Mindmap-Galerie Kapitel 3 Mineralernährung und Stickstoffernährung von Pflanzen
Die Mineralernährung und Stickstoffernährung von Pflanzen führt hauptsächlich die essentiellen Elemente in Pflanzen ein, die Aufnahme und Nutzung mineralischer Elemente durch Pflanzen und die Aufnahme gelöster Stoffe durch Pflanzenzellen.
Bearbeitet um 2024-03-27 16:34:17Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
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drittes Kapitel Mineralstoff- und Stickstoffernährung von Pflanzen
Die Aufnahme, der Transport und die Assimilation mineralischer Elemente durch Pflanzen sowie die Rolle mineralischer Elemente bei Lebensaktivitäten werden oft als mineralische Elemente von Pflanzen bezeichnet.
Die Aufnahme und Verwertung von Stickstoff durch Pflanzen wird als Stickstoffernährung bezeichnet
Abschnitt 1 Wesentliche Elemente in Pflanzen
Der nichtflüchtige cremefarbene Rückstand wird Asche genannt
Die Stoffe in der Asche sind verschiedene Mineraloxide, Sulfate, Phosphate, Silikate usw.
Die Elemente, aus denen Asche besteht, werden Ascheelemente genannt
Da sie direkt oder indirekt aus Bodenmineralien stammen, werden sie Mineralelemente genannt
Stickstoff ist kein mineralisches Element
wesentliche Elemente für Pflanzen
Bezieht sich auf Elemente, die für das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung wesentlich sind
Arten wesentlicher Pflanzenelemente
Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel, Eisen, Kupfer, Bor, Zink, Mangan, Molybdän, Chlor, Silizium, Nickel und Natrium. Die letzten 15 sind mineralische Elemente.
Klassifizierung wesentlicher Pflanzenelemente
Es gibt 10 Makroelemente: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel und Silizium.
Es gibt 9 Spurenelemente: Eisen, Bor, Mangan, Zink, Kupfer, Molybdän, Chlor, Nickel und Natrium.
So bestimmen Sie wesentliche Pflanzenelemente
Die Zusammensetzung des natürlichen Bodens ist komplex und die darin enthaltenen Elemente können nicht kontrolliert werden. Daher ist es unmöglich, die für Pflanzen wesentlichen Elemente mithilfe der Bodenkultur zu bestimmen.
Pflanzen werden in der Regel mittels Lösungskultur oder sandbasierter Kultur unter Verwendung künstlich hergestellter Nährlösungen mit kontrollierbaren Inhaltsstoffen kultiviert, um die essentiellen Mineralelemente von Pflanzen und ihre Rolle in Pflanzen zu bestimmen.
Lösungskultur Lösungskultur, auch Hydrokultur genannt, ist eine Methode zum Züchten von Pflanzen in einer Lösung, die alle oder einen Teil der Nährstoffe enthält. Um Lichteinfall und Algenwachstum zu verhindern, werden häufig in Alufolie eingewickelte Behälter oder undurchsichtige Behälter verwendet. Die Nährlösung sollte häufig ausgetauscht und häufig mit einer Sauerstoffpumpe belüftet werden.
Kulturmethode auf Sandbasis Die Kulturmethode auf Sandbasis, auch Sandkulturmethode genannt, ist eine Methode, Pflanzen mit Substraten wie gewaschenem Quarzsand oder Glaskugeln zu fixieren und gleichzeitig Nährlösung zuzugeben, um Pflanzen zu kultivieren.
Bei der Untersuchung wesentlicher Elemente von Pflanzen können bestimmte Elemente entfernt oder der vorbereiteten Nährlösung hinzugefügt werden, um das Wachstum und die Entwicklung sowie physiologische und biochemische Veränderungen von Pflanzen zu beobachten. Wenn ein bestimmtes Element aus dem Kulturmedium entfernt wird, in dem Pflanzen normal wachsen und sich entwickeln, wachsen die Pflanzen schlecht und entwickeln bestimmte Symptome. Wenn das Element hinzugefügt wird, verschwinden die Symptome, was bedeutet, dass das Element ein wesentliches Element für die Pflanze ist . Im Gegenteil: Wenn die Entfernung eines bestimmten Elements keine negativen Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und die Pflanzenentwicklung hat, bedeutet dies, dass das Element für Pflanzen nicht essentiell ist.
Bedingungen der Nährlösung: Die Nährlösung muss die folgenden vier Bedingungen erfüllen: ① Alle für das Pflanzenwachstum notwendigen Nährstoffe enthalten Zeitraum Die innere Energie kann den für das Pflanzenwachstum geeigneten pH-Wert aufrechterhalten. ④ Die Nährlösung sollte eine physiologisch ausgewogene Lösung sein.
Kriterien zur Beurteilung wesentlicher Pflanzenelemente
Ohne dieses Element werden Wachstum und Entwicklung der Pflanzen behindert und sie können ihren Lebenszyklus nicht normal abschließen.
Ohne dieses Element zeigen Pflanzen spezifische Mangelerscheinungen. Nur durch die Zugabe dieses Elements kann dieses Mangelsyndrom behoben werden.
Direkte Funktionalität: Dieses Element wirkt sich direkt auf die Ernährungsphysiologie der Pflanzen aus und hat keinen indirekten Einfluss auf die Förderung des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung, da das Element die Umweltbedingungen für das Pflanzenwachstum (z. B. die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens) verbessert.
Physiologische Wirkungen essentieller Pflanzenelemente
Allgemeine physiologische Wirkungen essentieller Pflanzenelemente
als Bestandteil der Zellbausteine
Beispielsweise sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel usw. Bestandteile organischer Substanzen wie Zucker, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren.
als Regulator der Lebensaktivitäten
Wesentliche Pflanzenelemente dienen als Enzymkomponenten und Enzymaktivatoren, steuern enzymatische Reaktionen; sie sind Bestandteile endogener physiologisch aktiver Substanzen (Hormone und Vitamine usw.) und regulieren den Stoffwechsel, das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze.
wirken elektrochemisch
Beispielsweise können K*, Na*, CI* und andere Ionen das osmotische Potenzial von Zellen anpassen und das intrazelluläre Ladungsgleichgewicht aufrechterhalten. H*, OH* usw. regulieren den pH-Wert von Zellen und Elemente wie Eisen, Zink, Kupfer , Nickel und Molybdän nehmen an Redoxreaktionen teil.
als zelluläre Botenstoffe
Wie zum Beispiel Kalzium.
