Лабораторна робота №3 Фосфорний фонд ґрунту і діагностика ефективності застосування фосфорних добрив

1. Значення фосфору для росту і розвитку рослин

2. Вміст фосфору в ґрунті і діагностика ефективності застосування фосфорних добрив

1. Значення фосфору для росту і розвитку рослин

Найбільше фосфору надходить у рослини у вигляді со­лей ортофосфорної кислоти. У такій формі фосфору найбільше в ґрунті і добривах. Проте мета- і пірофосфати, як і гліцерофос­фати, гексозофосфати і фітин, також використовуються росли­нами. Обмін фосфоровмісних сполук починається під час пророс­тання насіння, коли внаслідок росту з органічних сполук утворю­ються мінеральні фосфати, насамперед фосфати кальцію, потім калієві і магнієві солі ортофосфорної кислоти. Солі метафосфорної і пірофосфорної кислот перетворюються на ортофосфати лише в результаті ферментативного гідролізу.

Як свідчать дослідження за допомогою мічених атомів, насіння кукурудзи починає вбирати фосфор через 2 хв після його набу­хання, квасолі — через 5 і ячменю через 10 хв. Калій, марганець, мідь і цинк прискорюють обмін фосфору. Фосфор, що надходить у рослини, частково входить до складу органічних сполук, а част­ково перебуває у вигляді фосфатів кальцію, калію, магнію і нат­рію. Органічні сполуки фосфору мало піддаються перетворенням і є ефірами фосфорної кислоти.

Жироподібні речовини, що містять фосфор, називаються фос­фатидами. Від жирів вони відрізняються тим, що крім гліцерину і жирних кислот містять ще фосфорну кислоту або фосфорну кис­лоту й азотисту основу. Найпоширеніші фосфатиди — це кальцієві і магнієві солі фосфатидної кислоти, містяться у листках рослин.

У насінні, а також у листках знайдено також більш складні фосфатиди — лецитин і кефалін, з яких перший є похідним диглі- церидфосфорної кислоти і містить азотисту основу холін. У рос­линах міститься невелика кількість фосфатидів, але вони є в усіх органах і разом з білками становлять конституційні складові час­тини цитоплазми. Вони є гідрофільними колоїдами, тому вплива­ють на проникність цитоплазми. У насінні, багатому на білок, більше фосфатидів. У люпині синьому — 2,20 %, у сої— 1,82, у ко­ноплях— 0,86, у льоні — 0,84, у житі — 0,55, у пшениці — 0,65, у кукурудзі — 0,25 % у перерахунку на суху речовину. У зародках їх більше, ніж в ендоспермі. Протягом вегетації вміст фосфатидів змінюється, у молодих органах їх більше, ніж у старих. При фос­форному живленні кількість фосфатидів у рослині збільшується.

Важливу роль у рослинах відіграють нуклеїнові кислоти. Разом з білками вони утворюють нуклеопротеїди, які входять до складу клітинного ядра і цитоплазми. Крім того, фосфорильований про­дукт обміну нуклеїнових кислот — аденозинтрифосфорна Кисло­та — є джерелом енергії для багатьох реакцій живих клітин. Ну­клеїнові кислоти складаються з пуринових і піримідинових основ, вуглеводів і фосфорної кислоти. Пуринові основи — це аденін і гуанін, що є похідними пірину. Піримідинові основи — це цитозин, урацил і тимін, що є похідними піримідину. До складу вуглевод­ного компонента нуклеїнових кислот входить рибоза або дезокси­рибоза. У кожній нуклеїновій кислоті міститься пентозофосфорна кислота, де пентоза й фосфорна кислота сполучені ефірним зв'яз­ком.

Отже, фосфор входить до складу нуклеїнових кислот, які разом з білками утворюють нуклеопротеїди. Протягом вегетації вміст нуклеопротеїдів у рослинах значно змінюється. Більше їх у мо­лодих рослинах і в листках верхніх ярусів. Фосфорним і азотним живленням рослин можна регулювати вміст нуклеопротеїдів, при­чому нітратний азот сприяє більшому нагромадженню їх, ніж амі­ачний. Вивчаючи фосфорний обмін, академік П. А. Власюк довів, що нуклеопротеїди дуже швидко обмінюють свій фосфор на інші сполуки і тому є надзвичайно важливим джерелом фосфору в про­цесі життєдіяльності рослинного організму.

Значна кількість фосфору міститься в рослинах у вигляді фіти­ну, якого багато нагромаджується в насінні різних рослин. Напри­клад, у насінні льону міститься від 1,47 до 1,72 % фітину, в на­сінні сої—1,7—2,58, насінні конопель — 2,78, соняшнику — 2,05, бавовнику— 1,13—2,64 %• Більше фітину міститься в молодих ор­ганах рослин, у насінні Ми є запасною речовиною, яку рослина використовує під час проростання насіння і розвитку проростків. Під впливом фосфорних добрив кількість фітину збільшується.

Фосфор має велике значення тому, що завжди бере участь у вуглеводному обміні речовин. Ферментативне розкладання чи роз­щеплення полі- і дисахаридів (крохмаль, сахароза) відбувається за участю фосфорної кислоти в процесі фосфоролізу. Під час цьо­го процесу крохмаль реагує з фосфорною кислотою. При цьому розриваються кисневі зв'язки між молекулами глюкози, і фосфор­на кислота приєднується до залишків глюкози, внаслідок чого від­щеплюються окремі молекули цукру у вигляді глюкозофосфатів.

Під час фосфоролізу від молекули аденозинтрифосфорної (АТФ) кислоти відщеплюються одна або дві молекули фосфорної кислоти, які надходять до вуглеводу, а сама вона перетворюється на аденозиндифосфорну (АДФ) або аденозинмонофосфорну (АМФ) кислоту.

Утворення АТФ пов'язано з акумуляцією хімічної енергії, яка вивільнюється в процесі обміну речовин при відщепленні молекули фосфорної кислоти від молекули АТФ. У рослинних клітинах фос­фор бере участь у різноманітних процесах окислення, відновлення і розкладання вуглеводів. У процесах окислення — диханні клі­тин — одне з центральних місць належить жовтому пігменту, активною групою якого є продукт фосфорилювання флавіну — лю- мінофосфорна кислота. Активною групою ферменту козимази є мононуклеотиди — піридинрибозофосфорна та аденілова кислоти. Фермент карбоксилаза, що відіграє важливу роль у вуглеводному обміні, також містить фосфор в активній групі.

Мінеральні фосфати, як і органічні, є складовою частиною рос­линної клітини, том,у вони завжди нагромаджуються в рослинах. У меристематичних і ембріональних клітинах мінеральні фосфати беруть участь у явищах тургору.

Багато дослідників помітили, що відновні властивості тканини рослин посилюються при підвищеному вмісті фосфору, що за умов живлення нітратним азотом сприяє відновленню нітратів до аміа­ку. Загальний вміст фосфору та окремих його форм в органах рослин несталий і- залежить від фази росту, біологічних особли­востей культури, рівня фосфорного живлення та інших умов.

У сіні конюшини і в зерні вівса найбільше фосфору у вигляді фітину. В зерні пшениці найбільше цукрофосфатів. Фосфору в складі білків у сіні конюшини менше, ніж у зерні пшениці й вівса. Під впливом фосфорних добрив кількість фосфоровмісних спо­лук змінюється. Оскільки різні фосфоровмісні сполуки входять до складу ядра клітини ферментів і проміжних сполук фосфоровміс­них речовин, регулювання фосфорного живлення дає змогу значно підвищити темпи росту, розвитку і продуктивності рослин. Напри­клад, при внесенні фосфорних добрив підвищуються цукристість коренів цукрових буряків, вміст крохмалю в бульбах картоплі, що свідчить про участь фосфору у вуглеводному обміні. Особливе зна­чення фосфор має у першій фазі росту й розвитку рослин. Він прискорює ріст кореневої системи, яка, засвоюючи більше пожив­них речовин і вологи, інтенсифікує ріст надземної частини рос­лини.

Достатнє фосфорне живлення прискорює утворення репродук­тивних органів, наприклад зерна у пшениці та інших злаків. При фосфорному голодуванні рослин гальмується ріст стебел, листків і зовсім не утворюється насіння. Спостерігається скручування листків по краях і гофрування їхніх пластинок. На листках з'яв­ляються фіолетові І червонуваті плями, у цих місцях тканини від­мирають (див. мал. 2).