МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

усвоение ими из внешней среды ионов минеральных солей, необходимых для нормальной жизнедеятельности растительного организма. К элементам М. п. р. относятся N, Р, S, К, Ca, Mg, а также Микроэлементы (Fe, В, Cu, Zn, Mn и др.). М. п. р. складывается из поглощения минеральных веществ в виде ионов, их передвижения по растению и включения в Обмен веществ. Одноклеточные организмы и водные растения поглощают ионы всей поверхностью, высшие наземные растения — поверхностными клетками корня (См. Корень), в основном корневыми волосками (См. Корневые волоски). Ионы сначала адсорбируются на клеточных оболочках, затем проникают в цитоплазму через окружающую её липопротеидную мембрану — плазмалемму. Катионы (за исключением К+) проникают через мембрану пассивно, путём диффузии, анионы, а также К⁺ (при низких концентрациях) — активно, с помощью молекулярных «ионных насосов», транспортирующих ионы с затратой энергии. Скорость активного транспорта ионов (См. Активный транспорт ионов) зависит от обеспеченности клетки углеводами и интенсивности дыхания, скорость пассивного поглощения — от проницаемости биологических мембран (См. Биологические мембраны), разности концентраций и электрических потенциалов между средой и клеткой. Проницаемость мембраны для разных ионов неодинакова. Так, для катиона К⁺ она в 100 раз выше, чем для Na⁺, и в 500 раз выше, чем для анионов. Поглощённые ионы передвигаются от клетки к клетке через соединяющие их цитоплазматические перемычки — Плазмодесмы.У высших растений в корне и стебле имеется специальная сосудистая система для транспорта минеральных веществ и их органических соединений (синтез которых частично происходит и в корне) в листья. По мере старения нижних листьев некоторые минеральные вещества оттекают из них в растущие органы растения, где могут использоваться повторно.

Каждый элемент М. п. р. играет в обмене веществ определённую роль и не может быть полностью заменен др. элементом. Азот входит в состав белков — основных веществ цитоплазмы, а также в состав амидов, нуклеиновых кислот, гормонов, алкалоидов, витаминов (B₁, B₂, B₆, PP) и хлорофилла. Азот поглощается в форме аниона NO^-₃ (нитрата) и катиона NH⁺₄ (аммония), образующихся при разложении перегноя микроорганизмами почвы. Молекулярный азот (N₂), который является основной составной частью воздуха (79 %), может усваиваться только некоторыми видами низших растений (см. Азотфиксирующие микроорганизмы). Нитраты с помощью фермента нитратредуктазы восстанавливаются до аммония. Аммоний соединяется с органическими кислотами, образуя аминокислоты, которые затем включаются в белки. Фосфор входит в состав нуклеопротеидов клеточного ядра, фосфолипидов клеточных мембран, фосфатидов и фосфорных эфиров сахаров. Особенно важно участие фосфора в фотофосфорилировании, в процессе которого солнечная энергия, аккумулируемая в форме богатых энергией связей аденозинтрифосфата (АТФ), используется на усвоение CO₂ из воздуха и образование органических веществ. В форме макроэргических связей АТФ запасается также энергия, выделяемая при дыхании за счёт окисления органических веществ (см. Окислительное фосфорилирование), образуемых в процессе Фотосинтеза. Фосфор поглощается в форме аниона ортофосфорной кислоты (PO^3-₄, или фосфата) и включается за сотые доли секунды в органические соединения в неизменном виде. Вместе с тем в растениях всегда содержится много неорганического фосфата (его физиологическое значение не ясно). Сера, как и азот, входит в состав всех белков, а также пептидов (глутатион), некоторых аминокислот (цистин, цистеин, метионин) и эфирных масел. Сера поглощается растениями в форме аниона (SO^2-₄, или сульфата), который в клетках восстанавливается, образуя дисульфидные (—S—S—) и сульфгидрильные (—SH) группы (последние образуют связи, закрепляющие конфигурацию белковой макромолекулы). Калий поглощается в форме катиона К⁺ и в такой же форме остаётся в клетке, не образуя прочных органических соединений. Он вступает лишь в слабые адсорбционные взаимодействия с белками и в обменные реакции с органическими кислотами. В отличие от N, Р и S, непосредственно участвующих в создании органического материала растительной клетки, К не является в полном смысле питательным элементом. Он повышает водоудерживающую способность цитоплазмы, интенсивность фотосинтеза, отток ассимилятов, участвует в функционировании устьиц и др. Кальций и магний поглощаются в форме двухвалентных катионов: Ca²⁺ и Mg²⁺. Основная функция Ca состоит в стабилизации клеточных структур. Ионы Ca²⁺ («кальциевые мостики») связывают между собой молекулы липидов, обеспечивая их упорядоченное расположение в клеточных мембранах. Соединения Ca с пектиновыми веществами склеивают оболочки соседних клеток. В отличие от др. элементов М. п. р., Ca в растении малоподвижен. Он практически не реутилизируется и накапливается в стареющих органах. Ca необходим для поддержания структуры рибосом (См. Рибосомы), в которых происходит синтез белка. Mg входит в состав хлорофилла, активирует ферменты, переносящие фосфат с АТФ на молекулу сахара. Железо входит в состав ряда ферментов, в том числе дыхательных (цитохромов (См. Цитохромы)). Оно участвует в синтезе хлорофилла, хотя и не входит в его состав. Возможно также М. п. р. через листья (см. Внекорневое питание растений).

