Роль азота в питании овощных и плодовых культур

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Января 2014 в 10:31, курсовая работа

Описание работы

Поскольку соединения азота имеют свойство повторно использоваться растением (процесс реутилизации), признаки его недостатка проявляются на нижних листьях. Пожелтение начинается с жилок листа и распространяется к краям листовой пластинки. В случае значительного и длительного азотного голодания бледно-зеленая окраска постепенно переходит в желтую, оранжевую и красную, после чего листья усыхают и отмирают.

Файлы: 1 файл

Курсовая.doc

Введение

Азот – один из основных элементов, необходимых для жизнедеятельности растений. Он входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов и других соединений. Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белков, которые существенно влияют на процессы роста.

Основной источник азота для растений – соли азотной кислоты и аммония. Поглощение его из почвы происходит в виде анионов NO3- и катионов NH4+, а также некоторых простейших органических соединений. Нитратный азот в результате окисления углеводов превращается в аммиак. Для самих растений нитраты безвредны и могут накапливаться в их тканях в значительных количествах. Однако чрезмерное количество нитратов вредно для теплокровных, поскольку препятствует образованию гемоглобина, нарушает снабжение организма кислородом и обуславливает образование канцерогенных соединений.

Нормальное азотное питание повышает продуктивность растений. При этом листья имеют темно-зеленую окраску, растения хорошо кустятся, формируют крупные листья и полноценные репродуктивные органы, в которых ускоряется синтез белка, и они длительное время сохраняют жизнедеятельность. Это определяет возраст растения и его органов, уровень снабжения углеводами, перемещения продуктов синтеза, обеспечения фосфором, серой, калием, кальцием и микроэлементами. При усиленном азотном питании улучшается качество урожая кормовых культур и увеличивается содержание белка в зерне. В корнеплодах сахарной свеклы, клубнях картофеля – наоборот: при чрезмерном количестве азота в конце вегетации накапливаются аминокислоты и другие азотистые вещества, которые уменьшают выход сахара и снижают содержание крахмала.

У льна и зерновых избыток азота может спровоцировать вылегание посевов.

Характерными признаками азотного голодания являются замедленный рост вегетативных органов растений и появление бледно-зеленой и даже желто-зеленой окраски листьев вследствие нарушения процессов образования хлорофилла.

У злаковых культур при недостатке азота ослабляется формирование колосков; они формируются короткими и с меньшим количеством зерен.

1 Теоретические аспекты изучения азотного питания растений

1.1 Сущность азотного питания растений

Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения не могут полностью завершить цикл развития и которые не могут быть заменены другими.

Все питательные элементы делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в значительных (от сотых долей до целых процентов) количествах — это углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, сера, магний и железо. К микроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в очень незначительных ( от стотысячных до тысячных долей процента) количествах, но которые, несмотря на столь малое количество, оказывают сильное воздействие на жизненные процессы растений — это бор, медь, цинк, молибден, марганец, кобальт и др. Есть также и ультрамикроэлементы, которые содержатся в растениях еще в меньших количествах, чем микроэлементы.

Азот — это основной питательный элемент для всех растений: без азота невозможно образование белков и многих витаминов, особенно витаминов группы В. Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального образования и роста стеблей и листьев, поэтому недостаток азота в этот период сказывается в первую очередь на росте растений: ослабляется рост боковых побегов, листья, стебли и плоды имеют меньшие размеры, а листья становятся бледно-зелеными или даже желтоватыми. При длительном остром недостатке азота бледно-зеленая окраска листьев приобретает различные тона желтого, оранжевого и красного цвета в зависимости от вида растений, листья высыхают и преждевременно опадают, что ограничивает образование плодов, снижает урожай и ухудшает его качество, при этом у плодовых культур хуже вызревают и не приобретают нормальной окраски плоды. Так как азот может использоваться повторно, его недостаток проявляется в первую очередь на нижних листьях: начинается пожелтение жилок листа, которое распространяется к его краям.

Избыточное и особенно одностороннее азотное питание также замедляет созревание урожая: растения образуют чрезмерно много зелени в ущерб товарной части продукции, у корне- и клубнеплодов происходит израстание в ботву, у злаков развивается полегание, в корнеплодах снижается содержание сахаров, в картофеле — крахмала, а в овощных и бахчевых культурах возможно накапливание нитратов выше предельно допустимых концентраций (ПДК). При избытке азота молодые плодовые деревья бурно растут, начало плодоношения отодвигается, затягивается рост побегов и растения встречают зиму с невызревшей древесиной.

