Rodzaj pierwiastków mineralnych wg różnych kryteriów:
1)kryterium ilościowe:
-makroelementy - powyżej 0,01% s.m. (10 μmoli/g s.m.) np. N, P, K, Ca, Mg, S
-mikroelementy - poniżej 0,01% s.m. (5 μmoli/g s.m.) np. Fe, Zn, B, Cu, Mo, Mn, Cl
2)kryterium wg pełnionych funkcji:
-pierwiastki budulcowe - C, H, O, makroelementy (bez P)
-katalizatory reakcji enzymatycznych - mikroelementy
-pierwiastki pożądane - Na, Si, Al., Co korzystnie wpływają na fizjologię roślin np. sód może zastąpić potas krzem uczestniczy w procesie transpiracji.
3)kryterium wg właściwości fizjologiczno-biochemicznych
-organogenne (C, H, O)
-niemetale (N, P, S, Cl)
-metale alkaliczne (K, Ca, Mg)
-metale ciężkie (Fe, Mn, Cu, Zn, Mo)
Oceniając wizualnie objawy niedoboru pierwiastków zwracamy uwagę na:
-ograniczenie wzrostu części nadziemnej i systemu korzeniowego;
-nienormalny wzrost roślin;
-nienormalna barwa liści- chlorozy(bielenie liści)
-zamieranie pąków wierzchołkowych;
-wyłamywanie kruchość łodyg;
-zwiędnięty pokrój rośliny nienormalne ułożenie blaszek liściowych;
-występowanie chlorozy i nekrozy;
-wzmożona biosynteza antocyjanów daje purpuroo fioletowy odcień liścia
Charakter chlorozy - czy obejmuje całą blaszkę liściową, czy tylko fragmenty czy okolice unerwienia.
Charakter nekrozy - czy od brzegu liścia, czy zamierają całe liście; nekrozy powodują kruchość zamieranie łodygi śluzowacenie włośników zamieranie wierzchołków wzrostu.
-przebarwienia liście np. barwa niebiesko-fioletowa, czy liście sinozielone;
Objawy niedoboru są różne dla różnych gatunków roślin. W praktyce niedobór pierwiastka łączy się z chorobą, objawami spowodowanymi szkodnikami, patogenami. Lokalizacja na roślinie objawów niedoboru czy pierwsze objawy pojawiają się w wierzchołkowej, najmłodszej części rośliny, czy w najstarszej.
Pierwiastki dzielimy na 2 grupy:
1)pierwiastki ruchliwe reutylizacja - ponowne wykorzystanie przez roślinę, w przypadku niedoboru pierwiastki są wykorzystywane ze związków i transportowane do rosnących najmłodszych części roślin - pierwsze objawy niedoboru na starszych liściach; N, P, K, Mg. Roslina chroni najmłodsze organy wszystko co ma transportuje w pierwszej kolejności do nich.
2)pierwiastki nieruchliwe brak reutylizacji; pierwsze objawy niedoboru na liściach młodych; Ca, S, Fe. Sa wbudowane na stałe w roślinę.
Skrócony klucz objawów deficytów pokarmowych:
Młode tkanki wykazują objawy najpierw - element nieruchliwy.
1.zamieranie wierzchołków wzrostu;
-nekroza liści - deformacja i opadanie B;
-chloroza liści - zwinięcie, kruche, nekrotyczne Ca;
2.brak zamierania wierzchołków wzrostu;
-chloroza liści;
-nekroza liści Mn;
-brak nekrozy: wiązki chlorotyczne - liście prawie białe S; wiązki niechlorotyczne - liście białe oprócz wiązek Fe;
3.bez chlorozy liści - może być więdnięcie Cu;
Starsze tkanki wykazują objawy niedoborów najpierw - element ruchliwy.
