Дефицит фосфора – заболевание растений, связанное с недостаточным поступлением фосфора. Под фосфором здесь понимаются соли фосфатов (PO 4 3- ), моногидрофосфата (HPO 4 2- ) и дигидрофосфата (H 2 PO 4 - ). Эти анионы легко превращаются друг в друга, и преобладающая разновидность определяется pH раствора или почвы. Фосфаты необходимы для биосинтеза генетического материала, а также АТФ , необходимой для жизни. Дефицит фосфора можно контролировать, применяя источники фосфора, такие как костная мука , фосфатная руда, навоз и фосфорные удобрения . [1]
В растениях фосфор (P) считается вторым после азота наиболее важным питательным веществом для обеспечения здоровья и функционирования. Фосфор используется растениями в многочисленных процессах, таких как фотофосфорилирование , генетический перенос, транспортировка питательных веществ и фосфолипидные клеточные мембраны. [2] В растительной клетке эти функции необходимы для функционирования, например, при фотофосфорилировании создание запасенной энергии в растениях является результатом химической реакции, включающей фосфор. Фосфор является ключевым молекулярным компонентом генетического воспроизводства. Когда фосфор присутствует в недостаточном количестве, нарушаются генетические процессы, такие как деление клеток и рост растений. Следовательно, растения с дефицитом фосфора могут созревать медленнее, чем растения с достаточным количеством фосфора. Задержка роста, вызванная дефицитом фосфора, коррелирует с меньшими размерами листьев и меньшим количеством листьев. [3] Дефицит фосфора также может привести к дисбалансу в хранении углеводов. Фотосинтез, основная функция растительных клеток, производящих энергию из солнечного света и воды, обычно сохраняется с нормальной скоростью в состоянии дефицита фосфора. Однако использование фосфора в функциях внутри клетки обычно происходит медленно. Этот дисбаланс норм у растений с дефицитом фосфора приводит к накоплению избытка углеводов внутри растения. Это накопление углеводов часто можно наблюдать по потемнению листьев. У некоторых растений изменение пигмента листьев в результате этого процесса может придать листьям темно-пурпурный цвет. [ нужна цитата ]
Обнаружение дефицита фосфора может принимать различные формы. Предварительный метод обнаружения – визуальный осмотр растений. Более темные зеленые листья и пурпурный или красный пигмент могут указывать на дефицит фосфора. Однако этот метод может привести к неясному диагнозу, поскольку другие факторы окружающей среды растений могут привести к аналогичным симптомам обесцвечивания. В коммерческих или хорошо контролируемых условиях содержания растений дефицит фосфора диагностируется с помощью научных исследований. Кроме того, изменение цвета листьев растений происходит только при довольно серьезном дефиците фосфора, поэтому плантаторам и фермерам полезно научно проверить уровень фосфора до того, как произойдет изменение цвета. Самый известный метод проверки уровня фосфора — тестирование почвы. Основными методами тестирования почвы являются методы Брея 1-P, Мелиха 3 и Олсена. Каждый из этих методов жизнеспособен, но каждый метод имеет тенденцию быть более точным в известных географических районах. [4] В этих тестах используются химические растворы для извлечения фосфора из почвы. Затем экстракт необходимо проанализировать для определения концентрации фосфора. Для определения этой концентрации используют колориметрию . При добавлении экстракта фосфора в колориметр происходит визуальное изменение окраски раствора, степень этого изменения окраски является показателем концентрации фосфора. Чтобы применить этот метод тестирования на дефицит фосфора, измеренную концентрацию фосфора необходимо сравнить с известными значениями. Большинство растений установили и тщательно протестировали оптимальные условия почвы. Если концентрация фосфора, измеренная с помощью колориметрического теста, значительно ниже оптимального уровня в почве растения, то, вероятно, у растения дефицит фосфора. [5] Тестирование почвы с помощью колориметрического анализа, хотя и широко используется, может быть сопряжено с диагностическими проблемами в результате вмешательства других присутствующих соединений и элементов. [6] Дополнительные методы обнаружения фосфора, такие как спектральное излучение и спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP), также применяются с целью повышения точности считывания. По данным Всемирного конгресса почвоведов, преимуществами этих методов измерения на основе света являются быстрота оценки, одновременные измерения питательных веществ для растений и характер неразрушающего контроля . Хотя эти методы имеют экспериментальные доказательства, единогласное одобрение этих методов еще не достигнуто. [7] [8]
Коррекция и профилактика дефицита фосфора обычно включает увеличение уровня доступного фосфора в почве. Плантаторы добавляют фосфор в почву с костной мукой , фосфоритом, навозом и фосфатными удобрениями . Однако внесение этих соединений в почву не обеспечивает устранения дефицита фосфора. В почве должен быть фосфор, но растение также должно усваивать фосфор. Поглощение фосфора ограничено химической формой фосфора. Большая часть фосфора в почве находится в химических соединениях, которые растения не могут усваивать. [9] Фосфор должен присутствовать в почве в определенных химических формах, чтобы его можно было использовать в качестве питательных веществ для растений. Поступление полезного фосфора в почву можно оптимизировать, поддерживая почву в определенном диапазоне pH. Кислотность почвы, измеряемая по шкале pH, частично определяет, какие химические соединения образует фосфор. При pH от 6 до 7 фосфор образует наименьшее количество связей, которые делают питательное вещество непригодным для растений. В этом диапазоне кислотности вероятность поглощения фосфора увеличивается, а вероятность дефицита фосфора снижается. Другая часть профилактики и лечения фосфора – это способность растения поглощать питательные вещества. Виды растений и разные растения внутри вида по-разному реагируют на низкий уровень фосфора в почве. Большее расширение корневой системы обычно коррелирует с большим потреблением питательных веществ. Растения одного вида, имеющие более крупные корни, генетически более выгодны и менее склонны к дефициту фосфора. Эти растения можно выращивать и разводить в качестве долгосрочного метода профилактики дефицита фосфора. Было обнаружено, что наряду с размером корня другие адаптации корней к низкому содержанию фосфора, такие как микоризный симбиоз, увеличивают потребление питательных веществ. [10] Эти адаптации корней помогают поддерживать уровень жизненно важных питательных веществ. В более крупных коммерческих сельскохозяйственных условиях изменение растений для адаптации к желаемым адаптациям к потреблению фосфора может быть долгосрочным методом коррекции дефицита фосфора.