Цинк. Входит в состав фермента поддерживающего уровень СО2 для фотосинтеза. Недостаток цинка приводит к резкому торможению роста и формирования побегов. Растения приобретают розеточную форму.

Молибден. Играет особо важную роль в азотном  обмене. При дефиците рост тормозится, особенно чувствительны бобовые  и овощные.

Бор. При  его недостатке нарушается фотосинтез, превращение и транспорт углеводов, формирование репродуктивных органов.

27. Роль серы, магния  и железа в жизни  растений. Признаки  при их недостатке.

Сера. Содержание серы в растении 0,2-1% сухой массы. Поступает в растение в окисленной форме SO4 а участвует в соединениях только в восстановленной –SH, -S-S-. Участвует в азотном и белковом обменных процессах, входит в состав аминокислот, витаминов и растительных масел. Почти все белки содержат серосодержащие аминокислоты – метионин, цистеин, цистин. Влияет на окислительно-восстановительные процессы. Благодаря переходу 2(-SH)<>-HS-SH-. Также сера содержится в фитонцидах, горчичных маслах. Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, особенно надземной части. В острых случаях нарушается формирование хлоропластов и возможен их распад. Симптомы дефицита серы — побледнение и пожелтение листьев — похожи на признаки недостатка азота, но сначала появляются у самых молодых листьев. Это показывает, что отток серы из более старых листьев не может компенсировать недостаточное снабжение растений серой через корни.

Магний. Содержание магния около 0,2%. Особенно много в молодых растущих растениях, а также в генеративных органах и запасающих тканях. Ион магния обладает высокой подвижностью, т.к. зачастую связан с анионами органических и неорганических кислот. Около 10-12% магния входит в состав хлорофилла. Является активатором некоторых ферментных систем (цикл Кребса). Магний необходим для формирования рибосом и полисом, для активации аминокислот и синтеза белков. Усиливает синтез эфирных масел и каучуков, предотвращает окисление аскорбиновой кислоты. Недостаток приводит к нарушению фосфорного, белкового и углеводного обменов. При магниевом голодании нарушается формирование пластид, вследствие развивается хлороз и некроз листьев.

Железо. Содержание 0,08%. Роль железа в большинстве  случаев связана с его способностью к обратимым окислительно-восстановительным  превращениям и участию в транспорте электронов. Железо входит в состав участников ЭТЦ фотосинтетического и окислительного фосфорилирования (цитохромов, ферридоксина), является компонентом ряда оксидаз. Является составной частью ферментов катализирующих синтез предшественников хлорофилла. Недостаток вызывает глубокий хлороз в развивающихся листьях, которые могут быть совершенно белыми, и тормозится дыхание и фотосинтез. Растения могут включать железо в запасные вещества с помощью белка ферритина в котором содержится до 23% железа.

28 Экзосмос и его  значение в жизни  растения.

29 Особенности потребления  минеральных элементов  в онтогенезе растений.

Поглощение  минеральных веществ в течение  онтогенеза определяется биологическими особенностями растения. Так, яровые злаки азот, фосфор и калий наиболее активно поглощают в первые 1,5 месяца роста. За это время овес накапливает более 70% калия, 58% кальция, а магний поглощается с одинаковой скоростью до созревания зерна. У гороха, обладающего длительным периодом цветения и образования плодов, все элементы в течение онтогенеза поступают равномерно.

У многих растений усвоение минеральных веществ  усиливается в период цветения — образования семян. Как следует из данных табл. 6.3, земляника, формирование ягод у которой продолжается около трех недель, за время плодоношения накапливает около половины азота, фосфора и калия, поглощаемых в течение вегетационного периода. За время цветения у льна (10— 12 дней) количество золы в надземной части удваивается, а содержание азота, фосфора и калия возрастает в 3—4 раза. Элементы, участвующие в синтезе лабильных органических соединений, весьма активно поглощаются растениями на ранних этапах онтогенеза со скоростью, превышающей накопление сухого вещества. Поэтому проростки и молодые ткани содержат много азота, фосфора, калия и магния. Эти элементы в дальнейшем могут легко перераспределяться из более старых листьев в более молодые и в конусы нарастания. Такая картина, в частности, наблюдается у яровых злаков. В первые недели вегетации относительное содержание азота, фосфора и калия у них возрастает благодаря относительно более высокой скорости поглощения по сравнению со скоростью роста. После завершения фазы кущения чрезвычайно интенсивно растет стебель, что приводит к резкому снижению относительного содержания этих элементов в сухом веществе вследствие эффекта «разбавления». После колошения, в период развития и созревания колоса, содержание азота, фосфора и калия в расчете на целое растение почти не меняется, однако в органах происходит значительное перераспределение элементов и большие количества азота, фосфора переносятся из листьев и стеблей в зерновки. Относительное содержание кальция, марганца, железа и бора, наоборот, выше в более зрелых частях и более старых растениях, так как их соединения прочнее связаны с цитоплазмой и мало используются вновь; при недостатке этих элементов в среде питания в первую очередь страдают молодые листья и конусы нарастания.

