Transformations mikrobiologic of potassium, magnesium, manganese and calcium in soil
| dc.contributor.author | Król, Maria J. | |
| dc.date.accessioned | 2024-07-15T10:21:26Z | |
| dc.date.available | 2024-07-15T10:21:26Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description | Potassium is required by all organisms and is one of the major nutrient required by all crops. Is one of the essential macronutrient and the most abundantly absorbed cation in higher plants. Potassium plays an important role in the growth and development of plants. Plant can take up potassium only from the soil solution. It activates enzymes, maintains cell turgor, enhances photosynthesis, reduces respiration, helps in transport of sugars and starches, helps in nitrogen uptake and is essential for protein synthesis. Potassium improves increases disease resistance and helps the plant better to withstand stress. Potassium is the fourth most abundant nutrient constituting about 2.5 per cent of the lithosphere. Actual soil concentrations of this nutrient vary widely ranging from 0.04- 3.00 per cent. There are three forms of potassium found in the soil: soil minerals, nonexchangeable and available form. Among three different forms of potassium in soils, the concentrations of soluble K in soils are usually very low but the highest proportion of potassium in soils are in insoluble rocks and minerals. A significant share of soil potassium occurs in unavailable form in soil minerals such as orthoclase and microcline. Microorganisms play a key role in the natural K cycle. Some species of rhizobacteria are capable of mobilizing potassium in accessible form in soils. There are considerable population of K solubilizing bacteria in soil and rhizosphere. Mineral potassium solubilization by microbes which enhances crop growth and yield may be agronomically more useful and environmentally more feasible than soluble K. Potassium solubilizing bacteria are capable of solubilizing rock K, mineral powder such as mica, illite and orthoclases through production and excretion of organic acids. Magnesium is an essential element in biological systems, is one occurs typically as the Mg2+ ion. It is an essential mineral nutrient for life and is present in every cell type in every organism, for example, ATP - the main source of energy in cells, must be bound to a magnesium ion in order to be biologically active. Magnesium plays a role in the stability of all polyphosphate compounds in the cells, including those associated with the synthesis of DNA and RNA. Over 300 enzymes require the presence of magnesium ions for their catalytic action or those that use other nucleotides to synthesize DNA and RNA. In plants, magnesium is necessary for synthesis of chlorophyll and photosynthesis. Magnesium is present in some soils as magnesites and dolomites. At pH values >6, this magnesium is largely insoluble and therefore unavailable. Many soil types are inherently low in magnesium. Besides the Mg2+ ions occurring in the soil solution, magnesium is either adsorbed to cation exchangers such as organic matter or clay particles in the exchangeable fraction or it is bound inside the crystals of soil silicates. Only the first two fractions are available to plants. Magnesium (Mg2+) functions to stabilize ribosomes, membranes, and nucleic acids and is also required for the activity of many enzymes. In biological systems, only manganese (Mn2+) is readily capable of replacing Mg2+, but only in a limited set of circumstances. Mn2+ is very similar to Mg2+ in terms of its chemical properties, including inner and outer shell complexation. Manganese is an essential micronutrient in most organisms. In plants, it participates in the structure of photosynthetic proteins and enzymes. Its deficit is dangerous for chloroplasts because it play an important role in photosystem II, which provides the necessary electrons for