Вплив гумінових речовин на зростання та розвиток рослин. Вплив хімічних речовин на ріст та розвиток рослин Роль рослин у природі та житті людини

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версіяроботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Рослинний організм складається з багатьох клітин. Клітини представляють основні біологічні одиниці у будові тіла рослин. У всіх клітинах відбуваються найважливіші життєві процеси, і процес обміну речовин. Різні клітини пристосовані до різним видамжиттєдіяльності. Однак рослина не проста сукупність клітин. Всі клітини, тканини та органи тісно пов'язані між собою та становлять єдине ціле. Різні клітини спеціалізовані у різних напрямах, вони можуть жити без інших клітин. Наприклад, клітини кореня було б жити без зелених клітин м'якоті листа. Важливу роль життя рослин грає мінеральне харчування, здійснюване коренем рослини. Недолік чи надлишок будь-якого хімічного елементау харчуванні рослин негативно позначається на його зростанні та розвитку. Метою моєї роботи стало дослідження впливу хімічних речовин на зростання рослин.

Для вирішення поставленої мети сформульовано такі завдання :

вивчення літератури з цього питання;

вивчення впливу деяких хімічних речовин на рослини (з прикладу цибулі).

Таким чином, об'єктом дослідження стала рослина ріпчастої цибулі. Ця рослина була обрана, тому що в 5 класі при вивченні теми «Будова клітина», я навчилася готувати мікропрепарат шкірки цибулі. Використовуючи мікропрепарати, можна вивчити вплив хімічних речовин як на зростання рослин, а й у розвиток клітин рослини. Предметом дослідження стало впливом хімічних речовин на зростання рослини.

Була сформульована гіпотеза дослідження - деякі хімічні речовини можуть негативно вплинути на зростання та розвиток рослин

Глава I. Огляд літератури

1. Роль рослин у природі та житті людини

Припустимо, що на світі не залишилося жодної рослини. Що ж тоді станеться? Те, що не гарно буде, – це півбіди. А ось те, що без рослин ми не зможемо жити – це справді дуже погано. Адже рослини мають один дуже важливий секрет!

У листі рослин відбуваються дивовижні перетворення. Вода, сонячне світлоі вуглекислий газ- той, який ми видихаємо, перетворюються на кисень та органічні речовини. Кисень необхідний нам і всім живим істотам для дихання, а органічні речовини – для харчування. Так що можна сказати, що в рослинах знаходиться справжня хімічна лабораторіяз виробництва життєво необхідних речовин. Крім того, кисень, що виділяється рослинами, підтримує озоновий шар атмосфери. Він захищає все живе Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових променів.

Рослини відіграють важливу роль у нашому житті, беручи участь у харчових екологічних ланцюжках, будучи виробниками кисню повітря, виконуючи захисні функції. Тому особливо важливо знати, як реагують рослини різні хімічні речовини.

1. Вплив різних хімічних речовин на живі організм

Хімічні речовини складаються з елементів. Мінеральні елементи грають велику роль обміні речовин рослин, і навіть хімічних властивостей цитоплазми клітини. Нормальний розвиток, зростання не може бути без мінеральних елементів. Усі поживні елементи поділяються на макро- та мікроелементи. До макроелементів відносять ті, які містяться в рослинах у значних кількостях це вуглець, кисень, водень, азот,

фосфор, калій, сірка, магній та залізо. До мікроелементів відносять ті, що містяться в рослинах у дуже незначних кількостях, це бір, мідь, цинк, молібден, марганець, кобальт та ін.

Всі рослини не можуть нормально розвиватися без цих елементів, оскільки вони входять до складу найважливіших ферментів, вітамінів, гормонів та інших фізіологічно активних сполук, які відіграють велику роль у житті рослин. Макроелементи регулюють зростання вегетативної маси та визначають величину та якість урожаю, активізують зростання кореневої системи, посилюють утворення цукрів та їх пересування їх по тканинах рослин; мікроелементи беруть участь у процесах синтезу білків, вуглеводів, жирів, вітамінів. Під їх впливом збільшується вміст хлорофілу в листі, покращується процес фотосинтезу. Винятково важливу роль грають мікроелементи у процесах запліднення. Вони позитивно впливають на розвиток насіння та його посівні якості. Під їх впливом рослини стають більш стійкими до несприятливих умов, посухи, ураження хворобами, шкідниками та ін.

Деякі елементи, наприклад, бір, мідь, цинк необхідні в незначних кількостях, у більш високих концентраціях дуже отруйні. Токсична дія на рослину має надлишковий вміст у ґрунті марганцю . Шкідливий вплив цього елемента посилюється на кислих (піщаних, супіщаних, торф'яних), а також ущільнених або надмірно зволожених ґрунтах, що містять мало рухомих сполук фосфору, кальцію. Недолік цих елементів посилює надходження марганцю в рослину та її шкідливий вплив на тканини. На картоплі це проявляється у вигляді коричневої плямистості на стеблах та черешках листя, стебла та черешки стають водянистими, ламкими. Бадилля передчасно засихає. Паралельно зі шкідливим впливом марганцю на рослині можуть

виявлятися також і ознаки голодування від нестачі молібдену та магнію, надходження яких у рослину, у цьому випадку різко слабшає.