По требовательности к азоту овощные растения можно разделить на четыре группы:

первая — очень требовательные (цветная, брюссельская, краснокочанная и белокочанная поздняя капуста и ревень);

вторая — требовательные (китайская и белокачанная ранняя капуста, тыква, лук-порей, сельдерей и спаржа);

третья — среднетребовательные (листовая капуста, кольраби, огурцы, кочанный салат, ранняя морковь, столовая свекла, шпинат, томаты и репчатый лук);

четвертая — малотребовательные (фасоль, горох, редис и лук на перо).

Обеспеченность почвы и растений азотом зависит от уровня плодородия почвы, который в первую очередь определяется по количеству перегноя (гумуса) — органического вещества почвы: чем больше в почве органического вещества, тем больше общий запас азота. Наиболее бедны азотом дерново-подзолистые почвы, особенно песчаные и супесчаные, наиболее богаты — черноземы.

1.2 Источники азота растений

Одна из наиболее острых проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством,- недостаток продовольствия, в первую очередь пищевого и кормового белка. Основной источник пищевого и кормового белка - растительные организмы с их уникальной способностью синтезировать белок из углекислоты, воды и неорганических соединений, но для этого растениям необходим азот. Поэтому вопросы, связанные с усвоением сельскохозяйственными культурами азота, представляют не только теоретический интерес, но и имеют огромное практическое значение. Этим вопросам во всем мире уделяется большое внимание. Периодически созываются посвященные им специальные международные конференции. На 16-й конференции Федерации европейских биохимических обществ, которая состоялась в июне 1984 г. в Москве, биохимии азотфиксации и усвоения азота растениями был посвящен специальный симпозиум.

Источниками азота для растений являются: молекулярный азот воздуха, который могут усваивать лишь некоторые почвенные микроорганизмы; азот содержащихся в почве неорганических соединений - аммонийных солей (NH4+) и солей азотной кислоты (нитратов, NO

азот мочевины и различных органических соединений, образующихся в процессе разложения остатков растений и животных и их выделений (навоза, мочи). Усвоение всех этих форм азота растениями происходит благодаря действию различных ферментов.

Хотя нас окружает океан молекулярного азота воздуха (N2), составляющий более 80% земной атмосферы, - однако усваивать, ассимилировать этот азот могут лишь некоторые микроорганизмы. Животные и большинство растений не способны к усвоению азота воздуха.

1.3 Исследования в области азотного питания растений

Не менее существенные сдвиги произошли в 40-х годах и в представлениях об азотном питании растений. Еще из опытов Соссюра было известно, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, поэтому большинство ученых, в том числе и Либих, считали, что растения поглощают азот из растительных и животных экстрактов и из аммиака воздуха. Однако несостоятельность последнего предположения становилась все более очевидной, так как расчеты показывали, что количество аммиака и других азотных соединений в воздухе очень невелико, и оно не может удовлетворить потребность растений в азоте.

Решение этого запутанного вопроса наметил французский агрохимик Ж. Буссенго с помощью точных экспериментов. Во время службы в Южной Америке его внимание привлекло удивительное плодородие перуанских и чилийских почв на песчаном, казалось бы, совсем бесплодном побережье Тихого океана. Он отметил особенно высокие урожаи кукурузы и других культур на тех участках, которые посыпались порошкообразной массой гуано. Химический анализ этого удобрения показал, что оно почти полностью состояло из аммиачных солей. Способность гуано сильно повышать урожайность различных культур скоро получила широкую известность, особенно в Англии. Первое судно, груженое этим удобрением, прибыло в Лондон в 184Q г. С тех пор для Перу, особенно богатой этим удобрением, торговля гуано стала важнейшей статьей национального дохода.

Возвратившись на родину, Бусеенго создал в 1836 г. в своем небольшом имении Бехельброн в Эльзасе агрономическую станцию и с увлечением стал проверять то, что наблюдал в природе.