1.cała roślina - zahamowany wzrost;
-dolne liście chlorotyczne - roślina wyblakła N;
-roślina ciemnozielona do purpurowej - blaknięcie potem P;
2.efekt umiejscowiony - chloroza, nekroza, marmurkowa, parkowa;
-chloroza międzyżyłkowa - parkowatość Mg;
-brzegowa lub całościowa chloroza;
-brzegowa nekroza K;
-nekroza na całym liściu - plamista, kropkowa Zn;
EFEKTY BRAKU:
AZOT - silne ograniczenie wzrostu części nadziemnej i korzeni; żółte liście - chloroza, nekroza; słaba łodyżka; azot ruchliwy (młode żyją);
POTAS - górne liście jeszcze zielone, dolne żółtawe; K ruchliwy; zwiędły pokrój rośliny (blaszki liści podwijają się); wzrost zahamowany ale nie tak drastycznie, jak w przypadku N, podobne systemy korzeniowe; chloroza, nekroza (plamy); K reguluje gospodarkę wodną, zwiększa uwodnienie komórki;
WAPŃ - nieruchliwy (góra zła); zasychają wierzchołki wzrostu; chloroza najmłodszych liści przechodząca w nekrozę; łamliwość łodygi;
SIARKA - drastyczne zahamowanie wzrostu (jak przy niedoborze N); żyłki są fioletowe, cała blaszka liściowa jest chlorotyczna; siada metabolizm (procesy metaboliczne osłabione); w CoA jest - gdy brak to brak cyklu Crebsa umieranie; składnik specyficznych substancji - brak S - brak tych substancji;
FOSFOR - silne ograniczenie wzrostu części nadziemnej; korzenie długie nitkowate; barwa fioletowa (ciemna) liści dolnych; brudno zielono-fioletowe liście górne wzmożona synteza antocyjanów; P ruchliwy;
MAGNEZ - wzrost nie tak ograniczony jak u N; ruchliwy Mg (młode listki żyją, starsze umierają); chloroza przechodzi w nekrozę; nerw główny jeszcze zielony i boczne też chloroza między nerwami; Mg w chlorofilu;
jednoliścienne - wiązki ułożone równolegle - chloroza pasiasta
dwuliścienne - chloroza plamkowata, mozaikowa (plamy chlorotyczne między nerwami);
ŻELAZO - wierzchołek umarły żelazo nieruchliwe; chloroza nerwy pozostają jeszcze zielone; Fe uczestniczy w biosyntezie chlorofilu jest aktywatorem enzymów przy biosyntezie chlorofilu;
N - hamowanie wzrostu; małe krzewienie; chloroza liści starszych; łatwa reutylizacja;
K - plamy chlorotyczne i nekrotyczne; zahamowanie wzrostu organów spichrzowych; aktywator ponad 50 enzymów; uczestniczy w osmoregulacji;
Ca - sucha zgnilizna owoców pomidora i papryki; plamistość jabłek;
Fe - składnik cytochromów, ferredoksyny; 80% Fe w chloroplastach;
Ćw.7 Właściwości buforujące roślin.
Siewki pszenicy - z dobrze rozwiniętymi korzeniami; do 4 kolb pobrano 4 roztwory o różnym pH; wsadzono korzonki do r-ru na 1h; po 1h rośliny usunięto i zmieniono pH r-ów. Nastąpiła szybka zmiana pH roztworów.
Dla młodych siewek optymalne pH wynosi 6,0. Każdy gatunek rośliny ma swoje optymalne pH (może zmieniać się w zależności od fazy rozwojowej rośliny. Wrzosy, borowiny lubią kwaśne podłoże.
Korzenie roślin są zdolne do modyfikacji.
Pobieranie pierwiastków mineralnych - wymiana jonowa tzn. pobieraniu kationów przez korzenie towarzyszy wydzielanie do środowiska glebowego równoważnej ilości jonów H+. Pobieraniu anionów towarzyszy wydzielanie do środowiska glebowego równoważnej ilości jonów OH-. Rośliny pobierając zwiększoną ilość kationów i anionów modyfikują kwasowość podłoża, na tym polegają właściwości buforowe.
