Najważniejsze składniki mineralne organizmów roślinnych
a) pierwiastki niezbędne i korzystne
niezbędne (bez których roślina nie jest w stanie przejść całego cyklu rozwojowego; do tej grupy zalicza się makro- i mikroelementy):
azot, potas, wapń, magnez, fosfor, siarka, chlor, żelazo, miedź, bor, cynk, mangan, molibden, nikiel
korzystne (bez nich cykl życiowy rośliny przebiega normalnie, lecz obecność ich ma dodatni wpływ na niektóre fazy wzrostu i etapy rozwojowe):
- sód (może zastępować u większości roślin niektóre funkcje potasu),
- krzem (zmniejsza parowanie wody z powierzchni liścia),
- kobalt (składnik witaminy B12, wiąże N atmosferyczny),
- glin (stymuluje wzrost kilku gatunków roślin, zmniejsza pobieranie miedzi i manganu), wanad (wiązanie N)
b) makroelementy, ich udział i rozmieszczenie w roślinach
Najbardziej bogate w składniki popielne są liście
Podział na podstawie kryterium ilości
N 0.1-6.0%s.m. w czasie owocowanie przemieszczane do organów wegetatywnych, w starych roślinach ilość maleje
P 0.04-1.0 w czasie owocowanie przemieszczane do organów wegetatywnych, w starych roślinach ilość maleje
S 0.05-0.8
K 0.5-10 gromadzony w dużych ilościach w organach spichrzowych,owocach mięsistych, łyku, mało w drewnie, w czasie owocowanie przemieszczane do organów wegetatywnych, w starych roślinach ilość maleje
Ca 0.2-5.0 gromadzony w soku komórkowym,najczęściej w postaci kryształów szczawianu wapnia o charakterystycznych kształtach, mało w owocach mięsistych, w starych roślinach dużo, rozmieszczenie asymetryczne, roślina bardzo precyzyjnie kontroluje szybkie zmiany w cytozolu i jego akumulację w wakuoli bądź ER lub apoplaście
Mg 0.5-0.8
Nowy podział na podstawie właściwości chemicznych:
- niemetale: N, P, S, Cl, B
- metale alkaliczne: K, Ca, Mg, Na
- metale ciężki: Fe, Cu, Mn, Mo, Zn, Ni
Funkcje wybranych makro- i mikroelementów w organizmach roślinnych
a) N występuje w postaci azotanów azotynów, wchodzi w skład aminokwasów, białek,kwasów nukleinowych. Potrzebny do budowy związków o podstawowym znaczeniu dla procesów życiowych. Brak lub niedobór powoduje zmniejszenie ilości np. białek, kwasów nukleinowych, koenzymów, barwników fotosyntetycznych. Zbyt mała ilość azotu hamuje zrost i kwitnienie rośliny, powoduje bledniecie, żółknięcie (chloroza najpierw starsze, aktywnie działające) liści spowodowane zmniejszeniem zawartości chlorofilu. Mała ilość chlorofilu powoduje wytwarzanie innych barwników np. antocyjanów( czerwienienie).
b) S Ilość zależna od gatunku. Bierze udział w budowie aminokwasów cysteiny, metioniny, cystyny, ich grupy tiolowe uczestniczą w tworzeniu mostków siarczkowych, wchodzi w skład koenzymu A, biotyny, tiaminy. Zbyt mała ilość siarki hamuje syntezę chlorofilu, chloroza(od młodych liści), objawy podobne do N.
c) P występuje w postaci jako jon fosforanowy, reszt kwasu ortofosforanowego, fosforanów cukrów, nukleotydów, ATP, fosfolipidów, niektóre koenzymy(NAD, NADP). Zbyt mała ilość fosforu hamuje procesy metaboliczne (fotosyntezę, oddychanie komórkowe, biosynteza kwasów tłuszczowych, biosynteza białek i kwasów nukleinowych) oraz procesy wzrostu roślin. Objawy niedoboru podobne do niedoboru N. Ponadto zasychanie i opadanie starszych liści, czerwona pigmentacja, ciemne plamy nekrotyczne. Następuje nekroza = obumarcie organów roślin.