photosynthesis. Mn has two roles in the plant metabolic processes: as an essential micronutrient and as a toxic element when it is in excess. Mn toxicity is favored in acid soils. Soil microorganisms can also help Mn mobilization and immobilization, depending on soil conditions. In aerated soils, microorganisms may mobilize Mn through MnOx reduction favored by H+ root excretion. Calcium is the chemical element is a soft, gray, alkaline earth metal. Calcium is essential for living organisms, in particular in cell physiology, where movement of the calcium ion Ca2+ into and out of the cytoplasm functions as a signal for many cellular processes. Calcium is not naturally found in its elemental state and it occurs most commonly in sedimentary rocks in the minerals calcite, dolomite and gypsum. It also occurs in igneous and metamorphic rocks chiefly in the silicate minerals: plagioclases, amphiboles, pyroxenes and garnets. As a major material used in mineralization of bone, teeth and shells, calcium is the most abundant metal by mass in many animals. Calcium, combined with phosphate to form hydroxylapatite, is the mineral portion of human and animal bones and teeth. The mineral portion of some corals can also be transformed into hydroxylapatite. Calcium carbonate (CaCO3) is one of the common compounds of calcium and is used in manufacturing cement and mortar, limestone (usually used in the steel industry) and aids in production in the glass industry. Calcium (Ca2+) helps stabilize cell walls in many microorganisms and plays a key role in the heat stability of endospores. | en-US |
| dc.description | Potas jest wymagany przez wszystkie organizmy, to jeden z głównych składników we wszystkich uprawach zbożowych. Jest on niezbędnym makroskładnikiem i w dużej ilości absorbowanym kationem przez rośliny wyższe. Potas odgrywa ważną rolę we wzroście i rozwoju roślin. Rośliny mogą pobierać potas tylko z roztworu glebowego. Aktywuje on enzymy, utrzymuje turgor w komórce, zwiększa fotosyntezę, zmniejsza oddychanie, utrzymuje transport cukrów i skrobi, pomaga w absorpcji azotu i w niezbędnej dla białek syntezie. Potas zwiększa odporność na choroby i utrzymuje roślinę w lepszej formie. Potas jest czwartym co do ilości składnikiem litosfery (jego zawartość to 2,5%). Aktualną koncentrację tego składnika w glebie określa się w granicach od 0,04–3,00%. W glebie znajdują się trzy formy potasu: glebowy mineralny, niewymienny i forma dostępna. Wśród tych form koncentracja rozpuszczalnego potasu w glebie jest zwykle bardzo niska; znaczny odsetek potasu w glebie jest w nierozpuszczalnych skałach i minerałach. Największa część glebowego potasu pojawia się w glebie mineralnej w nieprzyswajalnej formie, w postaci ortoklazu i mikroklinu. Mikroorganizmy odgrywają kluczową rolę w naturalnym potasowym cyklu. Niektóre gatunki ryzobakterii są zdolne mobilizować potas w dostępnej formie w glebie. To są znaczne populacje bakterii rozpuszczające potas w glebie i w ryzosferze. Mineralne rozpuszczanie potasu przez bakterie, które poprawia wzrost ziarna i plonów, może być rolniczo i środowiskowo bardziej wykonalne niż stosowanie potasu rozpuszczalnego. Bakterie rozpuszczające potas są zdolne do rozpuszczania skały potasowej, mineralnego proszku, takiego jak mika, illitu i ortoklazu przez wytwarzanie i wydzielanie kwasów organicznych. Magnez jest niezbędnym pierwiastkiem w biologicznych systemach; typowo pojawia się jako jon Mg2+. Jest to mineralny składnik konieczny dla życia, obecny w każdej typowej komórce organizmu, np. ATP – główne źródło energii w komórkach, musi być włączony do magnezowego jonu i w ten sposób będzie biologicznie aktywny. Magnez odgrywa rolę w stabilizacji wszystkich polifosforanowych związków w komórkach. Związany jest również z syntezą DNA i RNA. Ponad 300 enzymów wymaga obecności jonów magnezu dla działania katalitycznego lub także używania innych nukleotydów