Рисунок 1 – Установка Бусеенго для изучения усвоения растениями азота

Для изучения отношения растений к свободному атмосферному азоту он разработал метод песчаных культур. Пшеница, овес и подсолнечник выращивались на промытых в серной кислоте и предварительно прокаленных песке, кварце и груборазмолотой пемзе. Опыты велись в сосудах, лишенных малейших примесей аммиака. Питательная смесь состояла из воды, золы и навоза. В нее помещались зерна, тщательно промытые дистиллированной водой. При таких условиях выращивания пшеница, овес и подсолнечник не давали никакого прироста азота. Бусеенго отметил также, что и бобовые растения не давали прироста азота, если выращивались в искусственной атмосфере при отсутствии доступа естественного воздуха. Прирост отмечался лишь тогда, когда в питательную смесь добавлялись азотсодержащие удобрения. Наилучшим из них Бусеенго считал селитру, наихудшими — аммиачные соли.

На основании этих опытов Бусеенго пришел к выводу, что растения неспособны усваивать свободный азот воздуха, а потребляют его из азотсодержащих соединений почвы или воздуха и притом не в готовом виде, а только после предварительного разложения.

Однако тщательно поставленные эксперименты Буссенго не положили конец спорам по данному вопросу. Дело в том, что в это же время не менее известный химик Ж. Билль (1848) выступил с утверждением о возможности усвоения растениями свободного азота воздуха, ссылаясь на результаты своих опытов. Условия его опытов были такими же, как у Буссенго, за исключением того, что Билль подавал в сосуды воздух, не очищенный от примеси аммиака. Лишь позже стало ясно, что эти примеси и послужили причиной прироста азота в выращиваемом им салате, не получавшем никаких азотных удобрений из питательного раствора.

Один из важнейших макроэлементов. Без его участия невозможно развитие растений. Он отвечает за обмен веществ. При этом находится в составе всех белков, цитоплазмы, ядер клеток, аминокислот, хлорофилла, гормонов, витаминов и других соединений. Все это – азот.

Растениям он необходим постоянно, так как отвечает за все процессы питания. Поэтому его недостаток задевает жизненно важные функции.

Особенно нуждаются в этом элементе молодые растения во время активного роста стеблей и листьев. Они содержат наибольшее количество азота. Но с развитием, его доля снижается.

Роль азота в жизни растения заключается еще в том, что он больше других элементов влияет на качество и количество урожая. Поэтому, чтобы вырастить богатый урожай нужно с ранней весны позаботиться о достатке азота.

Азот в природе

Растения используют азот в виде солей аммония (NH₄ + ), и нитратов (NO₃ - ):

Аммоний называют "долгим" азотом, так как он неподвижен в почве, не вымывается и долго превращается в нитратную форму. Больше необходим на ранних стадиях развития растения.
Нитраты - "быстрый" азот. Быстро действуют, но легко вымываются. В большинстве случаев азот поступает в растения именно в виде нитратов.

Обе формы полезны при разных условиях: когда нужно быстро подкормить растение, используют нитраты. А когда необходимо поступление азота только на определенной фазе роста, вносят аммонийные удобрения.

Нитраты не задерживаются в почве и могут вымываться со склонов, выноситься с урожаем:

В водопроницаемых почвах (песчаных) вымывание азота происходит намного интенсивней, чем в почвах с низкой фильтрационной способностью (глинистых). Для уменьшения вымывания воды и соответственно азота, вносят перегной. Он имеет хорошую влагоемкость, склеивает частички почвы и заполняет собой пространство между ними.
Также происходит потеря азота при денитрификации, когда почвенные бактерии перерабатывают нитрат, используя его для поддержания своей жизнедеятельности. В результате он становится недоступным.
Так как азот накапливается в разных частях растения, то при уборке, уносится с урожаем. Разные культуры по-разному его используют. В зависимости от вида, в среднем выносится 100-200 кг/га органических веществ, содержащих азот.
Также он выносится при улетучивании мочевины, когда уреаза превращает ее в аммиак.

Азот атмосферы – это единственный природный источник азота. В газообразном состоянии находится в неограниченном количестве. Но его могут использовать лишь некоторые растения. Свойство переводить такой азот в форму, доступную для усвоения имеют азотфиксирующие бактерии. Такие бактерии находятся на корнях бобовых (соя, люцерна, клевер). Поэтому для природного восполнения уровня азота, их высаживают на местах, где в будущем будут произрастать культурные растения. И после уборки бобовых, азот остается в почве.