1) Ca2+ NO3- OH- = pH ↑ sól fizjologicznie zasadowa
2) NH4+ SO42- = pH ↓ sól fizjologicznie kwaśna
AZOT FUNKCJE:
1. strukturalna - aminokwasy, aminy, peptydy
- białka strukturalne, fosfolipidy (np. cholina) błony cytoplazmatyczne
2. synteza białek - kwasy nukleinowe DNA, RNA
3. fotosynteza i oddychanie:
- chlorofil
- przenośniki protonów i elektronów (NAD, F AD, cytochromy) faza świetlna fotosyntezy, łańcuch oddechowy
- ATP nukleotydy purynowe i pirimidynowe
- CoA
4. metabolizm rośliny
- białka enzymatyczne
- koenzymy metabolizmu węglowodanów i tłuszczowców
- CoA
- ADP, ATP
5. wzrost roślin
- auksyny, cytokininy (biosynteza i dystrybucja)
6. związki specyficzne
- alkaloidy, witamina B
7. związki zapasowe - np. warstwa aleuronowa ziarniaków zbóż
FOSFOR FUNKCJE:
1. strukturalna
- fosfolipidy (lecytyna) błony cytoplazmatyczne
2. fotosynteza
- faza świetlna ATP, NAD P
- faza ciemna - estry fosforanowe cukrów
- karboksylaza RuBP
- transport asymilatów z chloroplastów do cytoplazmy
3. oddychanie
- glikoliza - estry-P cukrów, acetylo-CoA
- cykl Krebsa NADP, FAD
- łańcuch oddechowy przenośniki H+ i e NAD, NADP, FAD, FMN, kumulacja energii ATP
4. aktywny transport jonów i związków organicznych
- przez membrany komórkowe (ATP-aza)
- pobieranie i transport w roślinie (ATP)
5. metabolizm związków organicznych
- cukrów - estry-P (ATP)
- tłuszczowców - CoA, NAD, NADP
- białek - redukcja NO3- NH4+ NADH2
biosynteza aminokwasów ATP
kwasy nukleinowe
6. wzrost roślin - cytokininy, auksyny
7. związki zapasowe - fityna (nasiona zbóż)
POTAS FUNKCJE:
1. katalityczna = aktywator enzymów (ADP ATP i innych)
- fotosynteza - fosforylacja fotosyntetyczna
- oddychanie - fosforylacja oksydacyjna
- biosynteza złożonych cukrowców (skrobia) i białek (RuBP-karboksylaza)
2. gospodarka wodna - regulacja, wzrost uwodnienia
- regulacja stopnia otwarcia aparatów szparkowych
dyfuzja pary wodnej - transpiracja
dyfuzja CO2 i O2 - fotosynteza i oddychanie
- aktywne i bierne pobieranie H2O przez roślinę
3. transport asymilatów z donorów do akceptorów (przez floem) i dystrybucja asymilatów (plon)
4. wzrost roślin - auksyny, gibereliny, cytokininy
5. odporność na patogeny i szkodniki
- wyższa zawartość złożonych cukrowców (skrobia) i białek wyższa odporność
WAPŃ FUNKCJE:
1. strukturalna
- pektyniany Ca - blaszka środkowa,
- CaCO3 - ściana komórkowa,
- mostki wapniowe - Ca - Ca - struktura membran (selektywna przepuszczalność) i białek enzymatycznych
2. gospodarka wodna - regulacja (spadek) uwodnienia komórek (zamykanie szparek)
3. regulacja przepuszczalności błon - transport przez membrany komórkowe
- struktura membran komórkowych
- aktywny transport = mediator sygnałów z błon do wnętrza komórki (Ca + specyficzne białko kalmodulina) = wpływ na metabolizm i transport do komórki
- aktywacja kanałów jonowych
4. katalityczna - ATP-aza (aktywny transport)
5. odporność na choroby - owoce (liście)
np. gorzka plamistość jabłek, zgnilizna owoców pomidorów, brunatnienie liści sałaty, brukselki - przy niedoborze
6. związki zapasowe - fityna
MAGNEZ FUNKCJE:
1. katalityczna = aktywator wielu enzymów
- fotosynteza - fosforylacja fotosyntetyczna
- oddychanie - fosforylacja oksydacyjna
- glikoliza
- cykl Krebsa
- metabolizm związków organicznych - synteza białek, tłuszczowców, węglowodanów, kw. nukleinowych, ATP
2. strukturalna
- pektyniany Mg - blaszka środkowa
- mostki - Mg - Mg - stabilizacja struktur komórkowych
- chlorofil fotosynteza
- rybosomy - stabilizacja struktury (synteza białek)
3. gospodarka wodna - regulacja (obniżenie) uwodnienia komórek
4. związki zapasowe - sole Mg kwasu fitynowego = fityna - sól wapniowo-magnezowa estru fosforanowego inozytolu (nasiona zbóż).