30. Культура растений  без почвы: гидропоника,  аэропоника, водные  культуры.

В зависимости от среды, в которой развивается корневая сиcтема, гидропонные методы могут быть разделены на три основные группы.

Водная  культура. Для этого метода характерно отсутствие субстрата. Корневая система погружена непосредственно в пита тельный раствор. Выращивание растений в водной культур имеет различные варианты, из которых наиболее перспективным, вероятно, является технология тонкослойной проточной культуры (ТПК).

Субстратная культура. При этом способе выращивания корневая система растений развивается в твердой среде (торф, древес ная кора, перлит, вермикулит, цеолит, песок, гравий, минеральная вата, полистирол и др.). Среда для выращивания растений без почвы должна быть твердой опорой для поддержания растений в вертикальном положении, не вступать в реакцию с питательным раствором, иметь малую емкость поглощения, непрерывно снабжать корни водой и растворенными в ней питательными веществами, обеспечивать достаточную аэрацию корневой системы. С помощью автоматического устройства питательный раствор подается снизу в искусственный субстрат и после увлажнения опять стекает в резервуар. Уровень питательного раствора поддерживают на 3—4 см ниже поверхности субстрата, что снижает потерю воды испарением субстрата и предотвращает появление на нем водорослей и плесени. Из данной группы методов широкое распространение получают технологии выращивания растений на минеральной вате и торфе с периодической подачей питательного раствора капельной системой или другими способами орошения.

 Аэропонная культура. Метод аэропонной культуры растений предусматривает подачу питательного раствора к корням в виде тумана (аэрозоля). Аэропоника была разработана в России В. Арциховским еще в 1915 г., но, несмотря на ее преимущества, не получила широкого распространения главным образом из-за проблем, связанных с технологическим оборудованием.

В настоящее  время успешно используют на большом  числе овощных, цветочных и других культур голландскую гидропонную  систему, при которой создаются  два слоя питательного раствора — аэрозоль у поверхности и циркулирующий раствор у основания. Аэрозоль обеспечивает непрерывную аэрацию и способствует быстрому корнеобразованию.

Наиболее  важным фактором при беспочвенном питании  растений являются питательные растворы. Их готовят путем растворения различных солей в воде. По своему составу они подобны почвенному раствору и должны удовлетворять определенным требованиям. При гидропонных технологиях первостепенное значение имеет качество воды, на которой готовят питательные растворы. К наиболее важным показателям относятся общая концентрация растворимых солей; содержание натрия, хлора; бора и других элементов, усвояемых растением в малой степени и при накоплении действующих токсично. Наиболее благоприятная реакция питательного раствора для усвоения почти всех элементов питания корнями растений 5,5— 6,5. В процессе питания растения определенным образом воздействуют на реакцию питательного раствора, с одной стороны, за счет кислотности выделяемых корнями соединений (угольная кислота, низшие карбоновые кислоты), а с другой — за счет различной скорости, с которой они усваивают катионы и анионы растворимых солей. Питательный раствор должен обладать определенной буферностью, т. е. способностью противостоять изменению реакции среды. Периодически необходимо проводить коррекцию рН, для чего используют ортофосфорную или азотную кислоту.

Важным  фактором успешного выращивания  растений в гидропонике является хорошая аэрация питательного раствора, так как это необходимое условие для поглотительной деятельности корней.

31. Роль азота, фосфора  и калия в жизни  растений. Признаки  их недостатка.

Азот. Для  растений азот - дефицитный элемент. Азот входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов.

Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических соединений в растениях и, следовательно, ростовые процессы. Растения могут использовать лишь азот минеральный. При недостатке азота в среде обитания тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность. Одновременно уменьшается ветвление корней, по соотношение массы корней и надземной части может увеличиваться. Одно из ранних проявлений азотного дефицита - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла прежде всею в нижних, более старых листьях и от-току растворимых соединений азота к более молодым листьям и точкам роста. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно появление некрозов, высыхание и отмирание тканей. Азотное голодание приводит к сокращению периоды вегетативною поста и более раннему созреванию семян.