Азот в гидропонике

В питательном растворе для гидропоники важно наличие обеих форм азота. С помощью контроля их соотношения, можно добиться стабильного значения рН. Потому что, если раствор имеет только аммоний – это приведет к понижению уровня рН раствора и его подкислению. И наоборот – при перевесе нитратов, повысится рН вокруг корней и раствор станет щелочным. В этом случае, если значение рН не соответствует нужному уровню, растение перестанет получать необходимые элементы для нормального развития. При значении рН 6,8 растения одинаково усваивают обе формы азота.

При одинаковых пропорциях аммоний больше понижает рН раствора, чем нитратный азот повышает его. Поэтому для стабилизации уровня рН аммония используют намного меньше, чем нитратов (в соотношении 1:3).

Еще одна важность правильного соотношения NH₄ + и NO₃ - в том, что повышенное содержание аммония приводит к дефициту кальция и магния.

Соотношение нитратов и аммония очень важно. Но оно может меняться в зависимости от сорта растения, температуры раствора, стадии роста, освещения:

1. Если при образовании плодов у некоторых растений в питательном растворе присутствует аммоний – это снижает урожайность и может привести к заболеваниям. Поэтому лучше использовать аммоний только на начальной стадии развития. 2. При повышении температуры увеличивается потребление сахара и уменьшается обмен веществ аммония с ним. Поэтому при повышенных температурах недопустимо содержание высокого уровня аммония. 3. Наоборот, при низкой температуре нитраты транспортируются медленнее, поэтому использование их в растворе негативно сказывается на росте растения.

Нехватка азота у растений

Чтобы понять, как выглядит растение с недостатком азота N2 не нужно иметь специальных знаний. Главный признак – это прекращение роста и общая слабость. Растение с нормальным его содержанием выглядит здоровым, с насыщенным зеленым цветом листьев. Даже на начальной стадии азотное голодание может привести к потере половины урожая.

Недостаток азота у растений проявляет себя по таким признакам:

растут слабые, короткие побеги;
недостаток листьев, а те, что есть, теряют яркую окраску;
новые листья мелкие, узкие, бледно-зеленые с красноватыми оттенками, рано опадают;
пожелтение жилок с расположенными возле них частями листа. Сначала желтеть начинают нижние, старые листья;
слабое ветвление деревьев;
слабое цветение;
плоды вырастают мелкие, рано осыпаются.

Как восполнить дефицит азота у растений

В почве

Азот для подкормки растений вносят в виде: калиевой, натриевой селитры, аммиачных, органических и других удобрений. Они повышают урожайность практически всех культур.

Почву удобряют ранней весной и в начале лета. За это время растение наиболее активно развивается. Своевременная подкормка стимулирует обмен веществ и активизирует рост.

Положительно удобрения влияют после весенних заморозков и понижений температуры. А вносить их после середины лета не рекомендуется. Это продлит рост, и существенно снизит зимостойкость растений. Также возможно накопление нитратов в плодах.

В гидропонике

Для гидропоники используют минеральные удобрения. Обычные органические удобрения (навоз) не используют, потому что они могут привести к загниванию. Это происходит из-за того, что органические удобрения расщепляются организмами, которые находятся только в почве. А удобрения для гидропоники содержат все готовые для использования элементы.

Раньше, чтобы получить питательный раствор, нужно было самому смешивать химические реактивы. Но это очень сложно. Сейчас раствор для гидропоники можно приготовить самому с помощью готовых удобрений:

Минеральное удобрение Plagron Hydro A/B 5 л. Двухкомпонентные азотсодержащие удобрения идеально подходят для профессионалов с большим опытом выращивания. Они содержат все необходимые питательные вещества даже для самых капризных растений. Используют эти подкормки во время развития, цветения и плодоношения. Они предназначены для гидропонного метода выращивания.

Стимулятор корнеобразования Plagron Power Roots 1 л. Это удобрение обеспечивает рост сильной, развитой корневой системы. В результате увеличивается усвоение питательных веществ, ускоряется рост молодых побегов. Используется во время вегетации и после пересадки для укрепления иммунитета. Подходит для любого способа выращивания.

Минеральное удобрение FloraGro 500 мл. Стимулирует активное развитие и укрепление корневой системы за счет обеспечения растения главными элементами. Используется на стадии вегетации для гидропонного способа, выращивания в почве, субстратах.