Physiologische Wirkungen von Makroelementen
Physiologische Wirkungen von Stickstoff
Der von Pflanzen aufgenommene Stickstoff besteht hauptsächlich aus anorganischem Stickstoff, nämlich Ammoniumstickstoff (NH4*) und Nitratstickstoff (NO5*). Außerdem kann er einen Teil organischen Stickstoffs (z. B. Harnstoff) aufnehmen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Stickstoff Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Stickstoff sind: ① Stickstoff ist der Hauptbestandteil von Proteinen, Nukleinsäuren und Phospholipiden, und diese drei sind wichtige Bestandteile zellulärer Strukturmaterialien wie Protoplasma, Zellkerne usw biologische Membranen; ② Stickstoff ist ein Bestandteil von Enzymen, ATP, verschiedenen Coenzymen und prosthetischen Gruppen (wie NAD*, NADP, FAD usw.), die eine wichtige Rolle im Stoffstoffwechsel und Energiestoffwechsel spielen. ③ Stickstoff ist ein Bestandteil von bestimmten Pflanzenhormonen (wie Auxin und Zellteilung) Vitaminen (wie Vitamin B, Vitamin B, Vitamin B, Vitamin PP) usw., die die Lebensaktivitäten regulieren ④ Stickstoff ist ein Bestandteil von Chlorophyll und steht in engem Zusammenhang mit der Photosynthese . Es ist ersichtlich, dass Stickstoff eine wichtige Rolle im Pflanzenleben spielt, weshalb Stickstoff auch als Element des Lebens bezeichnet wird.
(2) Symptome eines Stickstoffmangels: Bei Stickstoffmangel wird die Synthese organischer Stoffe blockiert, was zu kurzen Pflanzen, gelben oder roten Blättern, wenigen Zweigen (Verzweigungen), wenigen Blüten, unvollständigen Körnern und verringertem Ertrag führt. Aufgrund der hohen Stickstoffmobilität können Verbindungen in alten Blättern zersetzt und zur Wiederverwendung in junges Gewebe transportiert werden. Daher zeigen alte Blätter zuerst Symptome, wenn Stickstoff fehlt.
(3) Der Schaden von zu viel Stickstoff: Wenn zu viel Stickstoff vorhanden ist, werden die Blätter der Pflanzen dunkelgrün und die Zweige und Blätter werden langbeinig. Die Reifezeit ist verzögert; das mechanische Gewebe im Stängel ist unterentwickelt, was leicht zur Einlagerung und zum Befall durch Krankheiten und Insektenschädlinge führen kann. Eine angemessene Ausbringung von mehr Stickstoffdünger bei Blattgemüsepflanzen trägt jedoch zur Ertragssteigerung und Verbesserung der Qualität bei.
Physiologische Wirkungen von Phosphor
Phosphor wird von Pflanzen hauptsächlich in Form von H2PO4* oder HPO42* aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Phosphor: ① Phosphor ist der Hauptbestandteil von Nukleinsäuren, Nukleoproteinen und Phospholipiden; ② Phosphor ist Bestandteil vieler Coenzyme (wie NAD*, NADP* usw.) und auch ein Bestandteil von ATP- und ADP-Inhaltsstoffen; ③ Phosphor spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Pflanzenmaterialien, ist beispielsweise am Stoffwechsel von Zuckern, Fetten und Proteinen beteiligt und kann den Transport von Zuckern fördern. ④ Pflanzenzellflüssigkeit enthält bestimmte Säuren und Salze zur Bildung von Puffersystem, das für Zellen schädlich ist. Die Aufrechterhaltung des osmotischen Potentials spielt eine gewisse Rolle.
(2) Symptome eines Phosphormangels: Bei Phosphormangel sind die Pflanzen dünn und klein, die Triebe oder Zweige sind reduziert, die Blätter sind grün oder violett, die Blüte- und Reifestadien sind verzögert, der Ertrag ist gering und die Resistenz ist geschwächt. Phosphor ist ein wiederverwendbares Element. Bei Phosphormangel treten die Symptome daher zunächst an älteren Blättern auf.
(3) Der Schaden von zu viel Phosphor: Bei zu viel Phosphor entstehen kleine Brandflecken auf den Blättern, die durch die Ausfällung von Calciumphosphat verursacht werden. Überschüssiger Phosphor behindert auch die Aufnahme von Silizium durch Pflanzen, was bei Pflanzen leicht zu Symptomen wie Zinkmangel und Kalziummangel führen kann.
Physiologische Wirkungen von Kalium
Kalium wird von Pflanzen in Form von K* aufgenommen, kommt im Pflanzenkörper vor und ist nicht an der Zusammensetzung wichtiger organischer Stoffe beteiligt
(1) Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Kalium Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Kalium sind: ① Kalium ist als Aktivator von Pyruvatkinase, Malatdehydrogenase, Fructokinase und anderen Enzymen am wichtigen Stoffwechsel beteiligt. ② Kalium kann die Protein- und Zuckersynthese fördern und kann den Transport von Zuckern fördern; ③Kalium kann den Hydratationsgrad von Protoplasten erhöhen und ihre Viskosität verringern, wodurch die Wasserrückhaltekapazität der Zellen erhöht und die vorzeitige Widerstandsfähigkeit verbessert wird; Prozesse wie Zellwasseraufnahme und Stomata-Bewegung; ⑤ Kalium ist die wichtigste Ladungsausgleichskomponente in Pflanzenzellen. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der normalen Lebensaktivitäten lebender Zellen über Membranen hinweg (Plasmamembran, Tonoplastenmembran, Chloroplastenmembran, Mitochondrien). Membran) usw.) spielt eine unersetzliche Rolle im Potenzial.
(2) Kaliummangel: Bei Kaliummangel haben die Pflanzen eine verringerte Früh- und Kälteresistenz, die Pflanzen sind schwach und neigen zur Ablagerung, die Blätter werden gelb, die Blattränder sind versengt und das Wachstum ist langsam. Da der mittlere Teil des Blattes immer noch schneller wächst, bildet das gesamte Blatt eine becherartige Biegung oder schrumpft. Kalium ist ein Element, das wiederverwendet werden kann. Bei Kaliummangel treten die Symptome zunächst in älteren Blättern auf.
(3) Der Schaden von zu viel Kalium führt dazu, dass die Aufnahme von Kalzium und anderen Kationen durch die Pflanze abnimmt, was zu „Herzfäule“ bei Blattgemüse, „Bitterpocken“ bei Äpfeln usw. führt.
Physiologische Wirkungen von Kalzium
Calcium wird von Pflanzen in Form von Ca'* aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Kalzium sind: ① Kalzium ist ein wichtiger intrazellulärer Botenstoff. Im pflanzlichen Zytoplasma können sich Kalziumionen mit Calmodulin (Ca*) verbinden )-Komplex ist an der Signalübertragung beteiligt und spielt eine wichtige regulatorische Rolle bei vielen zellulären Reaktionen. ② Calcium ist ein Bestandteil von Calciumpektat in der Interzellularschicht pflanzlicher Zellwände. ③ Calcium ist an der Bildung von Spindeln beteiligt Calciumionen können als Brücke zwischen Phosphorsäure in Phospholipiden und Carboxylgruppen von Proteinen dienen und die Membranstruktur stabilisieren. ⑤ Calcium ist ein Aktivator der ATP-Hydrolase und Phospholipidhydrolase. ⑥ Calcium kann mit Oxalsäure Calciumoxalat bilden und das Gift beseitigen von überschüssiger Oxalsäure für Pflanzen; ⑦ Calcium hilft bei der Bildung von Pflanzenkallus und spielt auch eine gewisse Rolle bei der Pflanzenkrankheitsresistenz.
