Дефицит калия (растения)
Дефицит калия , также известный как калия дефицит , представляет собой заболевание растений, которое чаще всего встречается на легких песчаных почвах , поскольку ионы калия (K + ) хорошо растворимы и легко вымываются из почв без коллоидов. [1] Дефицит калия также распространен на меловых или торфяных почвах с низким содержанием глины . Встречается он также на тяжелых глинах с плохой структурой .
Роль калия в растениях
[ редактировать ]Основная роль калия заключается в обеспечении ионной среды для метаболических процессов в цитозоле и в качестве такового выступает регулятором различных процессов, включая регуляцию роста. [2] Растениям необходимы ионы калия (K + ) для синтеза белка и для открытия и закрытия устьиц , которое регулируется протонными насосами, делая окружающие замыкающие клетки либо набухшими , либо вялыми . Дефицит ионов калия может ухудшить способность растения поддерживать эти процессы. Калий также участвует в других физиологических процессах, таких как фотосинтез , синтез белка , активация некоторых ферментов , перенос растворенных веществ флоэмы фотоассимилятов в органы-источники и поддержание катионно-анионного баланса в цитозоле и вакуоли . [3]
Симптомы дефицита калия
[ редактировать ]Типичными симптомами дефицита калия у растений являются коричневые ожоги и скручивание кончиков листьев, а также хлороз (пожелтение) между жилками листьев . На нижней стороне листьев также могут появиться пурпурные пятна. Рост растений, развитие корней, а также развитие семян и плодов обычно замедляются у растений с дефицитом калия. Часто симптомы дефицита калия сначала появляются на старых (нижних) листьях, поскольку калий является мобильным питательным веществом, а это означает, что растение может выделять калий более молодым листьям, когда у него дефицит калия. [3] Недостаточные растения могут быть более склонны к повреждению морозами и болезням, а их симптомы часто можно спутать с ожогами ветром или засухой.Дефицит наиболее распространен в некоторых важных фруктовых и овощных культурах; особенно картофель , капуста , помидоры , яблоки , смородина , крыжовник и малина . сахарная свекла , зерновые и клевер Также часто поражаются . Специфические симптомы для каждого из этих растений следующие: [4]
У картофеля размер клубней значительно уменьшен, а урожайность низкая. Листья растения тусклые, часто сине-зеленого цвета с межжилковым хлорозом. На листьях также появятся небольшие темно-коричневые пятна на нижней стороне и бронзовый оттенок на верхней поверхности.
У капусты листья сине-зеленого цвета и могут иметь низкую степень межжилкового хлороза. Ожоги по внешним краям листьев являются обычным явлением, а текстура листьев часто бывает жесткой из-за медленного роста.
У томатов стебли деревянистые, рост медленный. Листья сине-зеленого цвета, а межжилковая область часто бледнеет до бледно-серого цвета. Листья также могут иметь бронзовый оттенок, а на некоторых листочках могут появиться желтые и оранжевые пятна. Плоды часто созревают неравномерно и иногда имеют зеленые пятна возле плодоножек.
У яблок листья опалены по краям, нередко наблюдается межжилковый хлороз. Плоды яблони часто имеют слегка кисловатый или древесный вкус.
У крыжовника, смородины и малины часто встречается отмирание побегов и ветвей, и хотя на ранних стадиях дефицита растение может давать много цветочных почек, урожайность плодов оказывается низкой, а сами плоды низкого качества.