Работа TDS метра основана на электропроводности водной – электроды, погруженные в водную среду, создают между собой электрическое поле. Чистая дистиллированная вода сама по себе ток не проводит, образуют его растворенные в воде различные примеси и соединения.

Солемер или TDS метр – это стационарный малогабаритный прибор для измерения жесткости воды и процентного содержания в ней разного вида веществ.

Кокосовый субстрат, изготавливаемый из растертой в мелкую крошку кожуры и волокон кокосового ореха, − достаточно молодой материал.

Чтобы пересаженные цветы хорошо росли и развивались, их корням необходима влага и возможность дышать через земляную почву. Обычная земляная смесь представляет собой достаточно плотную субстанцию, плохо пропускающую живительную влагу и воздух к корням.

Керамзитовый дренажный материал или керамзит – это одна из разновидностей субстрата применяемая для укоренения черенков роз гвоздик и иных цветочных растений.

В прошлом веке ученые открыли вещества, влияющие на работу тех или иных функций растения. С помощью этих веществ, каждый садовод может повлиять на жизненный цикл растения, ускорить или замедлить его развитие. Подобные вещества называют стимуляторами роста.

Современные технологии позволяют контролировать развитие растений по воле человека. Еще в 20 веке ученые открыли фитогормоны, вещества, стимулирующие все процессы жизнедеятельности и контролирующие их протекание

При выращивании растений без солнечных лучей нужно сильно постараться, чтоб предоставить все необходимое. Ведь питается растение именно световыми лучами, без которых рост и развитие невозможно, грунт и удобрение играют второстепенную роль.

Интернет магазин ООО «АгроДом»
Страна: Россия
E-mail: [email protected]
Телефон: 8 (800) 555–42–84
Мы работаем: пн-пт 9:00–23:00; сб 10:00–19:00; вс 12:00-20:00

Узнайте первым о предстоящих акциях и скидках. Мы не рассылаем спам и не передаем email третьим лицам

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Земледелие
Агрохимия
Растениеводство

Азотное питание растений

Все ферменты — белковые вещества, поэтому при недостаточном снабжении растений азотом синтех ферментов замедляется, что приводит к нарушениям в процессах биосинтеза, обмена веществ, в итоге, к снижению урожая.

Регулирование азотного питания растений, можно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур с учетом других факторов жизни. Максимальный урожай достигается при достаточном обеспечении растений всеми условиями их роста. Академик Д.Н. Прянишников писал, что вся история земледелия в Западной Европе говорит о том, что главным условием, определяющим среднюю высоту урожаев в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных растений азотом.

Оптимальное азотное питание способствует синтезу белковых веществ, растения образуют мощные стебли и листья с интенсивной зеленой окраской. Мощный ассимиляционный аппарат позволяет накапливать большее количество продуктов фотосинтеза, повышая урожайность и, как правило, его качество.

Одностороннее избыточное питание азотом, особенно во второй половине вегетационного периода, приводит к задержке созревания растений; образуется большая вегетативная масса, урожай репродуктивных органов но не успевает сформироваться.

Недостаток азота приводит к сильному замедлению роста растений. Прежде всего сказывается на развитии вегетативной массы: листья становятся мелкими, светло-зелеными, раньше желтеют, стебли тонкие, слабо ветвятся. Снижается формирование репродуктивных органов, урожай резко снижается. Азотное голодание у злаковых культур приводит к ослаблению кущения, уменьшается количество зерен в колосе, снижается белковость зерна.

Содержание азота в растениях

По химическому составу, на долю азота в растениях приходится 0,5-5,0% воздушно-сухой массы, основное количество приходится на семенах. Содержание белка четко коррелирует с количеством азота в растениях. В вегетативных органах содержание азота ниже: в соломе бобовых 1,0-1,4%, в соломе злаковых 0,45-0,65%. Еще меньше азота накапливается в корне-, клубнеплодах и овощных культурах: картофель (клубни) 0,32%, сахарная свекла (корни) 0,24%, капуста 0,33% сырого вещества.

Содержание азота в растениях зависит от возраста, почвенно-климатических условий, питательного режима, в частности обеспеченности питательными элементами.