(2) Symptome eines Kalziummangels: Im Frühstadium eines Kalziummangels verfärben sich die Endknospen und jungen Blätter hellgrün, und dann erscheinen die Blattspitzen typisch hakenförmig und werden dann nekrotisch. Kalzium ist ein Element, das schwer zu bewegen ist und wiederverwendet werden kann. Daher treten Huminsymptome zuerst an jungen Stängeln und Blättern auf. Wenn Chinakohl beispielsweise an Kalzium mangelt, werden die Herzblätter braun.
Physiologische Wirkungen von Magnesium
Magnesium wird von Pflanzen in Form von Mg* aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Magnesium Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Magnesium sind: ① Magnesium ist ein Bestandteil von Chlorophyll, und etwa 20 % des Magnesiums in Pflanzen liegen im Chlorophyll vor. ② Magnesium ist ein Bestandteil vieler Enzyme bei der Photosynthese und Atmung [wie 1,5-Aktivator der Ribulose-Diphosphat-Carboxylase/Oxygenase] ③Die Aktivierung von Aminosäuren erfordert die Beteiligung von Magnesium. Magnesium kann die Ribosomen-Untereinheiten zu einer stabilen Struktur verbinden , Wenn es niedrig ist, zerfällt das Ribosom und die Fähigkeit zur Proteinsynthese geht verloren 4. Magnesium ist ein Aktivator der DNA-Polymerase und RNA-Polymerase, daher ist Magnesium an der Synthese von DNA und RNA beteiligt Bestandteil der Chromosomen.
(2) Symptome eines Magnesiummangels sind Blattchlorosen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Blattadern zunächst gelb werden, während die Blattadern grün bleiben . Ein schwerer Magnesiummangel kann zu vorzeitiger Alterung und Blattabwurf führen, was schließlich dazu führt, dass die gesamte Pflanze verdorrt und abstirbt.
Physiologische Wirkungen von Schwefel
Schwefel wird von Pflanzen hauptsächlich in Form von Sulfatradikalen (SO42*) aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Schwefel Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Schwefel sind: ① Schwefel ist Bestandteil von Cystein und Methionin und daher auch Bestandteil von Proteinen. -SH und -S-S- zwischen schwefelhaltigen Aminosäuren in Proteinen können sich ineinander umwandeln, was nicht nur die Redoxreaktion in Pflanzen reguliert, sondern auch die räumliche Struktur von Proteinen stabilisiert. ② Schwefel ist pflanzliches Coenzym A (CoA). Bestandteile von Thiamin, Biotin usw. stehen in engem Zusammenhang mit dem Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten. ③ Schwefel ist Bestandteil von Thioredoxin, Eisen-Schwefel-Protein und Nitrogenase und spielt eine Rolle bei der pflanzlichen Photosynthese, Stickstofffixierung usw Andere Reaktionen spielen eine wichtige Rolle.
(2) Symptome eines Schwefelmangels: Bei einem Schwefelmangel zeigen sich zuerst Symptome, und neue Blätter werden gleichmäßig chlorotisch, gelb und fallen leicht ab. Im Pflanzenanbau kommt es selten zu einem Schwefelmangel, da der Boden ausreichend Schwefel enthält, um den Pflanzenbedarf zu decken.
Physiologische Wirkungen von Silizium
Silizium wird von Pflanzen in Form von H4SiO4 aufgenommen
(1) Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Silizium Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Silizium sind: ① Silizium lagert sich hauptsächlich in der Zellwand und im Interzellularraum in Form von amorphen Wasserverbindungen (SiO2·nH2O) ab und kann auch Komplexe mit Polyphenolen bilden werden zu Zellwandzusätzen, um die Steifigkeit und Elastizität der Zellwände zu erhöhen; ② Silizium fördert die Bildung von Fortpflanzungsorganen und kann die Anzahl der Ähren, Ährchen und Einzelkornqualitäten von Getreidekulturen erhöhen; Metalle (einschließlich Aluminium und Magnesium) sind giftig für Pflanzen.
(2) Symptome eines Siliziummangels: Wenn Pflanzen an Silizium leiden, wird ihre Transpiration beschleunigt, ihr Wachstum wird gehemmt und sie sind anfällig für Ablagerungen oder Pilzinfektionen. Insbesondere bei Reis ist die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten, Insektenschädlinge und Lagerbefall bei Siliziummangel deutlich eingeschränkt.
Physiologische Wirkungen von Spurenelementen
Physiologische Wirkungen von Chlor
Stickstoff wird von Pflanzen in Form von CI* aufgenommen. In die organische Substanz wird nur eine sehr geringe Menge Sauerstoff eingebaut, wobei 4-Chlorindolessigsäure ein natürliches Wachstumshormon ist.
(1) Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Chlor sind: ① CI* ist an der Photolyse von Wasser während der Photosynthese beteiligt; ② CI* ist auch für die Teilung von Blatt- und Wurzelzellen erforderlich; ③ CI* reguliert das zytosolische Potenzial und hält die Ladung aufrecht.
(2) Symptome eines Chlormangels: Bei Chlormangel welken die Blätter, werden chlorotisch und nekrotisch und werden schließlich braun. Gleichzeitig wird das Wachstum des Wurzelsystems behindert, es wird dicker und die Wurzelspitze wird stäbchenförmig.
Physiologische Wirkungen von Eisen
Eisen wird von Pflanzen hauptsächlich in Form von Fe2^ oder chelatisiertem Eisen aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Eisen Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Eisen sind: ① Eisen ist eine prosthetische Gruppe für viele Enzyme wie Cytochromoxidase, Peroxidase, Katalase und Ferredoxin. In diesen Enzymen kann Eisen durch die Änderung Fe3* e *=Fe2* Elektronen übertragen. Eisen ist außerdem ein Metallbestandteil von Ferritin und Molybdänferritin in der Nitrogenase, die eine Rolle bei der biologischen Stickstofffixierung spielt. ②Das Enzym, das die Chlorophyllsynthese katalysiert, erfordert eine Aktivierung durch Fe2*.
(2) Symptome eines Eisenmangels Eisen ist für die Synthese von Chlorophyll notwendig, daher führt Eisenmangel zu einer Gelbfärbung der Blätter. In den letzten Jahren wurde entdeckt, dass Eisen die Struktur von Chloroplasten und die Chlorophyllsynthese beeinflusst. Bei einem Eisenmangel der Augenalge beispielsweise zerfallen auch die Chloroplasten, während das Chlorophyll abgebaut wird.
Eisen ist ein Element, das schwer wiederverwendet werden kann. Das offensichtlichste Symptom eines Eisenmangels ist daher, dass die jungen Knospen und Blätter chlorotisch werden und sich gelb oder sogar gelblich-weiß verfärben, während die unteren Blätter grün bleiben.