ŻELAZO FUNKCJE:
1. metaboliczna = składnik enzymów transportujących elektrony (reakcje oksydo-redukcyjne)
- fotosynteza - ferredoksyna, cytochromy (faza świetlna fotosyntezy)
- oddychanie - cytochromy, oksydaza cytochromowa, peroksydaza (łańcuch oddechowy)
2. katalityczna
- aktywator enzymów w biosyntezie chlorofilu ( fotosynteza)
- udział w redukcji azotanów (wiązanie N atmosferycznego)
- biosynteza białek
SIARKA FUNKCJE :
1. strukturalna
- aminokwasy cysteina, cystyna, metionina
- peptydy - glutation
- białka strukturalne
- mostki -S-S- stabilizacja przestrzennej struktury białek
2. metaboliczna i kataboliczna
- aktywność enzymów (struktura białek enzymatycznych, koenzymy)
- glutation - reakcje oksydo-redukcyjne, koenzym (przemiany cyklu Krebsa)
- acetylo-CoA (aktywny octan) cykl Krebsa, utlenianie kwasów tłuszczowych
- witaminy - biotyna (H), tiamina (B) - koenzymy
3. fotosynteza
. ferredoksyna (faza świetlna fotosyntezy)
4. związki specyficzne (grupy rodankowe - N=C=S - ), olejki gorczyczne (gorczyca, czosnek, chrzan)
MAGNEZ ( Mg )
Pierwiastek RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne miejscowo na liściach starszych.
Liście - chloroza plamkowata, plamy nekrotyczne, zaczerwienienia, nerwy liściowe zielone.
Rośliny jednoliścienne - pasiaste.
Rośliny dwuliścienne-mozaikowe.
Łodyga - słaba i cienka.
WYSTĘPOWANIE:
l. Funkcja strukturalna - pektyny
2. Uwodnienie koloidów
3. Fotosynteza :
a) chlorofil
b) aktywacja enzymów fosforylacji fotosyntetycznej .
4. Oddychanie :
a) aktywacja enzymów fosforylacji oksydacyjnej, glikolizy, cyklu Krebsa.
5. Metabolizm związków organicznych synteza białek, tłuszczów, węglowodanów.
6. Nasiona - fityny.
PRZYSWAJALNOŚĆ:
Mg2+ - kompleks sorpcyjny w glebie, rozpuszczalny, łatwo wymywany z gleby
ZAWARTOŚĆ:
W tkankach roślin. ok.5 mg Mg / 1g s.m.
ŻELAZO (Fe)
Pierwiastek MAŁO RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach młodych. Chloroza blaszki pomiędzy żyłkami (kolor cytrynowo-żółty), nerwy liści-zielone, nekroza na brzegach liścia.
WYSTĘPOWANIE:
l. W fotosyntezie - synteza chlorofilu, ferredoksyna, cytochromy.
2. Oddychanie - cytochromy, oksydaza cytochromowa, peroksydaza.
3. Reakcje oksydo-redukcyjne.
4. Synteza białek.
PRZYSWAJALNOŚĆ:
Zależy od pH gleby. Przy odczynie kwaśnym przyswajalność wyższa.
Fe2+ ze związkami organicznymi tworzy kompleksy chelatowe
(EDTA - kwas wersenowy + Fe) łatwo przyswajalne i transportowane.
Fe3+, Fe(OH)2 - słabiej przyswajalne.
ZAWARTOŚĆ:
W liściach ok. 0,1 mg Fe / 1g s.m.
SIARKA (S)
PIERWIASTEK MAŁO RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach młodych. Pąki wierzchołkowe - żywe. Chloroza liści młodych - blaszek i nerwów. Łodygi - cienkie i słabe.
WYSTĘPOWANIE:
1.Białka
grupy SH , -S-S-; aminokwasy; peptydy ( glutation )
CoA; ferredoksyna (proces fotosyntezy )
2. Pierścienie heterocykliczne
tiamina (witamina B1), biotyna
3. Grupy rodankowe -N=C=S-
olejki gorczyczne (gorczyca, czosnek, chrzan).
PRZYSWAJALNOŚĆ:
1. SO42- - słabo wiązany przez koloidy glebowe.
2. Formy organ. - utleniane i mineralizowane do SO42- przez mikroorganizmy.
3. Forma SO2 dobrze przyswajana przez liście.
ZAWARTOŚĆ:
W tkankach roślinnych 2-5 mg S / 1g s.m.
AZOT (N)
Pierwiastek RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach starszych. Silnie zahamowany wzrost. Liście jasnozielone, dolne żółte szybko brązowieją i usychają. Łodyga krótka i słaba. Korzenie - cienkie, długie.
WYSTĘPOWANIE:
l. Aminokwasy - białka struktural. zapasowe i enzymatyczne.
2. Pierścienie pirolowe - chlorofil pirymidynowe i purynowe DNA,RNA,ATP, NAD, FAD. Regulatory wzrostu - auksyny, cytokininy, wit. B, alkaloidy.
