Augu minerālā barošanās

Papildus ogleklim, ūdeņradim un skābeklim augiem ir nepieciešams noteikts minerālelementu kopums, kas iegūts no augsnes, un veids, kā tie absorbē, transportē un asimilē šīs barības vielas, veido to augšanu un mēslošanas līdzekļus, no kuriem atkarīga lauksaimniecība.

Definition

Augu minerālā barošanās ir neorganisko elementu, kas ir būtiski augu augšanai, iegūšana, transports un asimilācija, kā arī to piegādes vai deficīta fizioloģiskās sekas.

Scope

Šī tēma aptver būtiskos minerālelementus (makroelementus un mikroelementus), būtiskuma kritērijus, deficīta simptomus, jonu uzņemšanu un membrānu transportu saknēs, kā arī slāpekļa un sēra asimilāciju, ieskaitot simbiožu lomu.

Core questions

• Kādi elementi ir būtiski augiem un kā tiek noteikts to būtiskums?
• Kā saknes absorbē minerāljonus pretēji koncentrācijas gradientiem?
• Kā slāpeklis un citas barības vielas tiek asimilētas organiskajās molekulās?

Key theories

Būtisko elementu koncepcija

Elements ir būtisks, ja augs bez tā nevar pabeigt savu dzīves ciklu un tam ir specifiska, neaizstājama loma; šis kritērijs nosaka makroelementus un mikroelementus, kas nepieciešami visiem augiem.

Aktīvais jonu membrānu transports

Sakņu šūnas izmanto protonu sūkņus, lai enerģizētu membrānas, ļaujot transportētājiem un kanāliem selektīvi uzņemt minerāljonus, bieži vien pretēji to koncentrācijas gradientiem.

Mechanisms

Plazmas membrānas H+-ATPāzes sūknē protonus ārpus sakņu šūnām, radot elektroķīmisko gradientu, kas virza barības vielu jonu sekundāro aktīvo transportu caur specifiskiem pārnēsātājiem un kanāliem. Nitrāti un amonijs tiek asimilēti caur nitrātu reduktāzi un glutamīna sintetāzes–glutamāta sintetāzes ciklu aminoskābēs; daudzi augi papildina uzņemšanu caur mikorizas sēnēm vai, pākšaugiem, slāpekli fiksējošām rizobiālām simbiozēm, kas reducē atmosfēras N2 līdz amonjakam.

Clinical relevance

Minerālā barošanās ir mēslošanas un augsnes apsaimniekošanas zinātniskais pamats; barības vielu piegādes saskaņošana ar kultūraugu pieprasījumu palielina ražu, vienlaikus ierobežojot noteci un eitrofikāciju, ko izraisa slāpekļa un fosfora zudumi.

History

Lībiga (Liebig) deviņpadsmitā gadsimta minerālā barošanās teorija un Saksa (Sachs) hidroponiskie eksperimenti noteica, ka augiem ir nepieciešami specifiski neorganiskie elementi, liekot pamatu zinātniskai mēslošanai un būtisko elementu kritērijiem, kas tika precizēti divdesmitajā gadsimtā.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Kāda ir atšķirība starp makroelementiem un mikroelementiem?

Makroelementi, piemēram, slāpeklis, fosfors, kālijs, kalcijs, magnijs un sērs, ir nepieciešami salīdzinoši lielos daudzumos, savukārt mikroelementi, piemēram, dzelzs, cinks, mangāns un bors, ir būtiski, bet nepieciešami tikai mikrodaudzumos.

Kā pākšaugi iegūst slāpekli?

Pākšaugi veido sakņu gumiņus, kuros mīt rizobiālās baktērijas, kas fiksē atmosfēras slāpekli amonjakā, nodrošinot augu ar izmantojamu slāpekli apmaiņā pret ogļhidrātiem.