Довгий час не вдавалося встановити роль йоду обмін речовин рослин. Відомо, що овочі та гриби їм багатші, ніж фрукти. Причому йоду більше у надземних частинах рослин, ніж у корінні. Наземні рослини містять у кілька разів менше йоду, ніж морські, у яких він сягає 8800 мг/кг сухої маси. Для порівняння в капусті, наприклад, може накопичуватися йод від 0,07 до 10 мг на кг сухої речовини. Яка ж роль йоду у житті рослин? Виявилося, що в низьких концентраціях йод стимулює зростання рослин та покращує якість урожаю. Відбувається це за рахунок того, що йод впливає на азотний обмін, зокрема на співвідношення білкового та небілкового азоту та регулює активність деяких ферментів. Використовуючи стимулюючі властивості, розчином йодистого калію (0,02%) обробляють насіння перед сівбою. Зміст натрію в організмі рослин становить середньому 0,02 % (за масою). Натрій важливий для транспортування речовин через мембрани, що входить у так званий натрій-калієвий насос (Na+/K+). Натрій регулює транспорт вуглеводів у рослині. Хороша забезпеченість рослин натрієм підвищує їхню зимостійкість. При його нестачі уповільнюється утворення хлорофілу. Натрій входить до складу кухонної солі, яка негативно впливає на життя рослинної клітини. Під дією розчину кухонної солі спостерігається плазмоліз клітини (додаток). Плазмоліз – відділення пристінкового шару цитоплазми від клітинної оболонки рослинної клітини. Розчини солей чи цукрів високої концентрації не проникають у цитоплазму, а відтягують із неї воду. Плазмоліз зазвичай оборотний. Якщо клітину перемістити з сольового розчину у воду, вона знову енергійно буде поглинатися клітиною і цитоплазма займатиме початкове становище.

Розділ II. Методика проведення експерименту

Дослідження проводилися в 2015 р. Для роботи мені знадобилася цибуля, щоб її проростити, і надалі підгодовувати хімічними речовинами. Для визначення впливу хімічних речовин було обрано найбільш доступні речовини, що зустрічаються в домашніх умовах: кухонна сіль, марганцівка (перманганат калію), йод.

Для вивчення впливу хімічних речовин було зроблено 5 проб, які підгодовувалися різними хімічними речовинами двічі на тиждень (рис. 1):

№1 - контрольний зразок ( водопровідна вода, без додавання хімічних речовин)

№2 - свята вода

№3 - розчину перманганату калію

№4 - розчин кухонної солі

№5 - розчин йоду

Після спостереження за розвитком кореневої системи, дослідні зразки були препаровані, отримані зрізи розглянуті під цифровим мікроскопом і зроблено знімки.

Розділ III. Результати власних досліджень та їх аналіз

У ході дослідження я встановила, що у пробах з додаванням перманганату калію та кухонної солі коренева система протягом трьох тижнів розвивалася слабо. Найпотужніша коренева система була у контрольному зразку №1 без додавання хімічних речовин (рис. 2). Слід звернути увагу до зразок №5 розчин йоду. У рослини цибулі ріпчастої, добре виражені як коріння, а й листя. Під час досвіду я спостерігала інтенсивний розвиток листя з другого тижня.

Розглядаючи клітини цибулі під мікроскопом було отримано такі результати:

Контрольний зразок №1мав рівні світлі клітини без ознак будь-якої деформації (рис.3)

Зразок №2, свята вода, мав рівні клітини без ознак будь-якої деформації, але в порівнянні з клітинами контрольного зразка розмір клітин був меншим (рис.4)

Клітини цибулі з дослідного зразка з додаванням перманганату калію №3 набули відтінку. синього кольору. Клітини мали рівну структуру (рис.5)

У зразку №4 з додаванням кухонної солі спостерігається плазмоліз - пристінкового шару цитоплазми відокремлюється від клітинної оболонки рослинної клітини (рис. 6)

Зразок № 5 з додаванням йоду мав рівні світлі клітини без ознак деформації, подібно до клітин контрольного зразка (рис.7).

Висновок

В результаті роботи було встановлено, що деякі хімічні речовини можуть накопичуватися в клітинах рослин і негативно впливати на їх зростання та розвиток, таким чином висунута гіпотеза підтвердилася. Надлишок перманганату калію забарвлює клітини більш темний колір і уповільнює зростання кореневої системи. Надлишок кухонної солі руйнує клітини рослини та припиняє її зростання.

За вивченими джерелами літератури, я досвідченим шляхом підтвердила стимулюючий вплив йоду на зростання рослин.