Physiologische Wirkungen von Bor
Bor wird von Pflanzen in Form von H3BO3 aufgenommen
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Bor: ① Bor fördert den Aufbau und die Entwicklung pflanzlicher Fortpflanzungsorgane, da Bor die Bildung von Pollen fördert und den Keimungs-, Verlängerungs- und Befruchtungsprozess von Pollen fördern kann. ② Bor fördert den Transport und Stoffwechsel von Zucker, da Bor sich mit freiem Zucker verbinden kann, wodurch der Zucker polarer wird, der Zucker leichter durch die Plasmamembran gelangt und dessen Transport gefördert wird. Bor kann die Aktivität der Uridin-Diphosphat-Glukose (UDPG)-Pyrophosphorylase fördern die Synthese von Saccharose; ③ Bor ist an der Synthese von Hemizellulose und Zellmaterialien beteiligt und fördert die Zellverlängerung und -teilung. Es ist auch an der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen, Hormonreaktionen, Membranfunktionen, Zellteilung, Wurzelentwicklung und anderen physiologischen Prozessen beteiligt Prozesse Es besteht ein gewisser Zusammenhang; ④ Bor kann die Bildung von Phenolsäureverbindungen wie Kaffeesäure und Chlorogensäure in Pflanzen hemmen, die zu Wurzelverholzung führen können.
(2) Symptome eines Bormangels: Wenn Bor fehlt, schrumpfen Staubbeutel und Filamente, der Pollen ist unterentwickelt, die Samenbildungsrate ist niedrig, Wurzelspitzen und Endknospen sind nekrotisch, die apikale Dominanz geht verloren und die Verzweigungen nehmen zu.
Physiologische Wirkungen von Mangan
Mangan wird von Pflanzen hauptsächlich in Form von Mn2* aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Mangan Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Mangan sind: ① Mangan ist ein Aktivator vieler wichtiger Enzyme, wie Hexosephosphokinase, Carbonsäuren, dehydrierende Säuren, RNA-Polymerase, einige Enzyme bei der Fettsäuresynthese usw Die Aktivierung von reduzierender Salpetersäure, die Oxidation von Indolessigsäure (IAA) usw. erfordern alle die Beteiligung von Mangan. ② Mangan ist ein Bestandteil des Sauerstoff entwickelnden Komplexes im Photosystem II und beteiligt sich an der photosynthetischen Sauerstoffemissionsreaktion Für die Photosynthese ist Mangan erforderlich. ③ Mangan ist ein Bestandteil der Superoxiddismutase und beteiligt sich am Abfangen freier Radikale in Mitochondrien.
(2) Symptome eines Manganmangels: Bei einem Manganmangel werden die Blätter zwischen den Blattadern chlorotisch, aber die Blattadern bleiben grün und die Blätter beginnen an den Blatträndern gelb zu werden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Manganmangel und Eisenmangel. Mn2* ist in Pflanzen sehr mobil. Wenn Manganmangel auftritt, treten die Symptome im Allgemeinen an jungen bis mittelalten Blättern auf und nicht an den jüngsten Blättern. Manganmangelsymptome treten bei Getreidekulturen häufig an älteren Blättern auf.
Physiologische Wirkungen von Natrium
Natrium wird von Pflanzen als Na* aufgenommen
(1) Die wichtigsten physiologischen Wirkungen von Natrium sind: ① Natriumionen können das Potenzial gelöster Stoffe erhöhen, Zellen vergrößern und das Wachstum fördern: ② Natrium kann Phosphorsäure in C4-Pflanzen und Crassulacea-Säurestoffwechsel (CAM)-Pflanzen katalysieren . Regeneration von Enolbrenztraubensäure (PEP); ③Natrium kann die Rolle von Kalium teilweise ersetzen und das osmotische Potenzial von Zellen erhöhen
(2) Symptome eines Natriummangels: Bei einem Natriummangel kommt es bei den Pflanzen zu Gelbfärbung und Nekrose und sie können möglicherweise sogar nicht blühen.
Physiologische Wirkungen von Zink
Zink wird von Pflanzen in der Form Zn2* aufgenommen
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Zink sind: ① Zink ist ein Bestandteil oder Aktivator vieler Enzyme wie Glutamatdehydrogenase, Superoxiddismutase, Carboanhydrase usw. ② Zink ist an der Synthese beteiligt Die Entstehung von Indolessigsäure (IAA) ist darauf zurückzuführen, dass die Vorstufe von Indolessigsäure Tryptophan ist und Zink ein wesentlicher Bestandteil der Tryptophansynthase ist.
(2) Symptome eines Zinkmangels: Ein Zinkmangel beeinträchtigt die Auxinsynthese, was zu einem verkümmerten Wachstum junger Blätter und Stängel von Pflanzen führt, was zu Blattkrankheiten und Clusterblattkrankheiten führt.
Physiologische Wirkungen von Kupfer
In gut belüfteten Böden wird Kupfer von den Pflanzen in Form von Cu2* aufgenommen, während es in feuchten und anoxischen Böden überwiegend in Form von Cu2* aufgenommen wird.
(2) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Kupfer Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Kupfer sind: ① Kupfer ist ein Bestandteil von Polyphenoloxidase, Ascorbinsäureoxidase, Laccase und anderen Enzymen und spielt eine wichtige Rolle beim Redox der Atmung. ② Kupfer ist ein Substanz Die Komponente von Cyanin ist an der photosynthetischen Elektronenübertragung beteiligt. ③ Kupfer kann die Widerstandsfähigkeit von Kartoffeln verbessern, daher hat das Sprühen von Kupfersulfat eine gute Wirkung bei der Vorbeugung und Behandlung der Krankheit.
(2) Symptome eines Kupfermangels: Bei Kupfermangel wachsen die Blätter langsam, erscheinen blaugrün und junge Blätter werden chlorotisch. Bei starkem Kupfermangel fallen Blätter ab. Darüber hinaus führt ein Kupfermangel zu einer Degeneration des Blattpalisadengewebes und einer Erweiterung der substomatalen Höhle, was dazu führt, dass die Pflanze aufgrund übermäßiger Transpiration welkt, selbst wenn die Wasserversorgung ausreichend ist.
Physiologische Wirkungen von Nickel
Nickel wird von Pflanzen in Form von Ni2* aufgenommen.
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Nickel Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Nickel sind: ① Nickel ist die Metallkomponente der Urease, und die Funktion der Urease besteht darin, die Hydrolyse von Harnstoff in Kohlendioxid (CO2) und Ammoniak (NH3) zu katalysieren. Daher reichert sich bei Pflanzen, denen Urease fehlt, eine große Menge Harnstoff in der Pflanze an, was die Keimung der Samen erheblich beeinträchtigt. ② Nickel ist auch einer der Bestandteile der Hydrogenase, die bei der Erzeugung von Wasserstoff bei der biologischen Stickstofffixierung eine Rolle spielt -Amylase-Aktivität in Gerstensamen.
(2) Symptome eines Nickelmangels: Bei einem Nickelmangel reichert sich mehr Harnstoff in den Blattspitzen an, was zu abnormalen oder sogar nekrotischen Blättern führt.