Вместе с воздушным питанием (Фотосинтезом) М. п. р. составляет единый процесс обмена веществ между растением и средой. Оно влияет на все физиологические процессы (дыхание, рост, развитие, фотосинтез, водный режим и т. д.) и, в свою очередь, зависит от них. Поэтому одно из наиболее успешных средств управления продуктивностью культурных растений — регулирование М. п. р. с помощью удобрений.

Лит.: Прянишников Д. Н., Агрохимия, Избр. соч., т. 3, М., 1952; Курсанов А. Л., Взаимосвязь физиологических процессов в растении, М., 1960; Колосов И. И., Поглотительная деятельность корневых систем растений, М., 1962; Сатклифф Дж. Ф., Поглощение минеральных солей растениями, пер. с англ., М., 1964; Сабинин Д. А., Избранные труды по минеральному питанию растений, М., 1971; Физиология корня, М., 1973.

Д. Б. Вахмистров.

Смотреть больше слов в «Большой Советской энциклопедии»

МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЁ →← МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ИНСТИТУТ

Смотреть что такое МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ в других словарях:

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ, усвоение ими из внешней среды ионов минеральных солей, необходимых для нормальной жизнедеятельности растит, организма. ... смотреть

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения химич. элементов, необходимых для жизни растит, организма, в ф... смотреть

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения хим. элементов растениями из почвы в форме ионоп минер, солей. К элементам М. п. р. относятся макроэлементы (N, S, Р, К, Са, Mg) и микроэлементы (Fe, В, Мп, Си, Zn, Mo). Азот поглощается растениями в форме аниона NOs или катиона NH4, фосфор и сера — в форме анионов Н2РО4 и SO2-4, металлы —в форме катионов К+, Са2+ и Mg2+. У ряда р-ний существует потребность и в др. элементах. Так, на рост и развитие сах. свёклы положительно влияет натрий, а бобовым необходим кобальт (для фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями). Обнаружено положит, влияние на обмен в-в и рост р-ний алюминия, никеля, свинца, кадмия, хрома и др.элементов, к-рые, однако, не являются абсолютно необходимыми. Наземные растения поглощают ионы поверхностными клетками корня (ризодермой), в т. ч. корневыми волосками. Катионы проникают в клетки пассивно, а анионы (а также К+ при е. о наруж. концентрациях ниже 1 мМ)—активно, с затратой метаболии, энергии, используемой спец. ферментами (ионными насосами”) клеточных мембран. В полевых условиях непосредств. источником питательных ионов для р-ний служит почвенный р-р. За сутки растения неск. раз (напр., райграс 10 раз) полностью поглощают весь фосфор почвенного р-ра, вызывая освобождение его новых кол-в из связанного состояния. Вследствие этого скорость поглощения элементов М. п. р. корнями лимитируется скоростью их освобождения в почвенный р-р. Другой фактор, лимитирующий М. п. р.,— скорость диффузии ионов в почве к корневой поверхности. Поэтому морфол. характеристики корневой системы (её длина, разветвлёнлость , скорость роста) имеют большее значение для М. п. р., чем физиологические, (поглотительная активность единицы поверхности) , что учитывается в селекции. В р-нии элементы М. п. р. распределяются с водным током по проводящим сосудам ксилемы, пронизывающим корни, стебли н листья. Они направляются гл. обр. к молодым, растущим органам и формирующимся плодам. По мере старения нижних листьев элементы М. п. р. (кроме Са и В) оттекают из них в растущие органы и повторно используются (реутилизация ). Все макро- и микроэлементы одинаково необходимы для р-ний (правило незаменимости элементов). Однако часто в почве не хватает N, P и К, поэтому они вносятся с удобрениями. Общий вынос этих элементов различен у разных культур и сортов и пропорционален биомассе р-ний. Однако соотношение N : Р : К для всех культур и сортов близко и равно и ср. 73 : 5 : 7.2 ат. %. Знание физиол. роли М. п. р., механизма поглощения ц передвижения элементов необходимо для правильного применения удобрений. При этом важную роль играет диагностирование недостаточности того или иного элемента путём хим. анализа почиы, а также самих р-ний (см. Агрохимический анализ) или отд. органов, гл. обр. листьев (листовая диагностика). Признаки голодания культурных р-ний в отношении отд. элементов (изменение окраски листьев, морфол. и анатомии, строения органов и др.) также могут быть использованы для определения потребности р-ний в питат. в-вах. Регуляция М. п. р. с помощью удобрений — осн. путь повышения продуктивности с.-х. культур. Вместе с фотосинтезом М. п. р. составляет единый процесс питания р-ний. • Физиология сельскохозяйственных растений, т. 2,М.,1967; Чернавина И. А., Физиология и биохимия микроэлементов, М., 1970; Inorganic plant nutrition, [v. 1-2], В., 1983 (Encyclopedia of plant physiology. New series, v. 15 А. В.). ... смотреть