Список літератури

Артамонов В.І. Цікава фізіологія рослин - М.: Агропроміздат, 1991.

Добролюбський О.К. Мікроелементи та життя. - М., 1996.

Ількун Г.М. Забруднювачі атмосфери та рослини. – Київ: Наукова думка, 1998.

Орлова О.М. Від азоту до врожаю. - М: Просвітництво, 1997

Школяр М.Я., Макарова Н.А. Мікроелементи у сільському господарстві. - М., 1957.

Інтернет ресурси:

dachnik-odessa.ucoz.ru

biofile.ru

додаток

Плазмоліз рослинної клітини

Усі гумінові речовини утворюються внаслідок постмортального (посмертного) перетворення органічних залишків. Перетворення органічних залишків на гумінові речовини отримало назву процесу гумифікації. Він йде поза живими організмами, як з їх участю, так і шляхом суто хімічних реакцій окислення, відновлення, гідролізу, конденсації та ін.

На відміну від живої клітини, в якій синтез біополімерів здійснюється відповідно до генетичного коду, у процесі гумифікації немає якоїсь встановленої програми, тому можуть виникати будь-які сполуки, як більш прості, так і складніші, ніж вихідні біомолекули. Продукти, що утворюються, знову піддаються реакціям синтезу або розкладання, і такий процес ідепрактично безперервно.

Гумінові речовини складають специфічну групувисокомолекулярних темнозабарвлених речовин, що утворюються в процесі розкладання органічних залишків у ґрунті шляхом синтезування з продуктів розпаду та гниття відмерлих рослинних та тваринних тканин. Кількість вуглецю, пов'язаного в гумінових кислотах ґрунтів, торфу, вугілля, майже вчетверо перевищує кількість вуглецю, пов'язаного в органічній речовині всіх рослин та тварин на земній кулі. Але гумінові речовини не просто відходи життєвих процесів, вони є природними та найважливішими продуктами спільної еволюції мінеральних речовин та рослинного світу Землі.

Гумінові речовини можуть впливати на рослини безпосередньо, будучи джерелом елементів мінерального живлення (пул елементів живлення). В органічній речовині ґрунту міститься значна кількість елементів живлення, рослинна спільнота споживає їх після перетворення ґрунтовими мікроорганізмами на мінеральну форму. Саме у мінеральній формі поживні речовини надходять у рослинну біомасу.

Гумінові речовини можуть впливати опосередковано на рослини, тобто впливати на фізико-механічні, фізико-хімічні та біологічні властивості ґрунту. Здійснюючи комплексний вплив на ґрунт, покращують його фізичні, хімічні та біологічні властивості. Поряд із цим, виконують протекторну функцію, пов'язуючи важкі метали, радіонукліди та органічні токсиканти, перешкоджаючи тим самим їх потраплянню в рослини. Таким чином, впливаючи на ґрунт, опосередковано впливають і на рослини, сприяючи їх більш активному зростанню та розвитку.

Останнім часом розробляються нові напрямки впливу гумінових речовин на рослини, а саме: Рослини, це гетеротрофи, які живляться безпосередньо гуміновими речовинами; Гумінові речовини здатні надавати гормональний вплив на рослину, тим самим стимулювати її зростання та розвиток.

1. Біосферні функції гумінових речовин, що впливають на розвиток рослин

У Останніми рокамивчені виявили загальні біохімічні та екологічні функції гумінових речовин та їх вплив на розвиток рослин. Серед найважливіших можна назвати такі:

Акумулятивна- здатність гумінових речовин накопичувати довгострокові запаси всіх елементів живлення, вуглеводів, амінокислот у різних середовищах;

Транспортна- утворення комплексних органомінеральних сполук з металами та мікроелементами, які активно мігрують до рослин;

Регуляторна- гумінові речовини формують фарбування ґрунту та регулюють мінеральне харчування, катіонний обмін, буферність та окисно-відновні процеси в ґрунті;

Протекторна- шляхом сорбції токсичних речовин та радіонуклідів гумінові речовини запобігають їх надходженню в рослини.

Поєднання всіх цих функцій забезпечує підвищені врожаї та необхідну якість с/г продукції. Особливо важливо підкреслити позитивний ефект від дії гумінових речовин за несприятливих умов впливу середовища: низькі та високі температури, нестача вологи, засолення, скупчення отрутохімікатів та наявність радіонуклідів

Незаперечна роль гумінових речовин та як фізіологічно активних речовин. Вони змінюють проникність клітинних мембран, підвищують активність ферментів, стимулюють процеси дихання, синтезу білків та вуглеводів. Вони збільшують вміст хлорофілу та продуктивність фотосинтезу, що у свою чергу створює передумови отримання екологічно чистої продукції.

При сільськогосподарському використанні землі необхідне постійне поповнення гумусу у ґрунті для підтримки необхідної концентрації гумінових речовин.