Physiologische Wirkungen von Molybdän
Molybdän wird von Pflanzen in Form von MoO24* aufgenommen
(1) Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Molybdän Die wichtigsten physiologischen Funktionen von Molybdän sind: ① Molybdän ist ein Bestandteil der Nitratreduktase und spielt eine Elektronenübertragungsrolle. ② Molybdän ist ein Bestandteil von Molybdänferritin im stickstofffixierenden Enzym und spielt eine Rolle bei der Stickstofffixierungsprozess; ③ Molybdän Es ist ein wesentlicher Bestandteil der Xanthindehydrogenase und bestimmter Oxidasen bei der Synthese von Abscisinsäure.
(2) Symptome eines Molybdänmangels: Wenn Molybdän fehlt, sind die Blätter kleiner, die Blätter sind zwischen den Adern chlorotisch, es gibt nekrotische Flecken und die Blattränder sind verbrannt und nach innen eingerollt. Wenn Kreuzblütlern ein Mangel an Molybdän fehlt, kräuseln sich ihre Blätter und verformen sich, und alte Blätter werden verdickt und versengen. Wenn Getreidepflanzen einen Mangel an Molybdän aufweisen, schrumpfen die Körner oder bilden keine Körner.
Sektion 3 Aufnahme und Verwertung mineralischer Elemente durch Pflanzen
Wurzeln nehmen Mineralstoffe und Wasser überproportional auf
Kurz gesagt, die Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen durch Pflanzen ist sowohl miteinander verbunden als auch unabhängig voneinander. Der Zusammenhang spiegelt sich darin wider, dass mineralische Elemente im Wasser gelöst werden müssen, bevor sie von den Wurzeln aufgenommen werden können und mit dem Wasserfluss in den Apoplasten der Wurzeln gelangen. Die Aufnahme mineralischer Elemente verringert das osmotische Potenzial der Zellen und fördert die Wasseraufnahme durch Pflanzen. Die gegenseitige Unabhängigkeit spiegelt sich in den unterschiedlichen Absorptionsverhältnissen und -mechanismen der beiden wider. Die Wasseraufnahme basiert hauptsächlich auf einer passiven Wasseraufnahme durch Transpiration, während die Aufnahme von Mineralelementen auf einer aktiven Aufnahme basiert, die Stoffwechselenergie verbraucht. Darüber hinaus sind auch die Verteilungsrichtungen der beiden unterschiedlich. Wasser wird hauptsächlich auf die Blätter verteilt, während mineralische Elemente zu diesem Zeitpunkt hauptsächlich auf das Wachstumszentrum verteilt werden.
Wurzeln sind selektiv für die Ionenaufnahme
Unter der selektiven Absorption von Ionen versteht man das Phänomen, dass Pflanzen unterschiedliche Anteile an Kationen und Anionen aus verschiedenen Ionen oder demselben Salz in derselben Lösung aufnehmen. Bei der Zufuhr von NaNO3 nimmt die Pflanze beispielsweise deren Anion (NO3*) und das Kation (Na*) auf. Da die Gesamtzahl der positiven und negativen Ladungen in Pflanzenzellen ausgeglichen sein muss, geht die Aufnahme eines bestimmten Ions durch eine Pflanze mit der Entladung von Ionen mit derselben Ladung und derselben Ladungszahl oder mit entgegengesetzter Ladung einher gleiche Ladung. Absorption mehrerer Ionen. Wenn Pflanzen selektiv NO3* absorbieren, reichert sich Na in der Umgebung an, und auch OH* oder HCO3* reichern sich an, wodurch der pH-Wert des Mediums steigt. Die Salze, die dazu führen, dass das Medium alkalisch wird, weil Pflanzenwurzeln mehr Anionen als Kationen aufnehmen, werden als physiologische alkalische Salze bezeichnet, wie beispielsweise verschiedene Nitrate. Wenn (NH4)2SO4 zugeführt wird, nimmt die Pflanze mehr Kationen (NH4*) als Anionen (SO42*) auf und die Wurzelzellen geben H* ab. Während sich SO42* in der Umgebung ansammelt, wird daher eine große Menge an H* angesammelt Auch die Salze, die den pH-Wert des Mediums senken und das Medium sauer machen, weil Pflanzenwurzeln mehr Kationen als Anionen absorbieren, werden als physiologische Säuresalze bezeichnet, beispielsweise verschiedene Ammoniumsalze. Ebenso ist die Aufnahme von Anionen und Kationen durch Wurzeln sehr ähnlich, und Salzverbindungen, die den pH-Wert des umgebenden Mediums kaum verändern, können als physiologisch neutrale Salze bezeichnet werden, wie z. B. NH4NO3. Wenn bestimmte physiologische saure Salze oder physiologische alkalische Salze über einen längeren Zeitraum auf den Boden aufgetragen werden, kann dies offensichtlich zu Veränderungen des pH-Werts des Bodens führen und somit die Bodenstruktur schädigen. Daher sollte bei der Anwendung chemischer Düngemittel auf eine angemessene Kombination geachtet werden von Düngemitteltypen.
Einzelsalzvergiftung und Ionenoxidation
Jede Pflanze wird, wenn sie in einer einzigen Salzlösung kultiviert wird, bald abnormal und stirbt schließlich ab. Dieses Phänomen wird als einfache Salzvergiftung bezeichnet.
Eine einfache Salzvergiftung kann sowohl bei Nährstoffen als auch bei Nicht-Nährstoffen auftreten und tritt bei Pflanzen auf, wenn die Lösungskonzentrationen sehr niedrig sind.
Wenn der Einzelsalzlösung eine kleine Menge anderer Salze zugesetzt wird, wird die Toxizität des Einzelsalzes beseitigt. Dieses Phänomen, bei dem Ionen Gift voneinander verdrängen können, nennt man Ionenkonkurrenz, auch Ionenkonfrontation genannt.
Es gibt genotypische Unterschiede
Es gibt offensichtliche Unterschiede zwischen verschiedenen Pflanzenarten und sogar zwischen verschiedenen Sorten derselben Pflanze hinsichtlich der Arten, Absorptionsraten und Nutzungseffizienz der absorbierten Mineralelemente.
Der Bereich, in dem Wurzeln mineralische Elemente aufnehmen
Das Wurzelsystem ist für Landpflanzen das wichtigste Organ zur Aufnahme mineralischer Elemente. Die Teile, in denen es mineralische Elemente aufnimmt, und die Teile, in denen es Wasser aufnimmt, sind die unbelebten Teile der Wurzelspitze. Tatsächlich ist der Wurzelhaarbereich der Bereich, der die meisten mineralischen Elemente absorbiert, da der Wurzelhaarbereich über eine große Absorptionsoberfläche verfügt und das Leitungsgewebe gut entwickelt ist. Es ist zu erwarten, dass die Ansammlung von weniger Mineralstoffen in der Wurzelhaarzone darauf zurückzuführen ist, dass die aufgenommenen Mineralstoffe durch das Transportgewebe schnell abtransportiert werden können.