Дефицит калия и болезни растений
[ редактировать ]Для многих видов растения с дефицитом калия более восприимчивы к морозам и некоторым заболеваниям , чем растения с достаточным уровнем калия. Повышенная устойчивость к болезням, связанная с достаточным уровнем калия, указывает на то, что калий играет роль в обеспечении устойчивости к болезням, а повышение уровня калия в растениях с дефицитом калия снижает интенсивность многих заболеваний. Однако повышение концентрации калия выше оптимального уровня не обеспечивает большей устойчивости к болезням. В сельском хозяйстве некоторые сорта более эффективно усваивают калий из-за генетических вариаций, и часто эти растения обладают повышенной устойчивостью к болезням. [1] Механизмы, связанные с повышением резистентности хозяина и калия, включают снижение проницаемости клеток и снижение восприимчивости к проникновению в ткани. Кремнезем , который накапливается в больших количествах при наличии достаточного количества калия, включается в клеточные стенки, укрепляя эпидермальный слой, который действует как физический барьер для патогенов . Калий также участвует в правильном утолщении клеточных стенок . [1] Чтобы восполнить дефицит калия, фермеры и многие производители монокультурных культур используют вермикулит в качестве источника питания, средства для аэрации почвы, а также для удержания воды в условиях бедности питательными веществами. [5]
Адаптация растений к среде с низким содержанием калия
[ редактировать ]Когда калий легко доступен в почве, растение поглощает его через каналы плазматической мембраны и высокоаффинные переносчики H+/K+ и сохраняет его в вакуолях. Однако когда К+ присутствует в очень низких концентрациях, вакуолярный К+ используется для питания цитоплазмы.
Этот процесс инициируется Са2+-зависимой сигнальной сетью, которая индуцирует высвобождение К+ из вакуоли в цитозоль.
Профилактика и лечение
[ редактировать ]Наиболее широко используемым калийным удобрением является хлорид калия (соляная кислота). [6] Другие неорганические калийные удобрения включают нитрат калия , сульфат калия и монокалийфосфат . Древесная зола также имеет высокое содержание калия, но ее следует использовать с осторожностью из-за ее влияния на уровень pH. [7] Для эффективного усвоения калия необходима достаточная влажность; низкий уровень почвенной влаги снижает поглощение калия корнями растений. Известкование кислых почв может увеличить удержание калия в некоторых почвах за счет уменьшения выщелачивания; [1] методы, увеличивающие содержание органического вещества в почве, также могут увеличить удержание калия.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Датнофф, Л.Е. и др. Минеральное питание и болезни растений . Американское фитопатологическое общество, 2007 г. ISBN 0-89054-346-1
- ^ Ли, РА; Вин Джонс, Р.Г. (1984). «Гипотеза, связывающая критические концентрации калия для роста с распределением и функциями этого иона в растительной клетке» (PDF) . Новый фитолог . 97 (1): 1–13. дои : 10.1111/j.1469-8137.1984.tb04103.x . JSTOR 2434189 .
- ^ Jump up to: а б Хопкинс, У.Г. и Хунер, NPA. Введение в физиологию растений, 4-е издание.
- ^ «Дефицит калия в растениях». Архивировано 28 октября 2010 г. в Wayback Machine , 13 декабря 2001 г., 17 ноября 2010 г.
- ^ Ван, Мин; Чжэн, Цинсун; Шен, Цижун; Го, Шивэй (апрель 2013 г.). «Критическая роль калия в реакции растений на стресс» . Международный журнал молекулярных наук . 14 (4): 7370–7390. дои : 10.3390/ijms14047370 . ПМЦ 3645691 . ПМИД 23549270 .
- ^ ДЕФРА (2010). Руководство по удобрениям (RB209) (8-е изд.). Норвич: ТСО. ISBN 9780112432869 .
- ^ «Древесная зола: использование в саду» . www.rhs.org.uk. Проверено 20 августа 2020 г.
- ^ Тан, Рен-Цзе; Чжао, Фу-Гэн; Ян, Ян; Ван, Чао; Ли, Куньлунь; Клейст, Томас Дж.; Лемо, Пегги Г.; Луань, Шэн (апрель 2020 г.). «Сигнальная сеть кальция активирует вакуолярную ремобилизацию K+, обеспечивая адаптацию растений к среде с низким содержанием калия» . Природные растения . 6 (4): 384–393. дои : 10.1038/s41477-020-0621-7 . ISSN 2055-0278 . ПМИД 32231253 . S2CID 214704540 .