До цього часу це поповнення здійснювалося переважно шляхом внесення компостів, гною та торфу. Однак оскільки вміст власне гумінових речовин у них відносно невеликий, то норми їх внесення дуже великі. Це підвищує транспортні та інші виробничі витрати, які багаторазово перевищують вартість самих добрив. Крім того, у них містяться насіння бур'янів, а також хвороботворні бактерії.

Для отримання високих та стійких урожаїв недостатньо сподіватися на біологічні можливості сільськогосподарських культур, які, як відомо, використовуються лише на 10-20%. Звичайно необхідно використовувати високоврожайні сорти, ефективні прийоми агро- та фітотехніки, добрива, але вже не можна обійтися і без регуляторів росту рослин, які до кінця двадцятого століття відіграють не менш важливу роль, ніж пестициди та добрива.

2. Вплив рівня гумусованості ґрунту на врожай сх рослин

Високогумусовані ґрунти відрізняються вищим вмістом фізіологічно активних речовин. Гумус активізує біохімічні та фізіологічні процеси, підвищує обмін речовин та загальний енергетичний рівень процесів у рослинному організмі, сприяє посиленому надходженню до нього елементів живлення, що супроводжується підвищенням урожаю та покращенням його якості.

У літературі накопичено експериментальний матеріал, що показує тісну залежність урожаю від рівня гумусованості ґрунтів. Коефіцієнт кореляції вмісту гумусу у грунті та врожаю становить 0,7...0,8 (дані ВНІПТІОУ, 1989). Так, у дослідженнях Білоруського науково-дослідного інституту ґрунтознавства та агрохімії (БелНДІПА) збільшення кількості гумусу в дерново-підзолистих ґрунтах на 1% (у межах його зміни від 1,5 до 2,5...3%) підвищує врожайність зерна озимого жита. та ячменю на 10... 15 ц/га. У колгоспах та радгоспах Володимирської області за утримання гумусу у ґрунті до 1% урожай зернових у період 1976-1980 рр. н. не перевищував 10 ц/га, за 1,6...2% становив 15 ц/га, 3,5...4% - 35 ц/га. У Кіровській областіприріст гумусу на 1% окупається отриманням додатково 3...6 ц зерна, у Воронезькій - 2 ц, у Краснодарському краї - 3...4 ц/га.

Ще більша роль гумусу у збільшенні віддачі при вмілому застосуванні хімічних добрив, ефективність його у своїй збільшується в 1,5...2 разу. Однак необхідно пам'ятати, що хімічні добрива, внесені до ґрунту, викликають посилене розкладання гумусу, що призводить до зниження його вмісту.

Практика сучасного сільськогосподарського виробництва показує, що підвищення вмісту гумусу в ґрунтах є одним із основних показників їхнього окультурення. За низького рівня гумусових запасів внесення одних мінеральних добрив не призводить до стабільного підвищення родючості ґрунтів. Більше того, застосування високих доз мінеральних добрив на бідних органічною речовиною ґрунтах часто супроводжується несприятливою дією їх на ґрунтову мікро- та макрофлору, накопиченням у рослинах нітратів та інших шкідливих сполук, а в багатьох випадках і зниженням урожаю сільськогосподарських культур.

3. Дія гумінових речовин на рослини

Гумінові кислоти є продуктом природної біохімічної трансформації органічної речовини в біосфері. Вони є основною частиною органічної речовини ґрунту - гумусу, граючи ключову роль у кругообігу речовин у природі та підтримці ґрунтової родючості.

Гумінові кислоти мають розгалужену молекулярну структуру, що включає велику кількість функціональних груп та активних центрів. Формування цих природних сполук відбувається під впливом фізико-хімічних процесів, що протікають у ґрунті та діяльності ґрунтових організмів. Джерелами синтезу гумінових кислот служать рослинні та тваринні залишки, а також продукти життєдіяльності ґрунтової мікрофлори.

Таким чином, гумінові кислоти є акумуляторами органічної речовини ґрунту - амінокислот, вуглеводів, пігментів, біологічно активних речовин та лігніну. Крім того, у гумінових кислотах концентруються цінні неорганічні компонентиґрунти - елементи мінерального живлення (азот, фосфор, калій), а також мікроелементи (залізо, цинк, мідь, марганець, бір, молібден тощо).

Під впливом природних процесів, що протікають у ґрунті, всі перераховані вище компоненти включаються в єдиний молекулярний комплекс - гумінові кислоти. Різноманітність вихідних компонентів для синтезу даного комплексу зумовлює складну молекулярну структуру і, як наслідок, широкий спектр фізичних, хімічних та біологічних впливів гумінових кислот на ґрунт та рослину.

Гумінові кислоти, як складова частина гумусу, зустрічаються практично на всіх типах ґрунтів. Вони входять до складу твердих горючих копалин (тверді та м'які бурі вугілля), а також торфу та сапропелю. Однак у природному стані ці сполуки малоактивні та практично повністю перебувають у нерозчинній формі. Фізіологічно активними є лише солі, які утворюються гуміновими кислотами з лужними металами - натрієм, калієм (гумати).

