View
39
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
Unos hranjiva
Citation preview
8.3.2013
1
ISHRANA BILJA
Preddiplomski studij primijenjene ekologije u poljoprivredi
Ishrana bilja istražuje:
– usvajanje, premještanje i raspodjelu elemenata u biljci
– funkcije mineralnih elemenata u biljkama
– interakcije biljke i tla kao supstrata
Cilj:
povećanje priroda i njegove kakvoće
8.3.2013
2
znanstvene discipline s kojima se Ishrana bilja djelomično preklapa:
–Fiziologija bilja
–Ekologija
–Pedologija
–Zemljišna mikrobiologija
–Biljna proizvodnja
podjela hraniva
• prema kemijskom svojstvu
• prema količini koja je potrebna biljci
• prema količini u biljnoj masi izražena u % na masu suhe tvari biljke:
– makro i mikro
Organski Glavni Sekundarni Mikro Funkcionalni
C N Mg B, Mn Na, Si
O P Ca Cu, Mo V, Cl
H K S Fe, Zn Co
8.3.2013
3
Povijest Ishrane bilja
•Stari Egipćan, Kinezi - stajski gnoj i pepeo biljaka
•Rimljani - stajski gnoj, rotacija usjeva i leguminoze u plodoredu
•Aristotel (384.-322. god. st.e.) - humusna teorija
•Lavoisier (1743.-1794. god.) - nepromjenjivost kem. elemenata
•de Saussureu (1767.-1845. god.) - iz zraka CO2, vodu iz tla ili atmosfere I još neke elemente iz tla
•Thaer: humus i voda temelj ishrane bilja, a soli sporedna hraniva
• Berzelius, 1838.: ugljik dolazi iz humusa, usvaja se korijenom
•mineralne teorije, Carl Sprengel (1787.–1859.): biljke pomoću svjetlosti tvore organsku tvar iz mineralnih tvari tla i zraka (pravi autor “Zakona minimuma” 1828.)
•Boussingault dušik biljke usvajaju iz atmosfere (kao i ugljik)
8.3.2013
4
• Justus von Liebig (1803. – 1873.) - teorija mineralne ishrane bilja:
• mineralne tvari u biljci su nužne
• C, O, H, N, P, S, K, Ca, Mg, Na, Si i Fe od kojih C, O i H potječu iz zraka
• nedostatak hraniva u tlu može se nadoknaditi gnojidbom
• humus nije neophodan za život biljaka, ali je vrlo značajan izvor hraniva
•novi biogeni elementi (Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl i Ni)
•niskomolekularne organske tvari (stimulatori, inhibitori, sredstava za zaštitu itd.)
–onečišćavanja
8.3.2013
5
USVAJANJE HRANIVA
karakteristike usvajanja iona
–selektivnost
–akumulacija
–genotip
8.3.2013
6
Ion
Konc. otopine (mM) Konc. (mM) u korijenu
Početna konc.
