Азотное питание растений

Нитрат ионы поглощаются растением и восстанавливаются до ионов аммония. Процесс редукции нитрата осуществляется в два этапа:

1. Восстановление нитрата до нитрита. Реакцию катализирует фермент нитратредуктаза

2. Восстановление нитрита до аммиака. Катализируется нитритредуктазой.

Далее ионы аммония взаимодействуют с кето- и альдегидокислотами (кетоглутаровой, ЩУК, ПВК, гидрокси-ПВК, глиоксиловой, фенилПВК). В процессе их восстановительного аминирования образуются аминокислоты – глутаминовая, аспарагиновая, аланин, серин, глицин, фенилаланин).

При нитратном питании растения процесс ассимиляции нитрата осуществляется в листьях, где первичными акцепторами аммония являются продукты фотосинтеза и дыхания. При аммонийном питании аминирование органических кислот – продуктов дыхания, осуществляется в корнях. И в надземные органы азот поступает в виде амидов и аминокислот.

Растительные клетки в своем составе имеют три фракции веществ, содержащих азот:

1. неорганический азот (ионы аммония и нитрат-ионы);

2. низкомолекулярные (аминокислоты, амиды, азотистые основания);

3. высокомолекулярные органические формы (белки, нуклеиновые кислоты, хлорофилл).

Усиление азотного питания приводит к увеличению всех азотсодержащих фракций.

4. Фосфорное питание

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, белков, фосфолипидов мембран, фитина, АТФ и др. соединений. Содержание фосфора в растительных тканях колеблется от 0,2 до 1,3 % от сухой массы. Фосфор присутствует в органической форме и виде ортофосфорной кисолоты и ее солей. Фосфор поглощается в окисленной форме (Н2РО4- или НРО42-). В таком виде он включается в состав органических молекул и переходит от одного соединения к другому, не претерпевая при этом никаких изменений.

Запасы фосфора в пахотном слое почвы невелики и составляют 2-3 т на га (в пересчете на оксид фосфора). Из этого количества 2/3 приходится на минеральные соли ортофосфорной кислоты, а 1/3 – на органические соединения, содержащие фосфат. Трехзамещенные соли кальция, магния, алюминия слаборастворимы и малодоступны. Двузамещенные, однозамещенные соли, свободная ортофосфорная кислота растворимы в воде и используются растениями как главный источник фосфора. Растения способны усваивать также органические формы фосфора – фитин, фосфаты сахаров и др. Основной источник поступления фосфора в пахотный слой почвы – материнская порода, содержащая апатиты (фосфориты), а также органические остатки. Они подвергаются распаду, гниению под воздействием редуцентов. Фосфор органических остатков, гумуса минерализуется микроорганизмами и превращается в малорастворимые соединения. Растения делают его более подвижным благодаря выделению корнями органических кислот, которые подкисляют ризосферу и способствуют переходу:

НРО4-3 -- НРО4-2 -- НРО4-

Фосфор, как и азот, легко распределяется между органами растения, оттекая из стареющих листьев к молодым, в конусы нарастания и формирующиеся плоды. Основной формой запасания фосфора в клетках растений является органическая флорма - фитиновая кислота, а также в виде ортофосфорной кислоты и ее солей.

В растительном организме фосфор необходим для:

1. Фосфорилирования органических соединений (например, белков с помощью протеинкиназ, глюкозы и др.)

2. Переноса остатка фосфорной кислоты с одной молекулы к другой. Фосфат постоянно циркулирует между органическим и минеральным пулом (например АТФ и АДФ), обслуживая энергетический обмен клетки.

Дефицит фосфора. Внешним симптомом фосфорного голодания является синевато-зеленая окраска листьев нередко с пурпурным или бронзовым оттенком, что связано с торможением синтеза белка и накоплением сахаров. При этом листья становятся более мелкими и узкими, приостанавливается рост клеток и тканей, задерживается переход к репродуктивной фазе развития растений.

Рис. Круговорот фосфора в природе