3.1 Вплив гуматів на властивості ґрунту

Вплив гуматів на фізичні властивості ґрунтів

Механізм цього впливу змінюється залежно від типу грунтів.

На важких глинистих ґрунтах гумати сприяють взаємному відштовхуванню глинистих частинок за рахунок видалення зайвих солей та руйнування компактної тривимірної структури глини. В результаті грунт стає більш пухким, з нього легше випаровується зайва волога, покращується надходження повітря, що полегшує дихання і просування коренів.

При внесенні в легкі ґрунти гумати обволікають і склеюють між собою мінеральні частинки ґрунту, сприяючи створенню дуже цінної водоміцної комковато-зернистої структури, що покращує водопропускну та водоутримуючу здатність ґрунту, її повітропроникність. Названі особливості обумовлені здатністю гумінових кислот до гелеутворення.

Утримання вологи. Утримання води гуматами відбувається за рахунок утворення водневих зв'язків між молекулами води та зарядженими групами гуматів, а також адсорбованими на них іонами металів. В результаті випаровування води знижується в середньому на 30%, що призводить до підвищення засвоєння вологи рослинами на аридних та піщаних ґрунтах.

Формування темного фарбування. Гумати фарбують ґрунт у темний колір. Це особливо важливо для районів з холодним та помірним кліматом, оскільки темне забарвлення покращує поглинання та накопичення ґрунтами сонячної енергії. В результаті температура ґрунту підвищується.

Вплив гуматів на Хімічні властивостіґрунтів та властивості ґрунтової вологи.

За своєю природою гумінові кислоти є поліелектролітами. У комплексі з органічними та мінеральними частинками ґрунту вони утворюють ґрунтовий поглинаючий комплекс. Володіючи великою кількістю різних функціональних груп, гумінові кислоти здатні адсорбувати і утримувати на собі живильні речовини, що надходять у ґрунт, макро- і мікроелементи. Поживні речовини, що утримуються гуміновими кислотами, не зв'язуються ґрунтовими мінералами і не вимиваються водою, перебуваючи в доступному для рослин стані.

Збільшення буферної ємності ґрунту. Внесення гуматів збільшує буферну ємність ґрунтів, тобто здатність ґрунту підтримувати природний рівень рН навіть при надмірному надходженні кислих або лужних агентів. Так, при внесенні гумати здатні знімати зайву кислотність грунтів, що згодом дає можливість висівати на цих полях культури, чутливі до підвищеної кислотності.

Вплив гуматів на транспорт поживних речовин та мікроелементів у рослини.

На відміну від вільних гумінових кислот, гумати є водорозчинними рухомими сполуками. Адсорбуючи поживні речовини та мікроелементи, вони сприяють їх переміщенню з ґрунту в рослини.
При внесенні гуматів спостерігається чітка тенденція збільшення вмісту рухомого фосфору (у 1,5-2 рази), обмінного калію та засвоюваного азоту (у 2-2,5 рази) у орному шарі ґрунту.

Усі мікроелементи, будучи перехідними металами, (крім бору та йоду), утворюють з гуматами рухливі хелатні комплекси, що легко проникають у рослини, що забезпечує їх засвоєння, а залізо та марганець, на думку вчених, засвоюються виключно у вигляді гуматів цих металів.

Приблизний механізм цього процесу зводиться до того, що гумати за певних умов здатні поглинати іони металів, вивільняючи їх за зміни умов. Приєднання позитивно заряджених іонів металів відбувається за рахунок негативно заряджених функціональних груп гумінових кислот (карбоксильних, гідроксильних та ін.).

У процесі поглинання корінням рослин води розчинні гумати металів підходять до клітин кореня на близька відстань. Негативний заряд кореневої системи перевищує негативний заряд гуматів, що веде до відщеплення іонів металів від молекул гумінових кислот та поглинання іонів клітинною мембраною.

Багато дослідників вважають, що невеликі молекули гумінових кислот разом із закріпленими на них іонами металів та іншими поживними речовинами можуть поглинатися та засвоюватися рослиною безпосередньо.
Завдяки описаним механізмам покращується ґрунтове харчування рослин, що сприяє їх більш ефективному зростанню та розвитку.

Вплив гуматів на біологічні властивості ґрунтів.

Гумінові кислоти є джерелами доступних фосфатів та вуглецю для мікроорганізмів. Молекули гумінових кислот здатні утворювати великі агрегати, де йде активний розвиток колоній мікроорганізмів. Таким чином, гумати значно інтенсифікують діяльність різних групмікроорганізмів, з якими тісно пов'язана мобілізація поживних речовин ґрунту та перетворення потенційної родючості на ефективне.
За рахунок зростання чисельності силікатних бактерій відбувається постійне поповнення засвоєного рослинами обмінного калію.

Гумати збільшують у ґрунті чисельність мікроорганізмів, що розкладають важкорозчинні мінеральні та органічні сполуки фосфору.