3. Zasady amoniowe - fosfolipidy (np. cholina w lecytynie-membrany) PRZYSWAJALNOŚĆ:
Forma azotanowa - NO3- - pH lekko kwaśne.
Forma amonowa NH4+ -pH obojętne, słabo zasadowe. Trudniej przyswajalna. Związki organiczne - nieprzysw. (obornik, kompost) Mocznik (przysw. - ureaza) Przyswajal. zależy od: nitryfikacji, zawart . O2 w glebie, warunków świetlnych roślin.
ZAWARTOŚĆ:
W tk. roślin. 20- 40mg N / lg s.m.
FOSFOR (P)
Pierwiastek RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach starszych. Liście ciemnozielone, czerwonofioletowe (synteza antocjanów). Dolne liście żółte. Łodyga krótka, słaba. Korzenie cienkie.
WYSTĘPOW ANIE:
l. Nukleotydy
a) przenoszące energię (ATP,UTP)
b) transp. wodor H+ (oksydo-red) NAD, NADP, FAD, FMN
c) przenoszące grupy czynne (CoA)
2. Kwasy nukleinowe.
3. Estry fosforanowe cukrów
4. Fosfolipidy (np. lecytyna) membrany cytoplazmatyczne.
5. Zapasowe związki fosforu -fityna (nasion. zbóż).
Przy deficycie P - akumulacja skrobi w chloroplastach. Brak możliwości wykorzystania skrobi nawet w nocy.
PRZYSWAJALNOŚĆ:
Zależy od pH:
Rośnie gdy pH kw. -H2PO4- (rozp)
Rośnie gdy pH oboj. -HPO42-
Wysoka- pH zas. -PO43- (nierozp.)
Optymalne pH wynosi 6-7
Obecność Ca - Ca(H2PO4)2 (rozp.)
Przyswajalność zależy od:
CO2 w glebie i wilgotności gleby.
ZAWARTOŚĆ:
W tkankach roślin.3-4 mg P/1g s.m.
POTAS (K)
Pierwiastek RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach starych. Objawy o charakterze miejscowym. Liście niebieskozielone, nekroza międzyżyłkowa, brzegi zasychają i podwijają się. Łodygi słabe i cienkie. Rośliny wyglądają na więdnące.
WYSTĘPOWANIE:
Funkcja katalityczna (aktywacja enzymów ADP ATP )
1. Fotosynteza - fosforyl. fotosyn .
2. Oddychanie - fosforyl. oksydac.
(ATP wykorzystane do metabolizmu zw. organ.)
3. Odporność na choroby i szkodniki roślin. (mniej zw. rozpuszczalnych).
4. Gospodarka wodna zaopatrzenie w wodę.
5. Ruchy szparek - transpiracja spada (wzrost uwod. komórek). Regulacja transp. asymilatów załad. i rozład. floemu.
PRZYSWAJALNOŚĆ:
Jony K+ zaabsorbowane przez koloidy glebowe.
Konieczność zasilania!
ZAWARTOŚĆ:
W tkan. rośl. 20 -100 mg K / 1g s.m.
WAPŃ (Ca)
Pierwiastek MAŁO RUCHLIWY
OBJAWY:
Widoczne na liściach młodych. Pąki wierzchołkowe zamierają. Liście młode - wierzch. zagięte, brzegi liścia zamierają. Łodyga załamuje się. Korzenie śluzowacenie włośników.
WYSTĘPOWANIE:
l. Funkcje strukturalne
pektyniany Ca- blaszka środkowa, (podziały kom.; kieł. pyłku) CaCO03 - ściana komórkowa, membrany cytoplazm. - Ca - Ca - struktura enzymów.
2. Gospodarka wodna - spadek uwodnienia (występowanie suchej zgnilizny owoców).
Regulacja przepuszczalności błon cytoplazmatycznych (kanały jonowe).
Opóźnia starzenie liści.
PRZYSWAJALNOŚĆ:
Forma wymienna - kompleks sorpcyjny.
Forma CaCO3 - łatwo przysw. dwuwęglany np. Ca(HCO3)2
Dobrze wpływa na strukturę gleby.
Wpływ pH:
pH kw. spada przysw. Ca, wymywany - konieczność wapnowania!
ZAWARTOŚĆ:
W tkan. roślin. 5-30 mg Ca / 1g s.m.