d) K występuje wyłącznie w postaci jonów. Rola- aktywator enzymów tworzących wiązania peptydowe. Zbyt mała ilość potasu powoduje hamowanie wzrostu pędów i korzeni,skrócenie międzywęźli, plamista chlorozę i martwicę ich brzegów, zakłócenie fotosyntezy, oddychania i regulacji uwodnienia tkanek.
e) Ca występuje wyłącznie w postaci jonów. Bierze udział w powstawaniu ścian komórkowych oraz uczestniczy w regulacji uwodnienia tkanek, utrzymuje strukturę przestrzenną chromosomów, aktywator enzymów np. Fosfolipazy, kinazy argininy, ATPazy. Zbyt mała ilość wapnia powoduje rozpadanie się ścian komórkowych (łamliwe, nieelastyczne), zaburzenia wzrostu merystemów liści, pędów i wierzchołka korzeni,chlorozę (najpierw w młodych liściach) i martwicę.
f) Mg występuje w postaci jonów Mg2+, wchodzi w skład związków porfirynowych, jak cytochromy czy chlorofil. Jest aktywatorem enzymów katalizujących przemiany cukrowców,niezbędne podczas biosyntezy kwasów nukleinowych oraz utrzymują właściwą strukturę polisomów. Zbyt mała ilość magnezu hamuje fotosyntezę, powoduje chlorozę (najpierw dolne liście, chlorofil zanika od części oddalonych od nerwów ) i powstawanie purpurowych smug na liściach.
g) Mo udział w przyswajaniu azotanów, współdziałają z reduktazą azotanową , objawy niedoboru identyczne jak u N, zmniejszenie ilości kwasu askorbinowego, zahamowanie kwitnienia i opadanie kwiatów.
h) Fe występuje w postaci jonów Fe2+, wchodzi w skład związków ferrodoksyny, porfirynowych, jak cytochromy czy chlorofil. Zbyt mała ilość żelaza powoduje chlorozę młodych liści oddalonych od nerwu i zaburzenia w procesach oddychania i fotosyntezy.
i) Cu wchodzi w skład szeregu enzymów uczestniczących w oddychaniu tkankowym. Okresowy brak- nekroza wierzchołków mlodych liści, długotrwały-opadanie liści, obumarcie całej rośliny.
j) Mn czynnik aktywujący enzymy procesów oddychania(dehydrogenaza jabłczanowa, d izocytrynianowa), w metabolizmie azotowym, wpływa na poziom regulatorów wzrostu. Objawy niedoboru- zanik chlorofilu w liściach.
k) Zn rola- aktywacja enzymów, regulacja aktywności syntazy tryptofanowej, anhydrazy węglanowej , dehydrogenazy zredukowanego NAD lub NADP. Zbyt mała ilość cynku powoduje chlorozę liści od dojrzałych, zmniejszenie szybkości wzrostu regulowanej przez auksyny.
l) B konieczny do syntezy ligniny, uczestniczy w regulacji gospodarki węglowodanowej, wzrostu i rozwoju komórek, kwitnienia i owocowania. Niedobór- żółknięcie i kruchość liści(najpierw młodych), upośledzenie wzrostu, gnicie korzeni, opadanie pączków kwiatów. Zbyt mała ilość boru powoduje zatrzymanie procesów zapylania i zapłodnienia. Przy braku boru nie powstają owoce i nasiona.
3. Pojęcia:
Sucha masa roślinna - suma wszystkich chemicznych składników (związków organicznych i nieorganicznych) danej rośliny o ustalonym w wyniku suszenia ciężarze, wyrażona w procentach.