Гумати покращують забезпеченість ґрунту засвоюваними запасами азоту: чисельність бактерій, що амоніфікують, зростає в три - п'ять разів, в окремих випадках фіксувалося десятикратне збільшення амоніфікаторів; кількість нітрифікуючих бактерій збільшується у 3-7 разів. За рахунок поліпшення умов життєдіяльності бактерій, що вільно живуть, майже в 10 разів зростає їх здатність до фіксації молекулярного азоту з атмосфери.

Внаслідок цього ґрунт збагачується доступними поживними елементами. При розкладанні органічної речовини утворюється велика кількість органічних кислот та вуглекислоти. Під їх впливом важкодоступні мінеральні сполуки фосфору, кальцію, калію, магнію переходять у доступні рослини форми.

Протекторні властивості гуматів

Комплексний вплив гуматів на ґрунт забезпечує їх протекторні властивості.
Необоротне зв'язування важких металів та радіонуклідів. Ця властивість гуматів особливо актуальна в умовах підвищеного техногенного навантаження на ґрунти. З'єднання свинцю, ртуті, миш'яку, нікелю та кадмію, що виділяються при спалюванні кам'яного вугілля, роботі металургійних підприємств та електростанцій потрапляють у ґрунт з атмосфери у вигляді пилу та золи, а також з вихлопними газами автотранспорту. Натомість у багатьох регіонах значно підвищився рівень радіаційного забруднення.
При внесенні в ґрунт гумати незворотно пов'язують важкі метали та радіонукліди. В результаті утворюються нерозчинні малорухливі комплекси, які виводяться з кругообігу речовин у ґрунті. Таким чином, гумати перешкоджають попаданню даних сполук у рослини, а отже, і в сільськогосподарську продукцію.

Поряд із цим активація гуматами мікрофлори призводить до додаткового збагачення ґрунту гуміновими кислотами. В результаті за рахунок описаного вище механізму ґрунт стає більш стійким до техногенного забруднення.
Прискорення розкладання органічних екотоксикантів. За рахунок активації діяльності ґрунтових мікроорганізмів гумати сприяють прискореному розкладанню токсичних органічних сполук, що утворюються при спалюванні палива, а також отрутохімікатів.
Багатокомпонентний склад гумінових кислот дозволяє їм ефективно сорбувати важкодоступні органічні сполуки, знижуючи їхню токсичність для рослин та людини.

3.2 Вплив гуматів на загальний розвиток рослин, насіння та кореневу систему

Інтенсифікація фізико-хімічних та біохімічних процесів. Гумати підвищують активність всіх клітин рослини. В результаті зростає енергія клітини, покращуються фізико-хімічні властивості протоплазми, інтенсифікується обмін речовин, фотосинтез та дихання рослин.

Як наслідок, прискорюється розподіл клітин, отже, відбувається поліпшення загального зростання рослини. Поліпшення живлення рослин. Внаслідок застосування гуматів активно розвивається коренева система, посилюється кореневе харчування рослин, а також всмоктування вологи. Інтенсифікації кореневого харчування сприяє комплексному впливу гуматів на ґрунт. Збільшення біомаси рослини та активізація обміну речовин веде до посилення фотосинтезу та накопичення рослинами вуглеводів.

Підвищення стійкості рослин. Гумати є неспецифічними активаторами імунної системи. Внаслідок обробки гуматами значно підвищується стійкість рослин до різних захворювань. Надзвичайно ефективним є замочування насіння у розчинах гуматів з метою профілактики насіннєвих інфекцій та особливо кореневих гнилей. Поряд з цим при обробці гуматами підвищується стійкість рослин до несприятливих факторів зовнішнього середовища - екстремальних температур, перезволоження, сильного вітру.

Вплив гуматів на насіння

Завдяки обробці препаратами на основі гумінових речовин підвищується стійкість насіння до захворювань та травматичних ушкоджень, відбувається звільнення від поверхневих інфекцій.

При обробці у насіння підвищується схожість, енергія проростання, стимулюється зростання та розвиток проростків.
Таким чином, обробка збільшує схожість насіння та запобігає розвитку грибкових захворювань, особливо кореневих інфекцій.

Вплив гуматів на кореневу систему

Збільшується проникність мембрани клітин кореня. В результаті покращується проникнення поживних речовин та мікроелементів із ґрунтового розчину в рослину. Внаслідок чого поживні речовини надходять переважно у вигляді комплексів з гуматами.

Поліпшується розвиток кореневої системи, посилюється закріплення рослин у ґрунті, тобто рослини стають більш стійкими до сильних вітрів, змиву внаслідок рясного випадання опадів та ерозійних процесів.
Особливо ефективно на культурах із слаборозвиненою кореневою системою: ярою пшеницею, ячменем, вівсом, рисом, гречкою.