Фосфор. Фосфор, как и азот - важнейший  элемент питания растений. Он поглощается ими в виде высшего окисла РО4 и не изменяется, включаясь в органические соединения. В растительных тканях концентрация фосфора составляет 0,2—1,3% от сухой массы растения. В растении функционирует только в виде остатков фосфорной кислоты. Весь обмен сводится к фосфорилированию (присоединение остатка кислоты) и трансфосфорилированию (перенос остатка кислоты с одного вещества на другое) Фосфор - элемент энергетического обеспечения (АТФ, АДФ). Активизирует рост корневой системы и закладки генеративных органов. Ускоряет развитие всех процессов. Повышает зимостойкость. Внешним симптомом фосфорного голодания является синевато-зеленая окраска листьев нередко с пурпурным или бронзовым оттенком (свидетельство задержки синтеза белка и накопления Сахаров). Листья становятся мелкими и более узкими. Приостанавливается рост растений, задерживается созревание урожая. При дефиците фосфора снижается скорость поглощения кислорода, изменяется активность ферментов, участвующих в дыхательном метаболизме, начинают активнее работать некоторые немитохондриальные системы окисления (оксидаза гликолевой кислоты, аскорбатоксидаза). В условиях фосфорного голодания активируются процессы распада фосфорорганических соединений и полисахаридов, тормозится синтез белков и свободных нуклеотидов.

Калий. Калий — один из самых необходимых элементов минеральною питания растений. Его содержание в тканях составляет в среднем 0,5-1,2% в расчете на сухую массу. Калий не входит ни в одно органическое соединение. В клетках он присутствует в основном в ионной форме и легкоподвижен. В наибольшем количестве калий сосредоточен в молодых растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ.

Известно  участие калия в регуляции  вязкости цитоплазмы, в повышении  гидратации ее коллоидов и водоудерживающей способности. Калий служит основным противоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анионов. Высокая подвижность калия создает ионную асимметрию и разность электрических потенциалов на мембране, т. е. обеспечивает генерацию биотоков в растении. Транспорт углеводов в растении также связан с перераспределением калия. Калий является активатором многих ферментных систем. При недостатке калия начинается пожелтение листьев снизу вверх — от старых к молодым. Листья желтеют с краев. В дальнейшем их края и верхушки приобретают бурую окраску, иногда с красными «ржавыми» пятнами; происходит отмирание и разрушение этих участков. Лисгья выглядят как бы обожженными. Снабжение калием особенно важно для молодых, активно растущих органов и тканей. Поэтому при калиевом голодании снижается функционирование камбия, нарушается развитие сосудистых тканей, уменьшается толщина клеточной стенки эпидермиса и кутикулы, тормозятся процессы деления и растяжения клеток. В результате укорачивания междоузлий могут образоваться розеточные формы растений. Недостаток калия приводит к снижению доминирующего эффекта апикальных почек. Верхушечные и верхушечно-боковые почки перестают развиваться и отмирают, активируется рост боковых побегов и растение приобретает форму куста.

Недостаток  калия снижает продуктивность фотосинтеза, прежде всего за счет уменьшения скорости оттока ассими-лятов из листьев: при калиевом голодании она падает более чем в два раза. В этом случае ни фосфорные, ни азотные удобрения не могут заменить калий. Двукратное повышение содержания калия в питательном растворе в 1,5 раза увеличивало скорость оттока меченных по ^|4С растворимых асси-милятов из листьев томатов, при этом в плодах содержание метки возрастало в 2 раза. 

32 Можно ли с помощью  удобрений управлять  ростом и развитием,  химическим составом  и качеством урожая?

Ведущая роль в  повышении урожайности сельскохозяйственных культур принадлежит удобрениям. о многих хозяйствах низкая урожайность связана с нарушением технологии, доз, сроков и способов внесения удобрений. Рациональное использование удобрений возможно лишь при комплексном подходе к химизации сельского хозяйства, разработке и совершенствованию системы удобрения. Установлено, что применение удобрений увеличивает фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы в 1,4—1,8 раза, ячменя — в 1,4—2,2 и овса — в 1,1— 1,5 раза. Растения имеют периоды максимального потребления питательных веществ, когда в довольно сжатые сроки поступает большое количество минеральных элементов. Для одних растений (лен, конопля, яровые зерновые) этот период характеризуется очень коротким сроком, для других (картофель, сахарная свекла) свойственно более длительное поступление элементов минерального питания.