Popiół roślinny - składniki mineralne powstałe po spaleniu substancji pochodzenia roślinnego. Zawiera on pierwiastki pobierane z podłoża przez rośliny (oprócz azotu i części siarki, które w czasie spalania utleniają się do tlenków i ulatniają do atmosfery).
Świeża masa roślinna - suma wody i związków chemicznych zawartych w roślinie.
Reutylizacja - jest to możliwość przemieszczania się danego pierwiastka w obrębie rośliny. Pierwiastkami, takie jak żelazo, miedź mają bardzo małą reutylizację czyli raz wbudowane w jakąś cząsteczkę pełnią swą funkcję w takiej postaci przez stosunkowo długi czas (na ich deficyt narażone są młode liście).
Masa roślinna powietrznie sucha - materiał wysuszony w temperaturze pokojowej, w powietrzu o przeciętnej wilgotności(poniżej 50% nasycenia parą wodną)
4. Przyczyny chlorozy wywołane niedoborem żelaza, magnezu i azotu.
Chloroza - choroba roślin polegająca na tworzeniu się i zaniku chlorofilu, przy którym następuje rozpad chloroplastów. Chore rośliny stopniowo żółkną. Przyczyny chlorozy jest brak związków żelaza, magnezu, azotu.
Niedobór żelaza
Najczęściej chloroza jest wynikiem zaburzeń w przyswajaniu tego pierwiastka. Obfite opady deszczu przy słabo przepuszczalnej glebie (ubitej) sprawiają, że dwutlenek węgla powstały w wyniku procesów oddechowych korzeni nie jest uwalniany do atmosfery, tylko reaguje w środowisku wodnym z węglanem wapnia czego efektem jest zwiększenie stężenia jonów wapniowych i wodorowęglanowych. Te ostatnie są bezpośrednią przyczyną chlorozy. Podnoszą pH środowiska i tym samym zmniejszają stężenie jonów żelaza.
Czynniki sprzyjające:
- gleba wapienna : zawiera dużo rozpuszczalnego węglanu wapnia.
- gleba nieprzepuszczalna
- wysokie pH gleby
- obfite opady (lub nadmierne podlewanie)
- niska temperatura gleby na wiosnę
- nadmiar wapnia, fosforu, miedzi, cynku lub manganu
- uszkodzenie korzeni podczas prac polowych
Niedobór magnezu
Na odżywienie roślin magnezem istotny wpływ ma pH gleby. Niski odczyn gleby wpływa na wymywanie jonów wapnia i magnezu oraz ograniczenie wzrostu systemu korzeniowego (szczególnie drastycznie przy odczynie poniżej 5,5). Magnez jest łatwo przyswajalny przez rośliny, ale jedynie na glebach słabo zasadowych. Zarówno zasadowe jak i silnie zakwaszone gleby zahamowują wchłanianie magnezu.
Niedobory magnezu najczęściej spowodowane są zastosowaniem dużych dawek potasu, a małych fosforu lub zbyt niskimi temperaturami (poniżej 8oC).
Niedobór azotu
Niedobór może być spowodowany przez drobnoustroje żyjące w strefie korzeniowej roślin oraz jego wymywanie podczas nawadniania.
Zwiększenie kwasowości gleb wpływa negatywnie na optymalne odżywianie się roślin w skutek blokowania wchłaniania azotu. Ta zwiększona kwasowość gleb niszczy również drobnoustroje produkujące w glebie azot, a które są szczególnie wrażliwe na wszelkie zmiany kwasowości środowiska.
5. Prawo Lamberta - Beera
A(λ) = εm (λ) cl
A - absorpcja
εm - molowy współczynniki absorpcji
c - stężenie substancji
l - grubość roztworu
λ - długość światła padająca na kuwetę
Molowy współczynnik absorpcji εm jest absorpcją warstwy roztworu o grubości 1 cm i stężeniu 1 mol/dm3. Jest to parametr charakteryzujący absorpcję danej substancji.