Макроэлементы в жизни растений. Железо

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад по теме

 «Макроэлементы в жизни растений. Железо»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил                                                                                               

Студент ОБ-020400-31ф гр.                                                            Мерзлякова А.В.

 

 

 

 

Проверила                                                                                                 Зыкина Н.Г.

 

 

 

 

 

Ижевск, 2014г

Железо

1. А) Железо входит в состав растений в количестве 0,08%.

    Б) Оно поступает в растение в виде Fe3+, а транспортируется в листья по ксилеме в виде цитрата железа (III).

    В) Адекватные уровни содержания железа в растениях являются обязательными как для нормального развития растений, так и для правильного питания человека и животных. Способность различных растений к поглощению железа различна и существенно зависит от почвенных и климатических условий, а также от фазы роста и развития растений. Определенные незлаковые травы, в том числе и бобовые растения, способы накапливать больше железа, нежели злаковые виды. Однако при высоких содержаниях легкорастворимых форм Fe все растения могут потреблять очень большие его количества. Это, в частности, установлено для растительности, произрастающей на почвах, образовавшихся на серпентинитах. Природное содержание железа в кормовых растениях изменяется от 18 до примерно 1000 мг/кг сухой массы. В съедобных частях различных овощей концентрации Fe довольно близки (29—130 мг/кг сухой массы), причем для салата-латука они максимальные, а для лука — минимальные. В золе различных растений содержание железа изменяется в пределах 220—1200 мг/кг.  Наиболее чувствительными к недостатку железа из сельскохозяйственных культур  являются: виноград, хмель, роза и плодовые деревья.

 Г) Больше всего железа содержится в листьях, потому что оно необходимо для образования хлорофилла.

2. В почвах железо присутствует главным образом в виде оксидов и гидроксидов, находящихся в форме небольших частиц или связанных с поверхностью некоторых минералов. Однако в богатых органическим веществом горизонтах почв Fe находится преимущественно в хелатной форме. Количество железа в почвах определяется как составом материнских пород, так и характером почвенных процессов. Как правило, содержание железа в почвах изменяется от 0,5 до 5%. Даже на бедных железом почвах не отмечается его абсолютного дефицита для растений. Фиксируется лишь недостаток легкорастворимых форм железа.

Почвы с дефицитом железа для определенных сельскохозяйственных культур распространены довольно широко. Однако особенно часто они встречаются в аридных районах и связаны с карбонатными, щелочными или другими специфическими разновидностями почв (например, марганцево-железистыми). В гумидной климатической зоне, где преобладают кислые почвы, дефицит железа для растений маловероятен, если, конечно, отсутствует влияние антропогенных факторов, нарушающих природный химический баланс. Вопросы тестирования почв и устранения железистой недостаточности были предметом ряда исследований, при этом все авторы указали на необходимость осторожного использования рекомендуемых методов определения доступных для растений уровней железа. При оценке последних обычно рекомендуется использование хелатирующих агентов ЭДТА и ДТПА.

Практически все случаи железистой недостаточности у растений были обусловлены почвенными факторами, влияющими на растворимость соединений этого элемента. Поглощение железа растениями осуществляется метаболическим путем, несмотря на то, что оно может абсорбироваться как в виде Fe3+, Fe2+, так и в виде хелатных форм. Предполагается, что способность корней восстанавливать Fe3+ до Fe2+ является основой для потребления этого катиона большинством растений.

3. Роль железа в большинстве случаев связана с его способностью переходить из окисленной формы (Fe3+ ) в восстановленную (Fe2+ ) и обратно. Железо входит в состав каталитических центров многих окислительно-восстановительных ферментов. В виде геминовой группировки оно входит в состав таких ферментов, как цитохромы, цитохромоксидаза, нитратредуктаза, нитритредуктаза, леггемоглобин, каталаза и пероксидаза. Цитохромная система является необходимым компонентом дыхательной и фотосинтетической электрон-транспортной цепи. Кроме того, целый ряд ферментов содержит железо в негемовой форме. К таким ферментам относятся некоторые флавопротеиды, нитрогеназа, железосодержащий белок ферредоскин, фитоферритин и др. Фитоферритин – является металлопротеидом, в виде которого железо аккумулируется в клетке.

Железо необходимо для образования хлорофилла. При этом железо катализирует образование предшественников хлорофилла аминолевулиновой кислоты и протопорфиринов. Предполагают что железо играет роль в образовании белков хлоропластов. В хлоропластах железо в негемовой форме входит в состав реакционных центров фотосистем  I и II.