Der Prozess, durch den Wurzeln mineralische Elemente aufnehmen
Transport gelöster Stoffe von der Bodenlösung zu den Wurzeln
In der Bodenlösung gelöste Stoffe können durch Konzentration oder Diffusion in die Wurzeloberfläche gelangen. Der Fluss gelöster Stoffe mit Wasser zu den Wurzeln ist ein kollektiver Transport, während die Bewegung von Molekülen von hohen zu niedrigen Konzentrationen ein Diffusionstransport ist.
Ionen dringen in die Zellen der Wurzeloberfläche und in den Kortex ein
Ionen gelangen in den Wurzelkanal
Es gibt zwei parallele Wege, über die Ionen von der Wurzeloberfläche in das Wurzelgefäß gelangen: den Apoplastenweg und den Symplastenweg (S-Weg). Der Apoplastenweg erreicht die Stele durch die Zellwand und der Symplastenweg umgeht die Vakuole durch Plasmodesmen . , von Zelle zu Zelle zur Stele transportiert.
An der Wurzel gibt es einen Raum, der das Diffusionsgleichgewicht mit der äußeren Lösung aufrechterhält und in den Ionen und Wasser ungehindert ein- und austreten können. Dieser Raum wird als freier Raum bezeichnet. Der Transport von Ionen im freien Raum wird als apoplastischer Weg des Ionentransports bezeichnet
Die Ionen gelangen durch den freien Raum zur Protoplasmaoberfläche und gelangen dann durch aktive oder passive Absorption in das Protoplasma der Wurzelepidermis oder der kortikalen Zellen. In das Protoplasma eindringende Ionen können von den Epidermiszellen über Plasmodesmen in die Parenchymzellen gelangen. Anschließend wird es aus den Xylemparenchymzellen in die Gefäße abgegeben. Die Freisetzung kann passiv oder aktiv und selektiv erfolgen. Auf der Plasmamembran von Xylemparenchymzellen befindet sich ATPase. Es wird vermutet, dass diese Parenchymzellen eine aktive Rolle beim Transport abgesonderter Ionen zu den Gefäßen spielen.
Faktoren, die die Aufnahme mineralischer Elemente durch die Wurzel beeinflussen
Bodentemperatur
Innerhalb eines bestimmten Bereichs beschleunigt sich die Absorptionsrate der Wurzeln, wenn die Bodentemperatur über einen bestimmten Wert steigt. Dies liegt daran, dass die Bodentemperatur die Wurzelatmung beeinflussen kann Aufnahme mineralischer Elemente. Die Temperatur beeinflusst auch die Aktivität von Enzymen. Bei geeigneter Temperatur werden verschiedene Stoffwechselvorgänge gestärkt, die Menge der benötigten Mineralstoffe steigt und die Wurzeln nehmen mehr auf. Der Zustand des Protoplasma-Kolloids kann sich auch auf die Aufnahme mineralischer Elemente durch das Wurzelsystem auswirken. Bei niedrigen Temperaturen ist das Protoplasma-Kolloid hochviskos, weist eine geringe Permeabilität auf und weist eine geringe Absorption auf. Bei einer geeigneten Temperatur weist das Protoplasma eine niedrige Viskosität, eine hohe Permeabilität und eine schnelle Absorption von Ionen auf. Hohe Temperaturen (über 40 °C) können die Aufnahme von Mineralstoffen durch die Wurzeln verlangsamen. Der Grund könnte darin liegen, dass hohe Temperaturen Enzyme inaktivieren und dadurch den Wurzelstoffwechsel beeinträchtigen. Hohe Temperaturen führen außerdem zu einer beschleunigten Verkorkung der Wurzelspitze, wodurch die Aufnahmefläche verringert wird. Hohe Temperaturen können auch dazu führen, dass die Permeabilität des Protoplasmas zunimmt, wodurch absorbierte Mineralstoffe in die Umwelt gelangen.
Darüber hinaus beeinflusst auch die Höhe oder Änderung der Lufttemperatur die Aufnahme mineralischer Elemente durch Pflanzen. Einerseits beeinflusst die atmosphärische Temperatur die physiologischen Aktivitäten der Wurzeln, indem sie die Bodentemperatur beeinflusst. Andererseits beeinflusst die atmosphärische Temperatur direkt die physiologischen Bedingungen der oberirdischen Pflanzenteile (z. B. Transpirationsrate, Wachstumsstatus der oberirdischen Pflanzen). Teile usw.) und beeinflusst indirekt die Aufnahme mineralischer Elemente durch die Wurzeln.
Bodenbelüftungsstatus
Bei guter Belüftung ist der Sauerstoffgehalt des Bodens hoch, der Wurzelatmungsstoffwechsel ist stark und die Absorptionsrate mineralischer Elemente ist schnell. Wenn dem Boden Sauerstoff entzogen wird, werden die Lebensaktivitäten des Wurzelsystems beeinträchtigt, wodurch die Aufnahme von Mineralien verringert wird. Daher können Maßnahmen zur Verbesserung der Bodenbelüftung, wie z. B. der verstärkte Einsatz organischer Düngemittel, die Verbesserung der Bodenstruktur, die Stärkung der Bodenbearbeitung und -lockerung usw., die Aufnahme mineralischer Elemente durch Pflanzenwurzeln erhöhen.
Konzentration der Bodenlösung
Wenn die Konzentration der Bodenlösung sehr niedrig ist, nimmt die Absorptionsrate der Mineralien durch die Wurzeln mit zunehmender Konzentration zu. Wenn jedoch eine bestimmte Konzentration erreicht wird, nimmt die Absorptionsrate der Ionen zu durch das Maschinensystem erhöht sich nicht mehr. Dies liegt daran, dass die Aufnahme von Mineralstoffen durch die Wurzeln eine Sättigung erreicht hat. Wenn die Konzentration an Mineralstoffen (gelösten Stoffen) im Boden zu hoch ist, kommt es zu einer Umkehrosmose des Wassers Das Wurzelgewebe und sogar die gesamte Pflanze verlieren Wasser und verbrennen. Daher sollte eine übermäßige Ausbringung chemischer Düngemittel auf den Boden vermieden werden.
pH-Wert des Bodens
Der pH-Wert des Bodens beeinflusst die Verfügbarkeit mineralischer Elemente im Boden
Der pH-Wert des Bodens kann die Verfügbarkeit verschiedener Mineralelemente im Boden erheblich beeinflussen. Ein niedriger pH-Wert begünstigt die Verwitterung von Mineralien und die Freisetzung verschiedener Ionen wie K*, Mg*, Ca*, Mn*, Cu* und AI*. Auch die Löslichkeit verschiedener Salze wie Carbonate, Phosphate und Sulfate ist bei niedrigem pH-Wert hoch. Bei einem pH-Wert von 5,0 bis 6,0 ist die Aufnahme und Verwertung durch Pflanzen hoch, sie können jedoch leicht abfließen oder vom Regenwasser weggespült werden , also in sauren roten Böden Im Boden leiden Nutzpflanzen oft unter einem Mangel an Phosphor, Kalium, Molybdän usw. Mit zunehmender Alkalität des Bodens verwandeln sich Elemente wie Eisen, Phosphor, Mangan, Bor und Zink allmählich in unlösliche Verbindungen, und die Menge der Pflanzen, die sie aufnehmen, nimmt allmählich ab.