Nakon 4 dana
Kukuruz Grah Kukuruz Grah
K+ 2.00 0.14 0.67 160.0 84.0
Ca2+ 1.00 0.94 0.59 3.0 10.0
Na+ 0.32 0.51 0.58 0.6 6.0
H2PO4 0.25 0.06 0.09 6.0 12.0
NO3- 2.00 0.13 0.07 38.0 35.0
SO42- 0.67 0.61 0.81 14.0 6.0
prolazak tvari kroz staničnu stjenku:
•kroz otvore u stan. stijenki promjera 5 nm - tvari male molekulske mase
•pasivan prolazak difuzijom i tokom vode
promjer/nm
saharoza 1
hidratizirani ion K+ 0,66
hidratizirani ion Ca2+ 0,82
8.3.2013
7
Sve pore stan. stjenki stanica čine kontinuum tzv. apoplast
vodeni slobodni prostor, eng. water free space, WFS
Donnanov slobodni prostor, eng. Donnan free space, DFS
KIK
vezanje Cu2+, Zn2+ i Fe2+ u apoplastu
8.3.2013
8
ulazak tvari u citoplazmu i vakuole prelaskom preko membrana
–neselektivan ili selektivan
–pasivan ili aktivan
–difuzijom kroz membranu
–pomoću membranskih proteina (kanala ili crpki)
građa membrana
• plazmalema - odvaja stanicu od vanjske sredine
• membrana jezgre
• tonoplast tj. membrana vakuole
• membrane ostalih staničnih organela
8.3.2013
9
uzroci narušavanja strukture membrane koji dovode do poremećaja u usvajanju hraniva:
•kod nedostatka fosfora i cinka
–dodatkom Zn raste izbacivanje tvari iz stanice (efluks)
•ugradnja stranih tvari
•monokarboksilne kiseline
•stresni faktori – jaka svjetlost, suša, hladnoća, polutanti, nedostatak hraniva
štetno djelovanje kisika (O2.- , OH. I H2O2)
Utjecaj hraniva na oštećenje membrane djelovanjem radikala kisika:
•preko Zn, Cu, Mn, Fe komponenti obrambenih enzima
•akumulacijom prekursora radikala fenola i kinona - kod deficita B
•smanjena potreba biljke za asimilatima i porast količine radikala kisika u listovima kod deficita K i Mg
biljni obrambeni mehanizmi:
–enzim superoksid dismutaza prevodi O2.- u H2O2
–enzim peroksidaza/katalaza prevodi H2O2 u H2O
8.3.2013
10
Raspodjela iona Nitela – jezerska voda
Transport tvari preko membrane
mehanizmi transporta tvari preko membrane
8.3.2013
11
pasivni transport
niz gradijent
sniziti aktivitet iona u citoplazmi
•adsorpcijom iona na nabijene skupine (-COO- ili -NH3+)
•ugradnjom iona u organske molekule
aktivan transport
nasuprot gradijentu potencijalne energije –za aktivaciju nosača –vezanje iona i nosača –transport kompleksa nosača i iona –otpuštanje iona od nosača
konc. kationa i aniona na obje strane membrane u elektrokemijskoj ravnoteži računaju se prema Nernstovoj jednadžbi:
Ion Koncentracija u vakuoli / µekv/g
Očekivana Stvarna K+ 74 75 Na+ 74 8 Mg2+ 2.70 3 Ca2+ 10.80 2 NO3
- 0.0272 28 Cl- 0.0136 7 H2PO4
- 0.0136 21 SO4
2- 0.000094 19
8.3.2013
12
protonske crpke
transport H+ nasuprot gradijenta konc.
nosači
uniporter
antitransporter
kotransporter (simporter)
transport selektivnim kanalima
endocitoza (pinocitoza)
8.3.2013
13
endocitoza (pinocitoza)
ulazak u citosol makromolekula, proteina
kinetika ulaska iona preko membrane Michaelis-Menten-ina relacija primijenjena na usvajanje hraniva: nosač = enzim, ion = supstrat Vm – maksimalan transport iona, Km – konc. iona jednaka polovici maksimalne brzine transporta – afinitet nosača za ion Cmin - minimalna konc. iona u vanjskoj otopini pri kojoj neto ulaz iona u stanice prestaje Km niži – afinitet
viši
8.3.2013
14
• Sistem I – visoka selektivnost na niskim vanjskim konc.
• Sistem II – niska selektivnost, na visokim vanjskim konc.
– Kompetitivnost iona, prateći ion
• Cm ovisi o biljnoj vrsti i vanjskim uvjetima – temp. korijena
Brzina ulaska ovisi o vanjskoj konc. iona
neto ulazak = ulazak – izlazak
8.3.2013
15
Brzina usvajanja iona ovisi o hranidbenom statusu biljke
usvajanje nitrata po dva mehanizma:
•Sistem niskog kapaciteta i visoka selektivnost
kod visoke koncentracije iona linearan je odnos
između konc. u hranivoj otopini i brzine influksa iona
•Sistem kojeg inducira vanjska konc. nitrata
• ima viši afinitet (niži Km) i višu brzinu transporta (viši Imax) od prvog sistema
Recommended