Розвиток кореневої системи інтенсифікує поглинання рослиною вологи та кисню, а також ґрунтове харчування.
В результаті в кореневій системі посилюється синтез амінокислот, цукрів, вітамінів та органічних кислот. Посилюється обмін речовин між корінням та ґрунтом. Органічні кислоти, що виділяються корінням (вугільна, яблучна та ін.) активно впливають на грунт, збільшуючи доступність поживних речовин і мікроелементів.

4. Висновок

Гумінові речовини, без сумніву, впливають на зростання та розвиток рослин. Органічна речовина грунту є джерелом елементів живлення для рослин. Мікроорганізми, розкладаючи гумусові речовини, постачають рослини елементами живлення у мінеральній формі.

Гумінові речовини значно впливають на комплекс властивостей грунту, тим самим опосередковано впливають на розвиток рослин.

Гумінові речовини, покращуючи фізико-хімічні, хімічні та біологічні властивості ґрунту стимулюють більш інтенсивне зростання та розвиток рослин.

Також чимало важливе значення, в даний час, у зв'язку з інтенсивним посиленням антропогенного впливу на навколишнє середовище в цілому, і на ґрунт зокрема, набуває протекторна функція гумінових речовин. Гумінові речовини пов'язують токсиканти та радіонукліди, і як наслідок цього сприяють отриманню екологічно чистої продукції.

Гумінові речовини мають, безумовно, сприятливий вплив, як на ґрунт, так і на рослини.

Список використаної литературы.

1. Александрова Л.М. Органічна речовина ґрунтів та процеси його трансформації. Л., Наука, 1980,
2. Орлов Д. С. Гумусові кислоти грунтів та загальна теорія гумифікації. М: Вид-во МДУ, 1990.
3. Пономарьова В.В., Плотнікова Т.А. Гумус та ґрунтоутворення. Л., Наука, 1980,
4. Тюрін І.В. Органічна речовина ґрунтів та її роль у ґрунтоутворенні та родючості. Вчення про ґрунтовий гумус. Сільгоспгіз, 1967.
5. Тейт Р., ІІІ. Органічна речовина ґрунту. М.: Світ, 1991.
6. Христева Л.А.. Стимулюючий вплив гумінової кислоти на зростання вищих рослин та природа цього явища. 1957.
7. Гумінові речовини у біосфері. За ред. Д.С. Орлова. М: Наука, 1993.

насіння ячмінь опромінення лазер

Найважливіша і найефективніша частина обробки - хімічна, або протруювання насіння.

Ще 4 тисячі років тому в Стародавньому Єгиптіта Греції насіння вимочували в цибульному соку або перекладали при зберіганні кипарисовою хвоєю.

У середні віки, з розвитком алхімії і, завдяки їй, хіміки, стали вимочувати насіння в кам'яній та калійній солі, мідному купоросі, солі миш'яку. У Німеччині популярні були найпростіші способи - витримування насіння у гарячій воді чи розчині гною.

На початку 16 століття було помічено, що насіння, що побували під час аварії корабля в морській воді, дають посіви, які менше уражаються твердою сажею. Набагато пізніше, 300 років тому, ефективність передпосівної хімічної обробки насіння була науково доведена в ході дослідів французького вченого Тіле, який досліджував вплив обробки насіння сіллю та вапном на поширення через насіння твердої сажки.

На початку 19 століття використання препаратів з миш'яком як небезпечних для життя людини було заборонено, але на початку 20 століття стали використовувати речовини, що містять ртуть, які заборонили до застосування тільки в 1982 році, причому тільки на території Західної Європи.

І лише у 60-ті роки минулого століття були розроблені системні фунгіциди для попередньої обробки насіння, і індустріальні країни почали їх активно застосовувати. З 90-х стали застосовуватися комплекси сучасних високоефективних та порівняно безпечних інсектицидів та фунгіцидів.

Залежно від технології обробки насіння виділяють три її види: просте протруювання, дражування та інкрустування.

Стандартне протруювання - це найпоширеніший і найтрадиційніший спосіб обробки насіння. Найчастіше використовується у присадибних та фермерських господарствах, а також у насінництві. Збільшує вагу насіння не більше ніж на 2%. Якщо склад, що утворює плівку, покриває насіння повністю, їх вага може збільшуватися до 20%.

Інкрустування – насіння покривається липкими речовинами, що забезпечують закріплення хімічних речовин на їх поверхні. Оброблене насіння може стати важчим у 5 разів, але форма не змінюється.

Дражування - речовини покривають насіння товстим шаром, збільшуючи їх вагу до 25 разів і змінюючи форму на кулясту або еліптичну. Найбільш «потужне» дражування (пелетування) робить насіння до 100 разів важчим.

Для протруювання насіння зернових культур найактивніше використовуються препарати раксил, премікс, вінцит, дивідидент, колфуго суперколор. Це фунгіциди системної дії, що вбивають суперечки кам'яної, запорошеної і твердої сажки, нематод, що ефективно борються з фузаріозом, септоріозом і кореневою гниллю. Вони виробляються у вигляді рідин, порошків або концентрованих суспензій та використовуються для обробки насіння у спеціальних апаратах з розрахунку 0,5-2 кг на 1 тонну насіння.