Der pH-Wert des Bodens beeinflusst die Absorptionsrate mineralischer Elemente
Der Einfluss des Säuregehalts und der Alkalität (pH) des Bodens auf die Absorptionsrate mineralischer Elemente variiert je nach ionischen Eigenschaften. Innerhalb eines bestimmten pH-Bereichs steigt im Allgemeinen die Absorptionsrate von Kationen mit steigendem pH-Wert des Bodens, während die Absorptionsrate von Anionen mit steigendem pH-Wert abnimmt.
Der Grund, warum der pH-Wert des Bodens unterschiedliche Auswirkungen auf die Absorptionsraten heller Ionen und Kationen hat, hängt mit der Tatsache zusammen, dass die Proteine, aus denen das Zytoplasma besteht, Ampholyte sind. In einer alkalischen Umgebung sind die Aminosäuren, aus denen das Protein in den Wurzelzellen besteht, positiv geladen, was es den Wurzeln erleichtert, Anionen in der äußeren Lösung aufzunehmen, während in einer alkalischen Umgebung die Aminosäuren negativ geladen sind, was die Aufnahme erleichtert Kationen zu absorbieren.
Im Allgemeinen liegt der optimale pH-Wert des Bodens für das Pflanzenwachstum zwischen 6 und 7, aber einige Pflanzen bevorzugen eine leicht saure Umgebung, wie z. B. Tee, Kartoffeln, Tabak usw., andere bevorzugen eine alkalische Umgebung, wie z. B. Clematis, Rüben usw.
Aufnahme mineralischer Elemente durch oberirdische Teile
Neben den Wurzeln können Pflanzen auch in ihren oberirdischen Teilen (Stängel, Blätter und andere Organe) Mineralstoffe aufnehmen. In der Produktion werden Schnelldünger oft direkt auf die Blätter gesprüht, damit sie von den Pflanzen aufgenommen werden können. Diese Methode wird Extra-Wurzel-Düngung oder Blatternährung genannt.
Wie mineralische Elemente in den Boden gelangen
Nach dem Aufsprühen einer Lösung, die mineralische Elemente enthält, auf den oberirdischen Teil der Pflanze (hauptsächlich die Blätter), können die mineralischen Elemente durch die Stomata oder Lentizellen auf der Stängeloberfläche oder durch die Cutin auf der Pflanzenoberfläche in die Pflanze gelangen. Das Stratum corneum ist eine Mischung aus Polysacchariden und Lipidverbindungen, die an den Seitenwänden der Epidermiszellen verteilt sind und für Wasser nicht leicht durchlässig sind. Es gibt jedoch Lücken im Stratum Corneum, bei denen es sich um winzige Poren handelt, durch die Lösungen hindurchtreten können. Nachdem die Lösung durch die Poren des Stratum corneum die Seitenwand der Epidermiszellen erreicht hat, dringt sie weiter durch die Epidermisfilamente in der Zellwand und erreicht die Plasmamembran der Epidermiszellen. Die mit epidermalen Zellprotoplasten gefüllten Flüssigkeitssekrete in den epidermalen Filamenten erstrecken sich von der Protoplastenoberfläche durch die feinen Poren in der Wand nach außen und verbinden sich mit dem Apoplasten. Wenn die Lösung durch die Epithelien die Plasmamembran erreicht, wird sie in das Zellinnere transportiert und erreicht schließlich das Phloem in den Stängeln und Blättern.
Faktoren, die die Wirkung der Extra-Wurzel-Düngung beeinflussen
Da Pflanzenstängel und Blätter nur in der Lösung gelöste Nährstoffe aufnehmen können, werden umso mehr Nährstoffe aufgenommen, je länger die Lösung auf den Blättern verbleibt. Daher beeinflussen alle externen Umweltfaktoren, die die Flüssigkeitsverdunstung beeinflussen können (wie Licht, Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.), die Aufnahme von Nährstoffen durch Stängeloberflächen und Blätter. Aus produktionstechnischer Sicht werden Extra-Wurzel-Düngungen daher meist in kühlen, windstillen und feuchten Zeiten durchgeführt (z. B. abends, wenn es bewölkt ist).
Die Extra-Wurzel-Düngung zeichnet sich durch eine geringe Dosierung und eine schnelle Düngerwirkung aus. In manchen Fällen ist die wurzelexterne Düngung eine wirksame Möglichkeit, Pflanzennährstoffe zu ergänzen. Wenn zum Beispiel in späteren Phasen des Pflanzenwachstums die Wurzelaktivität abnimmt und die Fähigkeit, Dünger aufzunehmen, nachlässt, oder wenn dem Boden Wasser fehlt, kann die Bodendüngung nicht wirksam sein, oder wenn bestimmte mineralische Elemente eine schlechte Wirkung auf die Bodendüngung haben (wie z als Eisen in alkalischem Boden). Zu den Düngemitteln, die üblicherweise zum Besprühen von Pflanzenblättern verwendet werden, gehören Harnstoff, Kaliumdihydrogenphosphat, Spurenelementdünger usw.
Die Nachteile der Extra-Wurzel-Düngung sind: Bei Pflanzen mit dicker Nagelhaut (z. B. Zitrusfrüchten) ist die Düngewirkung zu gering; die Sprühkonzentration ist zu hoch, was leicht zu Blattschäden führen kann
Transport und Verwertung mineralischer Elemente im Körper
Absorbieren mineralische Elemente in den Wurzeln oder Blättern, von denen ein kleiner Teil in den Wurzeln zurückgehalten wird und der Großteil in andere Teile der Pflanze transportiert wird
Transportformen mineralischer Elemente
Verschiedene Mineralstoffe werden in Pflanzen auf unterschiedliche Weise transportiert. Die meisten metallischen Elemente werden in Form von Ionen transportiert, während nichtmetallische Elemente zusätzlich zu ihrem ionischen Zustand auch in Form kleiner organischer Moleküle transportiert werden.
Transportwege mineralischer Elemente
Während mineralische Elemente durch das Xylem nach oben transportiert werden, können sie auch seitlich transportiert werden.
Von den Blättern aufgenommene Mineralstoffe werden hauptsächlich durch das Phloem nach unten und auch horizontal transportiert.
Nutzung mineralischer Elemente
Mineralische Elemente werden von Wurzeln aufgenommen und über Xylem zu verschiedenen Organen und Geweben von Pflanzen transportiert. Ein Teil von ihnen synthetisiert organische Stoffe mit Assimilaten im Körper, und der andere Teil fungiert als Aktivator von Enzymen oder als osmotische Substanz zur Regulierung des osmotischen Potenzials Pflanzenzellen und die Aufnahme von Wasser.
