Физиологическая роль калия в растениях изучена недостаточно и многие аспекты влияния калия на процессы, протекающие в растительном организме, остаются неясными. Можно и сейчас считать в основном правильной оценку положения, данную М. А. Егоровым еще в 1923 г.: “Не только исчерпывающего, но и сколько-нибудь полного выяснения значения калия в жизни растения мы до сих пор не имеем”. Накопленный к настоящему времени материал по этому вопросу позволяет сформулировать современные представления о
физиологической роли калия в виде следующих положений.
1. Большое влияние оказывает калий на углеводный обмен растений. Наличие калия положительно сказывается уже на процессе образования углеводов при фотосинтезе, а также на процессах преобразования и передвижения углеводов в растении, что можно объяснить влиянием калия на активность ферментов амилазы и инвертазы, деятельность которых в условиях калийной недостаточности сильно тормозится.
2. Калий оказывает глубокое влияние на протоплазму клетки. При его наличии увеличивается гидратация коллоидов протоплазмы, в связи с чем снижается ее вязкость, а водоудерживающие силы возрастают, о чем можно судить по значительному увеличению количества связанной воды.
3. Обеспеченность растений калием положительно влияет на синтез растениями витаминов (в частности, тиамина), что, по-видимому, тоже связано с благоприятным ходом синтеза углеводов.
4. Большой интерес для практики представляет отмеченное многими исследователями положительное влияние калия на структуру урожая, так как эти показатели являются решающими в создании урожая.
5. При наличии калия повышается устойчивость растений к низким температурам, засухоустойчивость, а также устойчивость против различных заболеваний. Установлено в условиях эксперимента, что при недостатке калия снижается тургорное давление растений, особенно в сухую жаркую погоду, а транспирация сильно возрастает. Эти явления в естественных условиях, когда калий постоянно находится в некотором количестве в почве, выражены не очень сильно (Рогалев, 1958).
6. Бесспорно, влияние калия на процесс дыхания, однако данные, по этому вопросу противоречивы. Имеются наблюдения, согласно которым при калийной недостаточности у растений усиливается процесс дыхания, а при увеличении содержания калия интенсивность дыхания снижается (Туркова, 1950). В противоположность этому имеются данные о снижении интенсивности дыхания в разных органов фасоли и кукурузы при отсутствии калия в питательной среде (Удовенко к Урбанович, 1964). Более вероятной представляется вторая точка зрения. Она обосновывается данными о том, что недостаток калия приводит к подавлению синтеза сахарозы и вызывает торможение, некоторых звеньев окислительных процессов (гликолиза и цикла Кребса) прежде всего в связи с нарушением процессов метаболизации фосфата и образования фосфатных макроэргов (Выскребенцева, 1963). Схема участия калия в реакциях гликолиза и цикла Кребса предложенная И. Выскребенцевой, имеет следующий вид.
На том основании, что калий участвует в реакциях, привходящих к образованию ацетил-КоА, а значит – непосредственно связан с циклом Кребса, дано объяснение уменьшению количеств яблочной, а-кетоглутаровой и янтарной кислот в растениях при недостатке калия и дальше, логично тем отклонениям, которые имеются в этих же условиях в азотистом обмене, в частности в процессах образования аминокислот.
Нарушение дыхания непосредственно связано с нарушениями фосфорного обмена. При недостатке калия в растениях уменьшается содержание фосфора в нуклеотидах и увеличиваются стабильные, трудно гидролизуемые и бедные энергией соединения фосфора. По-видимому, в этих условиях затрудняется процесс ресинтеза макроэргических фосфорных соединений, а главное – нарушается процесс крайне важного для энергетического обмена растений окислителъного фосфорилирования. Есть указание на связь калия с процессами окислительного фосфорилирования в митохондриях. При недостатке калия снижается коэффициент фосфорилированмй (Р/О), что дает основание предполагать, что в этих условиях нарушается содержание сопряженность окисления и фосфорилирования. Механизм подобного влияния калия пока не ясен (Выскребенцева, 1963). В отсутствии калия в растении замедляются
процессы этерификации поглощенного фосфора, в связи с чем снижается содержание макроэргических нуклеотидов и тем самым ограничивается синтез других фосфорорганических соединений.
7. Калий в числе многих других катионов активирует ряд ферментов. Уже указывалось на активацию амилазы и инвертазы. В последние годы получены данные об активации фосфотрансацетилазы, ацетил-КоА-синтетазы (совместно с Mg++, NH+4 или Rb+), пируватфосфокиназы, аденозинтрифосфатазы, кетогексокиназы и, возможно, других.
8. Калий тесно связан с белковым и аминокислотным обменом. При инфильтрации калия в листьях яблони наблюдалось усиление синтеза белка (Сисакян и Рубин, 1939). Такая же закономерность отмечена и в опытах с другими растениями. При недостатке калия значительно замедляется синтез белка, а аммиачный азот не включается в метаболизм, что приводит к снижению синтеза аминокислот. В этих условиях интенсивность обновления белка также снижается. Накопление аммиака в растениях при недостатке калия так велико, что обнаруживается токсический эффект, а в некоторых случаях и гибель растений от аммиачного отравления. Глубина действия на растения недостатка калия зависит от источника азота. Особенно отрицательное действие вызывается недостатком калия в том случае, когда азот растение получает только в аммиачной форме (NН4)2SO4 (Турчин, 1964).
Чувствительность различных растений к калийным удобрениям неодинакова. Особенно отзывчивы овощи, картофель, сахарная, столовая и кормовая свекла, гречиха, табак, махорка, бобовые, зерновые, чай, хлопчатник.
Разностороннее влияние калия на растение, на его продуктивность и в конечном счете на урожай, а также недостаточная изученность роли этого катиона в процессах жизнедеятельности организмов делают неотложной задачу всестороннего изучения роли калия в жизни растений и связей его с другими необходимыми элементами минерального питания.
3. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Характеристика объекта исследования
А) Классификация
В качестве объекта исследования была выбрана яровая пшеница мягких сортов.
Семейство - Злаки Gramineae (Poaceae)
Род Пшеница - Тriticum
Сорт Терция