1,0% suché hmotnosti, v mladých listech a na růstových bodech výhonků – více, ve starých listech a stoncích – méně. Nejvyšší obsah nukleových kyselin je v pylu, semenných embryích a kořenových špičkách.

Nukleové kyseliny mohou tvořit komplexy s proteiny – nukleové proteiny, které jsou součástí buněčných jader.

Fosfor se podílí na energetickém metabolismu rostlinných buněk díky adenosinfosfátům, které mohou při hydrolýze uvolňovat energii. Na základě počtu zbytků kyseliny fosforečné se rozlišují adenosinmonofosfát (AMP), adenosindifosfát (ADP) a adenosintrifosfát (ATP). Molekula ATP se skládá z purinové báze (adenin), cukru (ribózy) a tří zbytků kyseliny fosforečné:

Energeticky náročné fosfátové makroergické vazby (vlnovka) obsahují 50280 31 J energie a při jejich porušení se uvolní 425 XNUMX J. V tomto případě se ztratí jeden kyselý zbytek kyseliny fosforečné a ATP se přemění na ADP. ADP se může také účastnit tohoto obvodu a vytvořit AMP.

Sloučeniny adenosinfosfátu v rostlinné buňce jsou akumulátorem energie, který se spotřebovává v mnoha životně důležitých buněčných procesech, například při biosyntéze bílkovin, tuků, sacharidů, aminokyselin a dalších sloučenin. K tvorbě ATP v rostlinách dochází prostřednictvím dýchacích procesů. Kromě sloučenin adenosinfosfátu jsou známy další vysokoenergetické sloučeniny, které zahrnují fosfor.

Fosfatidy nebo fosfolipidy se také nacházejí v jakékoli rostlinné buňce. Jsou to estery glycerolu, vysokomolekulárních mastných kyselin a kyseliny fosforečné. Jsou součástí fosfolipidových membrán a regulují permeabilitu buněčných organel a plasmalema. Cytoplazma rostlinných buněk tedy obsahuje lecitin – fosfatid – látku podobnou tuku odvozenou od kyseliny diglyceridfosforečné.

Fosforečnany cukrů neboli fosforové estery cukrů jsou přítomny v rostlinných tkáních. Je známo více než deset podobných sloučenin. Podílejí se na dýchání rostlin, přeměně jednoduchých sacharidů na složité při fotosyntéze a vzájemných přeměnách. Fosforylace je reakce tvorby fosfátů cukrů. Obsah fosforečnanů cukrů v rostlinách se v závislosti na stáří a nutričních podmínkách pohybuje od 0,1 do 1,0 % sušiny.

Phytin je vápenato-hořečnatá sůl kyseliny inositol fosforečné. Z hlediska obsahu v rostlinách je fytin na prvním místě mezi ostatními organofosforovými sloučeninami.

Stůl. Formy sloučenin kyseliny fosforečné v rostlinách, % P₂O₅ do sušiny 2 Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/Ed. B.A. Yagodina. – M.: Kolos, 2002. – 584 s.: ill.

Fytin se nachází v mladých orgánech a tkáních rostlin, nejvíce v semenech. Například v semenech luštěnin a olejnatých semen jeho podíl představuje 1-2% sušiny, v semenech obilovin – 0,5-1,0%. V semenech je fytin rezervou fosforu pro klíčení a vzhled mladých sazenic.

Nejvíce se ho v rostlinách koncentruje v reprodukčních orgánech a mladých rostoucích částech. Fosfor urychluje tvorbu kořenového systému. K maximální spotřebě fosforu dochází v prvních fázích růstu a vývoje. V budoucnu se snadno znovu použije, to znamená, že se přesune ze starých tkání do mladých a znovu se použije.

Hodnota fosforu

• ekonomická spotřeba vlhkosti rostlinami;
• zvýšení odolnosti proti suchu;
• zlepšení metabolismu sacharidů, což pomáhá zvýšit obsah cukru v řepě a škrobnatost brambor);
• zvýšení obsahu cukru v odnožových uzlech ozimých plodin a pletivech vytrvalých trav, což zvyšuje mrazuvzdornost a zimní odolnost;
• odolnost proti poléhání obilovin;
• odolnost vůči chorobám;
• procesy oplodnění květů, tvorba vaječníků, tvorba a dozrávání plodů.

Přívlač produkuje dlouhé, tenké a pevné vlákno.

Přebytek fosforu vede k předčasnému vývoji a časnému plodu, čímž se snižuje výnos.

Nedostatek fosforu způsobuje zpomalení růstu a vývoje rostlin, snižuje se syntéza bílkovin a cukrů, listy se tvoří malé a úzké, kvetení a dozrávání plodů se opožďuje. Spodní listy mají tmavě zelenou barvu s červenofialovým, fialovým, namodralým nebo bronzovým nádechem, okraje se kroutí nahoru.

Mezi výživou rostlin dusíkem a fosforem existuje vztah: nedostatek fosforu zpomaluje syntézu bílkovin v pletivech, zatímco obsah dusičnanů stoupá. Častěji se to projevuje nevyváženou výživou rostlin, tedy nadměrnými dávkami dusíku.