Sektion 2 Aufnahme gelöster Stoffe durch Pflanzenzellen
Der Prozess der Absorption gelöster Stoffe entlang eines elektrochemischen Potentialgradienten, ohne dass ein Stoffwechsel zur Energiebereitstellung erforderlich ist, wird als passive Absorption bezeichnet.
Unter Diffusion versteht man das Phänomen der Übertragung von Molekülen oder Ionen entlang des elektrochemischen Potentialgradienten, auch einfache Diffusion genannt. Der elektrochemische Potenzialgradient umfasst zwei Aspekte: den chemischen Potenzialgradienten und den elektrischen Potenzialgradienten. Normalerweise wird die Diffusion von Molekülen durch den chemischen Potenzialgradienten (Konzentrationsgradient) bestimmt, während die Diffusion von Ionen durch den elektrischen Potenzialgradienten bestimmt wird.
Bei der unterstützten Diffusion handelt es sich um den Transportprozess kleiner Molekülsubstanzen durch Membranen entlang elektrochemischer Gradienten durch Membrantransportproteine, die normalerweise keine Energieversorgung durch Zellen erfordern. Membrantransportproteine sind intrinsische Proteine, die in biologischen Membranen vorhanden sind und den Ionentransmembrantransport durchführen, auch bekannt als Ionentransmembrantransportproteine können in Ionenkanäle oder Kanalproteine, Trägerproteine und Ionenpumpen unterteilt werden. Der Transport von Substanzen durch Ionenkanäle und einige Träger ist eine unterstützte Diffusion, während der Transport von Substanzen durch Ionenpumpen und einen anderen Teil der Träger (Symporter und Antiporter) ein aktiver Transport ist.
Ionenkanäle sind eine Art Kanalproteine in Zellmembranen, die selektive Funktionen haben und sich über beide Seiten der Membran erstrecken. Die Größe der Kanalpore und die Oberflächenladung innerhalb der Pore bestimmen die Selektivität des Kanals für den Ionentransport. Die Ladung der Ionen und ihr Hydratationsgrad bestimmen die Durchlässigkeit der Ionen bei ihrer Diffusion durch den Kanal.
Trägerprotein, auch Carrier, Permease oder Transportenzym genannt, ist eine Art intrinsisches Protein, das Substanzen durch die Membran transportiert und im Transmembranbereich keine offensichtliche Porenstruktur bildet. Beim Transport von Substanzen verbindet sich das Trägerprotein zunächst selektiv mit Ionen (Molekülen) auf einer Seite der Membran, um einen Trägerionen-(Molekül-)Komplex zu bilden. Anschließend erfährt das Trägerprotein eine Konformationsänderung, wodurch die transportierten Ionen (Moleküle) der anderen Seite ausgesetzt werden Seite der Membran und lassen Sie sie los. Denn der durch das Trägerprotein durchgeführte Transport kann passiv (entlang des chemischen Gradientenpotentials) oder aktiv (entlang des chemischen Gradientenpotentials) sein.
Es gibt drei Arten von Trägerproteinen: unidirektionale Transporter, Co-(Co-)Porter und Anti-(Anti-)Porter. Uniporter können weiter in passive unidirektionale Transporter und aktive unidirektionale Transporter (wie Plasmamembran-H*-ATPase) unterteilt werden. Am aktiven Transport sind sowohl Symporter als auch Antiporter beteiligt
Durch kinetische Analyse der Beziehung zwischen Transportgeschwindigkeit und Konzentrationsunterschied des gelösten Stoffes kann unterschieden werden, ob der gelöste Stoff durch Ionenkanäle oder Trägerproteine transportiert wird. Der Transport durch Ionenkanäle ist ein einfacher Diffusionsprozess ohne Sättigung; während der Transport durch Trägerproteine auf der Bindung gelöster Stoffe an spezifische Stellen auf dem Träger beruht, kommt es beim Trägerproteintransport zu einer Sättigung.
Unter Ionenpumpen versteht man einige Membranträgerproteine, die die Funktion haben, ATP zu hydrolysieren und die Energie von ATP nutzen können, um Ionen gegen den elektrochemischen Potentialgradienten durch die Membran zu transportieren. Unter Ionenpumpen versteht man im Allgemeinen die auf der Zellmembran vorhandene ATPase. ATPase, auch ATP-Phosphohydrolase genannt, katalysiert die Hydrolyse von ATP zur Erzeugung von ADP und Phosphat (Pi) und setzt Energie frei. ATPase ist ein intrinsisches Protein in der Plasmamembran, das die bei der Hydrolyse von ATP freigesetzte Energie zum Transport von Ionen nutzt.
Die ATPase, die H* transportiert, wird H*-ATPase oder Protonenpumpe genannt (H*-Pumpe)
Es gibt drei Haupttypen von H*-ATPasen in höheren Pflanzenzellen: ① H-ATPase vom P-Typ auf der Plasmamembran, die Protonen aus dem Zytoplasma zur Außenseite des Körpers pumpt ② H-ATPase vom V-Typ auf der Plasmamembran Tonoplast. Es pumpt Protonen aus dem Zytoplasma in die Vakuole. ③ H*-ATPase vom F-Typ ist auf der inneren Mitochondrienmembran und der Thylakoidmembran des Chloroplasten vorhanden und an der ATP-Synthese beteiligt
Der H*-Gradient durch die Plasmamembran und die Energie des Membranpotentials werden zusammenfassend als elektrochemische H*-Potenzialdifferenz bezeichnet
Der Prozess, bei dem die H*-ATPase H*, die ΔμH*-Produktion oder die Protonenantriebskraft herauspumpt, wird üblicherweise als primärer Co-Transport oder auch als primärer aktiver Transport bezeichnet. Der Ionentransport mit ΔμH* oder Protonenantriebskraft als treibende Kraft wird als sekundärer aktiver Transport oder sekundärer Co-Transport bezeichnet.
Die Beziehung zwischen primär aktivem Transport und sekundär aktivem Transport ist: Der primär aktive Transport hydrolysiert ATP und wandelt chemische Energie in ΔμH* oder Protonenkraft um, während der sekundär aktive Transport ΔμH* oder Protonenkraft verwendet, um Ionen oder Moleküle durch die Membran zu transportieren. Der sekundäre aktive Transport schwächt ΔμH*. Wenn ΔμH* abnimmt, kann der Rückkopplungseffekt natürlich die Fortsetzung des primären aktiven Transports fördern. Das Endergebnis ist der Verbrauch von ATP und der aktive Transport von Ionen und Molekülen durch die Membran.
Tatsächlich ist die Plasmamembran-ATPase auch ein unidirektionaler Transporter, also ein aktiver unidirektionaler Transport, der Energie verbraucht. Daher kann der Einwegtransport in zwei Arten unterteilt werden: aktiv und passiv.
Die durch die Atmung freigesetzte Energie kann zur Absorption gelöster Stoffe gegen den elektrochemischen Potentialgradienten genutzt werden. Dieser Vorgang wird als aktive Absorption bezeichnet.