Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Основным компонентом, определяющим оптические свойства-листьев растений, являются пигменты, содержащиеся в хлоропластах. Определение коэффициента поглощения энергии ФАР листьями озимой пшеницы показало, что при снижении влажности почвы с 80 до 40% ПВ коэффициент поглощения световой.
.энергии увеличивается, это обусловливается относительно большим содержанием в листьях 'пигментов и приводит к образованию органических веществ, богатых макроэргическими связями, и ксероморфиой структуры тканей. Различие оптических параметров листьев озимой пшеницы при изменении условий водно-:го режима почвы проявляется главным образом в желто-зеленом и оранжево-красном участках спектра, а имеино при увеличении .влажности почвы поглощение этих лучей усиливается. Коэффициент поглощения энергии ФАР озимой пшеницей при .дефиците влаги в почве уменьшается в 1,5—2 раза по сравнению с условиями оптимального водного режима, что объясняется малоразвитой листовой поверхностью и снижением активности фотосинтетнческого аппарата.
Дефицит воды в листьях может быть общим показателем 'фотосинтеза, поскольку в нем отражается влияние влажности :почвы и всех метеорологических факторов (температуры, влажности воздуха, радиационного режима и т. д.). Так, при дефиците .влаги (8—12%) интенсивность фотосинтеза в листьях озимой пшеницы в июне резко уменьшалась (с 20 до 6—10 мг 'СОг на 1 дм2 в 1 ч).
МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
Питание растений как интегральный процесс состоит из взаимосвязанных между собой потоков веществ и энергии, которые .обусловливаются функциями фотосинтеза, дыханием и корневым питанием с их регуляторными системами.
Корневая система усваивает различные макро- и микроэлементы (.N, Р, К, S, Mg1, Са, :С1), которые являются компонентами фотосинтетнческого аппарата, хлоропластов и пигментов, ферментов, коферментов, белково-липоидного комплекса.
Исследования, проведенные в лаборатории фотосинтеза Украинской сельскохозяйственной академии, показали, что тила-коиды, ламеллярно-гранулярная структура хлоропластов мезофилла листьев кукурузы формируются при оптимальном минеральном питании растений. При недостатке азота и фосфора в питательном субстрате наблюдаются глубокие изменения ультраструктуры хлоропластов, разрушаются'(или ие образуются) ти-.лакоиды, граны и межгранальные ламеллы, появляются пузырьки и электронно-плотные тела. В хлоропластах клеток обкла-дочной паренхимы уменьшаются размеры и количество крахмальных зерен. Когда в питательном субстрате не хватает ка-.лия (NP), структура хлоропластов мезофилла также подвергается изменениям — наблюдается упрощение тилакоидов и граи, образуется меньшее количество их, Исследованиями Ю. Г. Мо-.лотковского установлено, что катионы влияют иа конформацию мембран хлоропластов и фотофосфорилироваиие. Так, хлоро-
Вариант Хлорофилл а+Ь Каротиноиды
абсолютное количество, % абсолютное количество, %
мг/дм2 мг/дмг
NPK 5,50 100 1,09 100
NP 4,69 85,3 0,91 83,5
NK 4,21 76,5 0,95 87,1
РК 1,55 28,9 0,53 48,6
пласты в растворе сахарозы не имели тилакоидов, состояли из линейных мембран и обладали низкой функциональной активностью. Добавление в среду К, Na, Cl вызывало образование тилакоидов и стимулировало функциональные процессы. Индукция формирования тилакоидов и активация фотофосфорилирования связаны с превращением мембран под влиянием катионов в кислую форму, для которой характерно высокое содержание анионовых групп.
Содержание пигментов в листьях исследуемых растений свидетельствует, что наименьшее количество хлорофилла а и Ь отмечается при недостатке азота в питательном субстрате. При этом количество хлорофилла а уменьшается более чем в 4 раза, а хлорофилла b — почти в 2 раза по сравнению с нормальным питанием (>NPK); при недостатке калия и фосфора содержание пигментов также снижается, однако в меньшей степени (табл. 9). Продуктивность растений (в г воздушно-сухой массы одного растения) составляла: NPK — 96, NP — 67, NK'—53* РК— 19.
Таким образом, при недостаточном азотном и фосфорном питании нарушаются ультра структур а и нормальная функция хлоропластов, биосинтез пигментов, что приводит к снижению-продуктивности растений, т. е. устанавливается прямая зависимость между биосинтезом пигментов, структурой хлоропластов-и продуктивностью растений.
Исключение азота из питательного субстрата (РК) приводило к резкому снижению поглощения лучистой энергии и уменьшению урожая корнеплодов сахарной свеклы; удвоение же дозы азота (ЫгРК) в питательной смеси способствовало усилению поглощения растениями энергии солнечной радиации на 2,4% и накоплению энергии в урожае (корнеплоды) на 16,5% по сравнению с растениями, получавшими нормальное питание (NPK). Изменением условий минерального питания можно регулировать накопление хлорофилла растением, а следовательно, и поглощение лучистой энергии.