Rostliny jsou na nedostatek fosforu nejcitlivější v mladém věku, kdy nevyvinutý kořenový systém nemá dostatečnou absorpční schopnost. Nedostatek v tomto období nelze v budoucnu doplnit ani při optimální fosforové výživě.

K maximální absorpci fosforu dochází v období intenzivního růstu vegetativní hmoty.

Zdroje fosforové výživy pro rostliny

V přirozených podmínkách jsou zdrojem fosforové výživy pro rostliny soli kyseliny ortofosforečné – fosfáty, dále po hydrolýze pyro-, poly- a metafosfáty. Ty v půdě chybí, ale mohou být součástí komplexních hnojiv.

Kyselina fosforečná se během hydrolýzy disociuje na H anionty₂RO₄ — , NRO₄ 2- a RO₄ 3-. Podle výpočtů B.P. Nikolsky, v podmínkách mírně kyselé půdní reakce, nejběžnější a nejdostupnější je N₂RO₄ – , v menší míře – NRO₄ 2-, RO₄ 3- prakticky se nepodílí na výživě většiny rostlin s výjimkou vlčího bobu a pohanky a v menší míře hořčice, hrášku, sladkého jetele, vičence a konopí.

Stůl. Poměr nedisociovaných molekul H₃PO₄ a jeho anionty při různých hodnotách pH, ​​% 3 Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/Ed. B.A. Yagodina. – M.: Kolos, 2002. – 584 s.: nemocný.

Všechny soli kyseliny ortofosforečné a jednomocné kationty (NH) nalezené v půdě₄ + , Na + , K + ) jsou vysoce rozpustné ve vodě. Rozpustné jsou také monosubstituované soli dvojmocných vápenatých kationtů Ca(H₂PO₄)₂ a hořčík Mg(H₂PO₄)₂. Dvojsytné vápenaté soli CaHPO₄ a hořčík MgHPO₄ špatně rozpustný ve vodě, ale rozpustný ve slabých kyselinách, včetně kyselých kořenových exsudátů a organických kyselin vzniklých během života mikroorganismů. Zdrojem fosforu pro rostliny jsou proto dihydroortofosfáty (monosubstituované) a hydroortofosfáty (disubstituované).

Tribazické fosforečnany (ortofosforečnany) dvojmocných kationtů jsou ve vodě nerozpustné a pro většinu nedostupné. Čerstvě vysrážený fosforečnan vápenatý, vznikající z jedno- a dvojsytných fosforečnanů při chemické absorpci půdou, je však o něco lépe absorbován rostlinami v amorfním stavu. Jak stárnou, tyto amorfní trifosfáty se mění na krystalické formy a stávají se pro rostliny méně dostupné.

Trojmocné kationty kyseliny ortofosforečné [AlPO₄, Al(OH)₃PO₄, FePO₄, Fe₂(ACH)₃PO₄ atd.] nejsou rostlinám dostupné, tvoří většinu minerálních fosfátů v kyselých půdách.

Zdrojem fosforové výživy pro rostliny jsou fosforečnany ve výměnně absorbovaném (adsorbovaném) stavu půdními koloidy. Tyto anionty jsou nahrazeny anionty minerálních a organických kyselin (citronová, jablečná, šťavelová). V půdě, v systému pevná fáze-roztok, jsou anionty obsaženy v dostatečném množství. Během procesu dýchání kořeny uvolňují oxid uhličitý, který po rozpuštění okyseluje reakci a tvoří hydrogenuhličitanové ionty. Ten vytěsní adsorbovaný fosfor do roztoku z PPC.

Experimentálně bylo potvrzeno, že výměnou absorbované anionty kyseliny fosforečné se svou dostupností pro rostliny blíží vodorozpustným fosfátům. Jejich množství v půdě je však malé, takže adsorbované fosforečnany mají velký význam pro rovnováhu fosforové výživy rostlin.

Některé rostliny mají schopnost absorbovat fosfátový iont organických sloučenin, jako je fytin a glycerofosfáty, díky kořenovým sekretům obsahujícím enzym fosfatázu. Působením fosfatázy je anion kyseliny fosforečné odštěpen od organických sloučenin a rostlinou absorbován. Mezi takové rostliny patří hrách, kukuřice a fazole. Aktivita fosfatázy se zvyšuje za podmínek nedostatku fosforu.

Během procesu fylogeneze se rostliny adaptovaly na krmení z roztoků s velmi nízkými koncentracemi. Ve studiích M.K. Domontovich, všechny experimentální rostliny (oves, kukuřice, pšenice, hrách, hořčice a pohanka) mohly absorbovat fosfor z roztoků o koncentracích od 0,01 do 0,03 mg P₂O₅ za 1l. Obecně se uznává, že optimální koncentrace fosforu pro výživu rostlin je 1 mg/l.

Fosfor absorbovaný kořeny je rychle zahrnut do syntézy komplexních organických sloučenin přímo v kořenech. Při pokusech s dýní bylo 30 % značeného fosforu 32 P nalezeno v organických sloučeninách 30 s po absorpci a 3 % absorbovaného fosforu bylo nalezeno po 5-70 minutách. Fosfor se v prvé řadě vynakládá na syntézu nukleotidů. Pro transport fosforu do jiných částí rostliny se fosfor opět přeměňuje na minerální sloučeniny.