do syntezy DNA i RNA. W roślinach magnez jest konieczny przy syntezie chlorofilu i fotosyntezie. Magnez jest obecny w niektórych glebach jako magnezyt i dolomit. Przy pH >6 magnez jest w dużej mierze nierozpuszczalny i dlatego nieprzyswajalny. Wiele typów gleby charakteryzuje się niską zasobnością w magnez. Obok jonowego Mg2+ pojawiającego się w glebowym roztworze, magnez jest jeszcze adsorbowany jako kation wymienny w organicznej substancji lub cząsteczki gliny we frakcji wymiennej lub jest on związany wewnątrz kryształów krzemianów glebowych. Tylko pierwsze dwie frakcje są przyswajalne dla roślin. Funkcje magnezu (Mg2+) to stabilizacja rybosomów, membran, kwasu nukleinowego i także jest wymagany dla aktywności wielu enzymów. W biologicznych systemach tylko mangan (Mn2+) jest gotowy zastąpić Mg2+, ale tylko w określonych okolicznościach, ponieważ Mn2+ w chemicznych właściwościach jest bardzo podobny do Mg2+, włączając w to wewnętrzne i zewnętrzne związki kompleksowe. Mangan jest koniecznym mikroskładnikiem dla większości organizmów. W roślinach uczestniczy on w strukturze białek fotosyntezy i enzymach. Deficyt manganu jest groźny dla chloroplastów, ponieważ bierze on udział w fotosyntezie II, która zapewnia transport koniecznych elektronów dla fotosyntezy. Mn spełnia dwie role w procesach metabolicznych rośliny: jako niezbędny mikroelement i jako toksyczny składnik, kiedy jest go w nadmiarze. Mn toksyczny jest znajdowany w kwaśnych glebach. Glebowe mikroorganizmy mogą także pomagać w mobilizacji i immobilizacji manganu, zależnie od warunków glebowych. W glebach przewietrzanych, drobnoustroje mogą mobilizować mangan przez redukowanie MnOx dzięki H+ w wydzielinach korzeniowych. Wapń jest chemicznym pierwiastkiem, miękkim, szarym, alkalicznym ziemskim metalem. Wapń jest wymagany przez żyjące organizmy, szczególnie w fizjologii komórki, gdzie ruch jonów wapnia Ca2+ do i na zewnątrz cytoplazmy funkcjonuje jako sygnał dla wielu komórkowych procesów. Wapń nie występuje w postaci elementarnej; pojawia się on w skałach osadowych w mineralnym kalcycie, dolomicie i w gipsie. Występuje także w skałach magmowych i metamorficznych, głównie w krzemianach: plagioklazach, amfibolach, piroksenach i granatach. Wapń bierze udział w mineralizacji kości, zębów i muszli; jest najbardziej licznym metalem w masie wielu zwierząt. Wapń związany z fosforanem do formy hydroksyapatytu jest mineralnym fragmentem ludzkich i zwierzęcych kości i zębów. Część mineralna niektórych korali może być także transformowana w hydroksyapatyt. Węglan wapnia (CaCO3) jest jednym z licznych związków wapnia i jest używany w przemyśle cementowym i murarskim, wapniowym (zwykle używany w przemyśle stalowym) i jako dodatek w produkcji w przemyśle szklarskim. Wapń (Ca2+) pomaga stabilizować ścianę komórkową u wielu drobnoustrojów i odgrywa kluczowa rolę w stabilizacji cieplnej endospor. | pl-PL |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.identifier.citation | Monografie i Rozprawy Naukowe, 42, ss. 152 | |
| dc.identifier.isbn | 978-83-7562-155-6 | |
| dc.identifier.uri | https://bc.iung.pl/handle/123456789/1661 | |
| dc.language.iso | pl | |
| dc.publisher | Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach | pl-PL |
| dc.subject | potassium | en-US |
| dc.subject | magnesium | en-US |
| dc.subject | manganese | en-US |
| dc.subject | calcium | en-US |
| dc.subject | transformations microbiologic | en-US |
| dc.subject | soil | en-US |
| dc.subject | potas | pl-PL |
| dc.subject | magnez | pl-PL |
| dc.subject | mangan | pl-PL |
| dc.subject | wapń | pl-PL |
| dc.subject | bakterie | pl-PL |
| dc.subject | transformacja mikrobiologiczna | pl-PL |
| dc.subject | gleba | pl-PL |
| dc.title | Transformations mikrobiologic of potassium, magnesium, manganese and calcium in soil | en-US |
| dc.title | Przemiany mikrobiologiczne potasu, magnezu, manganu i wapnia w glebie | pl-PL |