Таблица. Содержание белка и азота в семенах различных культур, % 1

Культура	Белок	Азот
Соя	29	5,8
Горох	20	4,5
Пшеница	14	2,5
Рис	7	1,2

Содержание азота в молодых вегетативных органах выше. По мере старения азотистые вещества мигрируют в появляющиеся листья и побеги.

Таблица. Содержание азота в вегетативной массе зерновых культур по фазам развития, % на воздушно-сухое вещество 2

Культура	Фаза развития
кущение	трубкование	колошение	цветение
Озимая пшеница	5,0-5,4	3,0-4,5	2,1-2,5	2,0-2,4
Яровая пшеница	4,5-5,5	3,0-4,4	2,5-3,0	1,8-2,5
Овес	5,5-5,9	2,9-3,9	2,2	1,3-1,7

Поступление и трансформация азота в белковые вещества

Темпы накопления органических веществ растениями опережают поступление азота и других питательных веществ. Происходит «ростовое разбавление» содержания питательных элементов. При созревании отмечается выраженное передвижение азота в репродуктивные органы, где они накапливаются в виде запасных белков.

В основном азот поступает в растения в нитратной и аммонийно форме, но также способны усваивать некоторые растворимые органические соединения, например, мочевину, аминокислоты, аспарагин.

Из поступающих из почвы в растения соединений азота только аммиак непосредственно используется для синтеза аминокислот. Нитраты и нитриты включаются в синтез аминокислот только после восстановления в тканях растений.

Редукция нитратов до аммиака начинается уже в корнях с помощью флавиновых металлоферментов:

При избытке, часть нитратов поступает в неизменном видо в листья, где восстанавливается по той же схеме.

Образование аминокислот (аминирование) происходит в результате взаимодействия аммиака с кетокислотами: пировиноградной, щавелевоуксусной, кетоглутаровой и др., образующиеся в процессе окисления углеводов. Аминирование регулируется ферментами. Так, при взаимодействии пировиноградной кислоты с аммиаком образуется аланин:

Аналогично взаимодействие аммиака с щавелевоуксусной кислотой приводит к образованию аспарагиновой кислоты (СООН-СН₂-СНNН₂-СООН), с кетоглутаровой кислотой — глутаминовая кислота (СООН-СН₂-СН₂-СНNН₂-СООН).

В аминокислоты азот входит в виде аминогруппы (—NH₂). Процессы образования аминокислот происходит в корнях и в надземной части растений.

Опыты с использованием меченых атомов показывают, что уже через несколько минут после подкормки растений аммиачными удобрениями, в тканях могут обнаруживаться аминокислоты, синтезированные из внесенного в подкормку аммиака. При этом первой образующеся аминокислотой является аланин, затем аспарагиновая и глутаминовая кислоты.

Нитратный азот может накапливаться в растениях в больших количествах, без причинения им вреда. Аммиак в свободном виде в тканях содержится в незначительных количествах. Его накопление, особенно при недостатке углеводов, приводит к аммиачному отравлению растений.

Однако растения имеют способность связывать избыток свободного аммиака: его часть вступает во взаимодействие с синтезированными аспарагиновой и глутаминовой аминокислотами, образуя соответствующие амиды — аспарагин и глутамин:

Образование аспарагина и глутамина позволяет растениям защитить себя от аммиачного отравления и создать резерв аммиака, кроме того, амиды участвуют в синтезе белков.

В 1937 г. биохимиками А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицманом была открыта реакция переаминирования, заключающаяся в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту с образованием других амино- и кетокислот. Реакция катализируется ферментами трансаминазами или аминоферазами.

Так, присоединение к пировиноградной кислоте аминной группы от глутаминовой кислоты, приводит к образованию аланина и кетоглутаровой кислоты:

Благодаря переаминированию синтезируется значительное число аминокислот. В растениях наиболее легко переаминируются глутаминовая и аспарагиновая кислоты.

Аминокислоты являются составными частями полипептидов и белков. В построении белковых молекул участвуют 20 аминокислот, аспарагин и глутамин в различных соотношениях и пространственной ориентации, что обуславливает огромное разнообразие белков. В настоящее время известно более 90 аминокислот, около 70 из них присутствуют в растениях в свободном виде и не входят в состав белков.

Растения синтезируют аминокислоты, которые не могут образовываться в организме человека и высших животных, но являются незаменимыми для их жизни. К ним относятся: лизин, гистидин, фенилаланин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, треонин и метионин.