4. При нормальных уровнях почвенного рН органические комплексы железа, по-видимому, играют важную роль в питании растений. Разделение хелатных форм железа до абсорбции ускоряет восстановление Fe3+ до Fe2+ на поверхности корней, которые обычно поглощают катион Fe2+. Хотя в соках ксилемы железо находится не в хелатных формах, перенос его осуществляется главным образом цитрат-хелатами. В растительных тканях подвижное железо связано с цитратами и растворимым ферредоксином. Поскольку перенос железа в тканях растений затруднен, его недостаток проявляется прежде всего в их молодых частях. По данным Шеффера и др., количество железа в интенсивно растущих тканях растений было относительно низким.

Поглощение и перенос железа в растительных органах во многом зависят от ряда растительных факторов и условий окружающей среды, из которых наибольшее значение имеют рН, содержание кальция и фосфора, а также соотношение некоторых тяжелых металлов. В общем случае высокая степень окисления соединений железа, его осаждение на карбонатах и/или фосфатах и конкуренция катионов других микроэлементов с Fe2+ за места присоединения хелатирующих соединений обусловливают невысокие темпы поглощения этого элемента и вызывают нарушения в его переносе в растениях. Обычно чем выше дефицит железа, тем выше способность корней к извлечению его из минералов и хелатов.

5. Взаимодействие с другими элементами. Антагонистическое взаимодействие между железом и тяжелыми металлами отмечено для ряда сельскохозяйственных культур, а результаты последних исследований наводят на мысль, что хлороз из-за избытка тяжелых металлов, по-видимому, приводит к появлению железистой недостаточности. Избыточные количества тяжелых металлов, в частности марганца, никеля и кобальта, вызывают уменьшение темпов поглощения и передвижения железа в растениях, что в свою очередь приводит к снижению хлорофилла. С другой стороны, известно, что высокие уровни содержания соединений этого элемента в почвах во многом способствуют снижению поглощения микроэлементов растениями. Пулфорд предположил, что взаимодействие железа и цинка, по-видимому, приводит к осаждению франклинита ZnFe2O4, а это резко снижает доступность обоих металлов для растений. Взаимодействие железа и фосфора обычно отмечается при метаболизме растений и в почвах. Из-за сильного сродства ионов Fe3+ и Н2РО4~ при благоприятных условиях может образоваться FePO4-2H2O. Более того, анионы фосфора конкурируют с растениями за железо, поэтому фосфор мешает поглощению и переносу железа в растениях. Надлежащее соотношение фосфора и железа в растениях является основой для их нормального развития. Этот вопрос был детально рассмотрен Олсеном, Адамсом и Де-Коком. Взаимодействие между железом и другими макроэлементами питания изучено недостаточно. Например, железистый хлороз у растений, растущих на карбонатных почвах, может быть связан с низкой доступностью железа, а не с влиянием кальция, поскольку антагонизм Fe и Са четко не доказан. Взаимодействие железа и серы, по-видимому, носит случайный характер, поскольку низкие уровни содержания серы в почвах могут подавлять поглощение железа, тогда как высокие в зависимости от почвенных условий могут приводить к снижению его доступности для растений

6. Железистая недостаточность влияет  на различные физиологические  процессы, что находит отражение  в ослаблении роста растений  и снижении их урожайности. Симптомы  железистой недостаточности могут  проявляться при самых различных уровнях содержания железа в растениях, а их характер сильно зависит от почвенных, растительных, питательных и климатических факторов. Наиболее типичным симптомом является межжилковый хлороз молодых листьев. Листья теряют зеленую окраску, затем белеют и преждевременно опадают. Некоторые фруктовые деревья, а из хлебных злаков овес и рис в особенности, очень чувствительны к железистому хлорозу.

7. Наиболее чувствительно к дефициту  железа, как и большинства макроэлементов  молодые растения, т.к. железо необходимо для роста и развития.

8. Железосодержащие удобрения

Рекомендуются к употреблению на карбонатных почвах и на почвах с высоким содержанием усвояемых фосфатов.

Соединения железа в почву не вносят, поскольку железо способно очень быстро переходить в неусвояемые растениями формы. Исключение составляют хелаты – органические соединения железа. Для обогащения железом растения опрыскивают железным купоросом, слабыми растворами хлорного и лимоннокислого железа 2-3 раза за вегетационный сезон. Рекомендуется осенью, одновременно с внесением перегноя, вносить железный купорос из расчета на 40-60 кг перегноя 1-1,5 кг железного купороса, вся смесь разбавляется 5-10 литрами воды и выливается в кольцевую траншею вокруг дерева.