10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách


Extrémní půdy:  Kyselé  Alkalické  Zasolené  Kontaminované těžkými kovy

Kyselé půdy

Procesy vedoucí k acidifikaci (abnormálnímu okyselení): Zvětrávání hornin s následným vymýváním kationtů (K, Ca, Mg) srážkami Tvorba kyselin v půdě – disociace CO2, oxidace sulfitů, nitrifikace amonných iontů, kyselé srážky Kyselost vyvolaná samotnými rostlinami – rostliny odčerpávající z půdy značné množství kationtů

Charakteristika kyselých půd: -

Vysoká koncentrace protonů - toxicita H+

-

Vysoká koncentrace hliníku - toxicita Al

58


-

Vyšší koncentrace Al v toxické formě poškozuje kořenové čepičky a trvale brání růstu kořenů do délky (tento jev má velkou druhovou specifičnost)

-

Vysoká koncentrace manganu - toxicita Mn

-

Nízká koncentrace bazických kationtů (K, Mg, Ca)

-

Nízká rozpustnost fosforu a molybdenu

-

Inhibice růstu kořenů a příjmu vody → snížení příjmu živin, nedostatek vody, zvýšení ztrát živin z půdy

-

Dopad jednotlivých faktorů závisí na citlivosti druhu a často i na konkrétním genotypu (kultivaru) rostliny

-

Hlavní faktor omezující růst na stanovišti je většinou dost specifický podle podmínek stanoviště

-

Toxicita hliníku v kombinaci s nedostatkem bazických kationtů je často hlavním omezujícím faktorem

Strategie přežití na těchto půdách: strategie tolerance stresu nebo strategie předcházení stresu

59


Alkalické půdy

-

CaCO3 stabilizuje pH zejména mezi 7 a 8,5

-

Nízká dostupnost N (90% vázáno v org. hmotě)

-

Nízká dostupnost i rychlost příjmu Zn2+ a Mn2+

-

Nízká dostupnost P a B

-

Toxicita Ca2+

-

Nízká rozpustnost a dostupnost Fe3+

Adaptace k nedostatku železa: •Indukce Fe-reduktázy v rhizodermis •Indukce transportních proteinů pro Fe •Stimulace effluxu H+ •Zvýšená tvorba a vylučování organických kyselin sloužících jako účinné chelatační látky (chelatační látka vytahuje atom kovu ze sloučenin a váže ho jako centrální atom ve své struktuře – taková sloučenina se nazývá chelát) -

Mechanismus příjmu železa (vodíková ATPáza čerpá protony vodíku ven z buňky, Fe-reduktáza vnořená do membrány produkuje chelatační látky, které vyvazují Fe do formy Felll chelátu, enzym z chelátu odštěpí Fell, které prochází pasivně iontovými kanály do buňky

60


-U trav je mechanismus trochu odlišný

Adaptace rostlin na alkalické půdy: •Schopnost mobilizovat fosfor z nerozpustných forem (mykorrhiza, produkce organ. kyselin) •Vyšší efektivita příjmu železa a nižší potřeba Fe (viz. speciální mechanismy příjmu) •Snížený příjem nebo mechanismy imobilizace Ca •Vyšší efektivita příjmu a využití Zn a Mn •Zvýšené vylučování asimilátů do rhizosféry -podpora mikrobní kolonizace

Zasolené půdy

-

Nízký vodní potenciál půdy

-

Vysoké koncentrace Na+, Mg2+, Cl-, SO42- , toxické působení (zejména Na a Cl)

-

Vyvolává iontovou nerovnováhu v rostlině (např. vytěsňování Ca z CM ⇒únik K+ z buňky)

-

Základním úkolem je vyrovnat poměr vody a solí v rostlině  vylučování solí mimo kořeny

Výhody vylučování soli z listů •Malé změny koncentrace solí v rhizosféře •Nemění se efektivita příjmu vody •Nemění se náklady na export soli do prostředí •Spojeno většinou s vysokou efektivitou využití vody k růstu

61


Půdy kontaminované těžkými kovy

-

V místech ložisek rud na povrchu či hlušiny z dolů

-

Hadcové půdy mají přirozeně vysoký obsah kovů, zejména Ni, Cr, Co a Mg

-

Kontaminace prostředí člověkem -zejména Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Hg

-

Všechny těžké kovy jsou pro rostliny toxické: o Vazba na proteiny a jejich následná inaktivace (zničení prostorové konformace o Neřízené redoxní reakce a tvorba volných radikálů o Vytěsňování aktivujících iontů (např. Zn Mg v Rubisco) o Inhibice transportu vody akvaporiny - Hg, Zn o Kompetice s jinými kationty při vazbě na buněčnou stěnu o Zpomalení růstu kořenů → nedostatečná kapacita pro příjem živin a vody

-

Mechanismy přežití:

-

1)Strategie vyhýbání se působení  Přísně regulovaný příjem  Účinné mechanismy pro transport z buněk do prostředí  Chemická transformace škodlivé formy na méně škodlivou  Imobilizace do buněčné stěny

-

2)Strategie tolerance  Ukládání kovů ve vakuolách, buněčné stěně či trichomech  Produkce fytochelatinů  Specifické mechanismy pro jednotlivé kovy a druhy rostlin  Cd - vázáno na fytochelatiny a uloženo ve vakuole  Cu - vazba na fytochelatiny nebo metallothioneiny  Zn - akumulace v kořenech, omezený transport  Ni - vazba na histidin a akumulace ve formě komplexní sloučeniny v listech

62

10. Minerální výživa rostlin na extrémních půdách

Recommend Documents