На долю небелкового органического азота в растениях приходится 20-26% от общего количества. В неблагоприятных условиях, например, при дефиците калия или недостаточном освещении, количество небелковых азотистых соединений возрастает.

В тканях растений белки находятся в динамичном равновесии с небелковыми азотистыми соединениями. Одновременно с синтезом белков и аминокислот протекает процесс их распада: отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислот и аммиака. Этот процес называется дезаминированием. Высвобождающаяся кетокислота используется растениями для синтеза углеводов, жиров и иных веществ; аммиак повторно вступает в реакцию аминирования других кетокислот, образуя новые аминокислоты, при его избытке — аспарагин и глутамин.

Таким образом, весь цикл превращений азотистых соединений в растениях начинается (аминирование) и заканчивается (дезаминирование) аммиаком.

«Аммиак есть альфа и омега в обмене азотистых веществ у растений».

За все время вегетации растения синтезируется большое количество белковых соединений, причем в разные периоды роста обмен азотистых веществ происходит по-разному.

При прорастании семян, клубней, луковиц наблюдается распад запасных белков. Продукты распада расходуются на синтез аминокислот, амидов и белков в тканях проростков до выхода их на поверхность почвы. В Затем, по мере формирования корневой системы и листового аппарата, синтез белков протекает за счет минерального азота, поглощаемого из почвы.

В молодых растениях преобладает синтез белков. В процессе старения растений начинает преобладать распад белков. Продукты распада из стареющих органов мигрируют в молодые, интенсивно растущие органы, где используются для синтеза новых белков в точках роста. По мере созревания растений и формирования репродуктивных органов, белковых веществ распадаются в вегетативных частей, продукты распада перемещаются в репродуктивные органы, где используются для образования запасных белков. К этому моменту поступление азота в растения из почвы существенно замедляется или полностью прекращается.

Особенности аммонийного и нитратного питания растений

В конце XIX в. в агрономической науке ведущую роль занимала теория нитратного питания растений, роль аммиака как источника минерального питания отрицалась.

Причинами этому послужили:

опыты в водных культурах: отмечалось хорошее развитие растений на фоне нитратных солей, на фоне аммонийных солей развитие было плохим;
открытие процесса нитрификации в почве; что стало основанием считать: при внесении в почву аммонийных удобрений они переходят в нитратную форму, которая усваивается растениями;
внесение чилийской селитры (NaNO₃) заметно повышало урожайность культур.

Однако в конце века П.С. Коссович в опытах со стерильными культурами показал, что растения могут также усваивать аммиачный азот без окисления в нитратную форму. К такому же выводы пришел и французский исследователь Мазе в 1900 г. После этого были изучены условия и особенности питания аммонийными и нитратными формами азота. Фундаментальные исследования по этому вопросу провел Д.Н. Прянишников. Он показал, что эффективность использования различных форм азота зависит от реакция среды: в нейтральной реакции лучше поглощается аммонийный азот, при кислой — нитратный.

В начальные фазы роста существенное значение имеют биологические особенности. При прорастании семян с небольшим запасом углеводов, например, у сахарной свеклы, а, следовательно, органических кетокислот, избыточное поступление аммония в растения оказывает негативное действие. Аммонийный азот не успевает использоваться для синтеза аминокислот, накапливается в тканях растения и вызывает их отравление. В данном случае используют нитратные формы азотных удобрений, так как они также накапливаться в тканях растений, но не причиняют вреда. Семена и посевной материал с большим запасом углеводов, например, картофель, используют аммонийный азот для синтеза аминокислот без ограничений. Поэтому для таких культур аммонийная и нитратная формы в начальные стадии роста равноценны.

На поглощение нитратного и аммонийного азота влияет обеспеченность другими элементами питания. Повышенное содержание в почве калия, кальция и магния способствует поглощению аммония. При нитратном питании значение имеет обеспеченность растений фосфором и молибденом. Дефицит молибдена приводит к задержке восстановления нитратов до аммиака и способствует накоплению нитратов в тканях растений.

Учитывая, что аммонийная форма азота при поступлении в растения может сразу использоваться для синтеза аминокислот, тогда как нитратная только после восстановления до аммиака, аммоний более энергетически экономной формой.

Читайте также: