Физиологическая роль фосфора в питании растений
Фосфор — один из необходимых элементов питания. Фосфор входит в состав многих веществ, которые играют важнейшую роль в жизненных явлениях. Его находят в нуклеиновых кислотах (РНК и ДНК), т.е. фосфор принимает участие в синтезе белков и в передаче наследственных свойств и биологической информации.
Очень важную роль играют макроэргические соединения, содержащие фосфор, например АТФ. Она является главным аккумулятором энергии и ее переносчиком для многих синтетических процессов. В частности, без АТФ не будут идти процессы фотосинтеза и дыхания. В растениях фосфор представлен минеральными и органическими соединениями. Минеральные фосфаты присутствуют в тканях растений чаще всего в виде кальциевых, калиевых, магниевых солей ортофосфорной кислоты. Несмотря на то, что они содержатся обычно в небольших количествах, они играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат резервом для образования органических фосфорсодержащих соединений. В растениях преобладают и играют наиболее важную роль органические соединения. К ним относятся нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфатиды, фитин, сахарофосфаты, макроэргические соединения и др.
Среди них на первом месте стоят нуклеиновые кислоты, сложные высокомолекулярные вещества, которые участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности: РНК (рибонуклеиновая) — в синтезе специфических для данного организма белков, ДНК (дезоксирибонуклеиновая) — в передаче наследственных свойств и переносе биологической информации. Нуклеиновые кислоты с белками образуют нуклеопротеиды, которые содержатся в эмбриональных тканях и клеточных ядрах.
Важной группой являются фосфопротеиды – соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Сюда относятся белки – ферменты, которые служат в качестве катализаторов многих биохимических процессов.
Фосфатиды (или фосфолипиды) играют очень важную биологическую роль. Они образуют белково-липидные молекулы, которые способствуют проницаемости в клетку различных веществ. Находятся фосфатиды в любой растительной клетке, но наиболее высоким их содержанием отличаются семена, особенно масличных и бобовых культур
Важным соединением является фитин. Фитина много в молодых органах и тканях и, особенно – в семенах, в виде запасного вещества. При прорастании семян освобождается фосфорная кислота, которая используется молодым растением. В семенах бобовых и масличных культур фитин составляет 1—2% веса сухой массы, в семенах злаков —0,5—1,0%.
Большую роль в процессах фотосинтеза, дыхания и при взаимных превращениях углеводов (сахарозы, крахмала) играют сахарофосфаты. Содержание сахарофосфатов в растениях изменяется в зависимости от возраста растений, условий их питания и других факторов и составляет от 0,1 до 1,0% веса сухой массы.
Общее содержание фосфора в растениях ниже, чем азота и колеблется от 0,3 до 2% (азота 1 – 5%). Богаты фосфором молодые растущие ткани; много его накапливается в товарной части урожая (в генеративных органах). Фосфор ускоряет созревание растений. Под его влиянием в листьях ускоряются процессы распада белков и переход продуктов распада в репродуктивные органы, в частности, в зерно. Так как фосфор играет большую роль в углеводном обмене, фосфорные удобрения способствуют накоплению сахаров в свекле, а в клубнях картофеля – крахмала. Хорошее фосфорное питание способствует лучшей перезимовке озимых культур, плодовых и ягодников.
Источники фосфора для растений
Фосфор содержится в почвах в значительно меньших количествах, чем азот, и встречается в минеральной и органической формах. Находящийся в органических соединениях фосфор становится доступным растениям только после минерализации (разложения) органического вещества.
Главным источником фосфорного питания служат соли ортофосфорной кислоты Н3РО4 , хотя доказано, что растения могут использовать и соли других фосфорных кислот: метафосфорной, пирофосфорной и других.
Фосфорная кислота – трехосновная; она может отдиссоциировать три аниона: Н2РО4 — НРО42- РО43-
Наиболее благоприятный рН для доступности фосфора — от близкого к нейтральному до слабокислого. Почвы со слабощелочной реакцией обычно характеризуются обилием кальция. В таких условиях фосфор переходит в малорастворимые фосфаты кальция и возникает его недостаточность.
Доступность растениям различных солей фосфорной кислоты зависит от их растворимости. Наиболее растворимы в воде соли фосфорной кислоты с одновалентными катионами калия, натрия, аммония. Они хорошо усваиваются растениями: КН2РО4 К2НРО4 К3РО4
С двухвалентными катионами образуются соли различной растворимости:
— Са(Н2РО4)2 -однозамещенный фосфат кальция ( монофосфат Са); водорастворимое соединение (составляет основу суперфосфата)
— СаНРО4 — двухзамещенный фосфат кальция (дифосфат Са); нерастворимое в воде соединение, но растворимо в слабых кислотах, в том числе органических. Благодаря кислотности почвы и корневых выделений также является важным источником фосфорного питания (составляет основу преципитата)
— Са3(РО4)2 – трехзамещенный фосфат кальция. Нерастворимое в воде и слабых кислотах соединение (составляет основу фосфоритноймуки). Это соединение может частично растворяться и усваиваться только в кислой (не насыщенной основаниями) почве.
С трехвалентными катионами фосфаты образуют труднорастворимые соединения (АlРО4, FеРО4), доступные растениями только в свежеосажденном виде
Количество растворенных фосфатов с увеличением влажности возрастает, поэтому увеличивается обеспеченность растений фосфором. Поэтому во влажные годы растения обнаруживают меньшую потребность в фосфоре и слабее отзываются на внесение фосфорных удобрений, чем в сухие годы.
3.Содержание и формы фосфора в различных почвах
Разные почвы различаются по содержанию в них фосфора, по содержанию подвижного фосфора в ней можно судить об окультуренности.На превращение фосфатов в почве оказывают влияние ряд факторов: наличия глинистых минералов, реакции среды, полуторных окислов, температуры почвы
Различие в содержании Р2О5 в зависимости от типа почвы и его
гранулометрического состава
| Почва | Содержание Р2О5 | |
| % | т/га | |
| Дерново –подзолистая песчаная | 0,04 | 1,2 |
| Дерново –подзолистая суглинистая | 0,15 | 4,5 |
| Чернозем выщелоченный глинистый | 0,16 | 4,8 |
| Чернозем мощный глинистый | 0,22 | 6,6 |
Содержание фосфатов очень тесно связано с гранулометрическим составом. Больше их в почвах тяжелых почвах.В Западной Сибири, по сравнению с Европейской частью РФ, больше органических фосфатов, чем минеральных и 70 – 80% фосфора находятся в гумусе. Из–за небольшого количества осадков минерализация гумуса идет слабо, и это одна из причин недостатка фосфора в черноземных почвах Западной Сибири.
Соли фосфорной кислоты не вымываются, и с глубиной идет резкое снижение содержания фосфора. В пахотном слое больше фосфора, чем в материнской породе. Это связано с тем, что в нем сосредоточена основная масса корней, которые извлекают фосфор из нижележащих горизонтов. По мере отмирания корней идет накопление фосфора в пахотном слое.
Фосфор, в отличие от азота, не только не вымывается, но и слабо передвигается в горизонтальном направлении (на 1 – 2 см.). Поэтому для уменьшения закрепления фосфора в малодоступной форме фосфорные удобрения следует вносить в слой постоянного увлажнения или локально.
Применение фосфорных удобрений на разных типах почв имеет свои особенности
Подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Фосфор в этих почвах в большей части связан с полуторными окислами, отсюда малая подвижность Р2О5 в интервале рН 4,0-5,5 и необходимость внесения фосфорных удобрений. Эффективность фосфорных удобрений возрастает на богатых азотом почвах. Для улучшения фосфатного режима подзолистых почв и уменьшения закрепления фосфора в малодоступной форме при внесении суперфосфата, рекомендуются следующие мероприятия:
— применение органических удобрений;
— известкование, которое проводится предварительно или одновременно с внесением суперфосфата;
— применение гранулированного суперфосфата;
— местное внесение порошковидного или гранулированного суперфосфата;
— применение фосфоритной муки.
Черноземные почвы характеризуются большим содержанием гумуса, высокой степенью насыщенности почв основаниями и реакцией почвы, близкой к нейтральной. Условия фосфатного режима здесь более благоприятны, чем на кислых почвах. Минеральные соединения фосфора являются большей частью солями кальция. Фосфор органических соединений составляет 50% и более от общего фосфора почвы. Поэтому чем активнее биологическая деятельность почвы, тем больше фосфора входит в доступные растениям формы. При систематическом внесении суперфосфата происходит значительное обогащение чернозема подвижным фосфором. В связи с невозможностью передвижения фосфора в почве и необходимостью расположения его ближе к корням растений, местное внесение суперфосфата (в рядки с семенами, в лунки, гнезда, борозды) актуально и на черноземных почвах. На черноземных почвах, имеющих большую величину гидролитической кислотности и пониженную степень насыщенности основаниями, применение фосфоритной муки эффективно. Действие фосфоритной муки на деградированных и выщелоченных черноземах близко в действию суперфосфата, на мощных черноземах — слабее, на обыкновенных и южных черноземах — отсутствует.