У приватних і фермерських господарствах застосування хімічних препаратів, що сильно діють, не завжди виправдане. Порівняно невеликі кількості дрібного насінняовочевих або декоративних культур, наприклад чорнобривців, моркви або томатів, можна обробити менш отруйними речовинами. Важливо не тільки і не так знищити спочатку всю інфекцію на насіння, як сформувати у рослини ще на стадії зародка насіння стійкість до хвороб, тобто стійкий імунітет.

На початку проростання також корисна дія стимуляторів росту, який сприятиме розвитку у рослин великої кількості бічних коренів, створюючи сильну кореневу систему. Стимулятори росту рослин, що надійшли в зародок перед початком проростання, викликають активний транспорт поживних речовин надземні частини рослини. Оброблене такими препаратами насіння проростає швидше, схожість його підвищується. Сходи стають більш стійкими не тільки до хвороб, а й до перепадів температур, нестачі вологи та інших стресових умов. Більш віддаленими наслідками правильної попередньої обробки передпосівними препаратами вважаються підвищення врожайності та скорочення термінів дозрівання.

Багато препаратів для передпосівної обробки насіння створюються на гуміновій основі. Вони є концентрованим (до 75%) водним розчином гумінових кислот і гуматів, калію і натрію, насиченим комплексом необхідних рослині мінеральних речовин, який також може використовуватися і як добриво. Виробляються такі препарати на основі торфу, будучи його водною витяжкою.

З.Ф. Рахманкулова із співавторами вивчала вплив передпосівної обробки насіння пшениці (Triticum aestivum L.) 0.05 мм саліциловою кислотою (СК) на її ендогенний вміст та співвідношення вільної та пов'язаної форм у пагонах та коренях проростків. Протягом двотижневого зростання проростків спостерігали поступове зниження загального вмісту СК у пагонах; у коренях зміни не виявлено. При цьому відбувався перерозподіл форм СК у пагонах - зростання рівня кон'югованої та зниження вільної форми. Передпосівна обробка насіння саліцилатом призводила до зниження загального вмісту ендогенної СК як у пагонах, так і в коренях проростків. Найбільш інтенсивно знижувався вміст вільної СК у пагонах, у корінні – дещо менше. Припустили, що таке зниження викликалося порушенням біосинтезу СК. Це супроводжувалося збільшенням маси та довжини пагонів і особливо коренів, стимуляцією сумарного темнового дихання та зміною співвідношення дихальних шляхів. У коренях спостерігали збільшення частки цитохромного шляху дихання, а пагонах - альтернативного ціанідрезистентного. Показано зміни в антиоксидантній системі рослин. Ступінь перекисного окислення ліпідів була більш виражена в пагонах. Під впливом передобробки СК вміст МДА у пагонах зростало в 2,5 рази, тоді як у корінні воно знижувалося в 1,7 раза. З представлених даних випливає, що характер і інтенсивність впливу екзогенної СК на ріст, енергетичний баланс та антиоксидантний статус рослин можуть бути пов'язані зі зміною її вмісту в клітинах та з перерозподілом між вільною та кон'югованою формами СК .

Є.К. Єськов у виробничих дослідах вивчив вплив передпосівної обробки насіння кукурудзи наночастинками заліза на інтенсифікацію зростання та розвитку, підвищення врожайності зеленої маси та зерна цієї культури. Внаслідок цього відбувалася інтенсифікація фотосинтетичних процесів. Зміст Fe, Cu, Mn, Cd і Pb в онтогенезі кукурудзи варіювало в широких межах, але адсорбція наночастинок Fe на початкових стадіяхрозвитку рослин впливала на зменшення вмісту цих хімічних елементів у дозріваючому зерні, чому супроводжувала зміна його біохімічних властивостей.

Таким чином, передпосівна обробка насіння хімічними речовинами пов'язана з великими витратами праці та низькою технологічністю процесу. Крім того, використання з метою знезараження насіння отрутохімікатів завдає великої шкоди навколишньому середовищу.

Мета – вивчення впливу хімічних речовин на зростання рослин. Завдання: вивчення наявної літератури з цього питання; вивчення наявної літератури з цього питання; вивчення впливу деяких хімічних речовин на рослини (з прикладу цибулі). вивчення впливу деяких хімічних речовин на рослини (з прикладу цибулі).

Методика проведення експерименту

Для вивчення впливу хімічних речовин було зроблено 4 проби: 1 – сірчанокислий нікель 1 – сірчанокислий нікель 2 – сірчанокисле залізо 2 – сірчанокисле залізо 3 – контрольний зразок (без додавання хімічних речовин) 3 – контрольний зразок (без додавання хімічних речовин) 4 – перманганат калію 4 – перманганат калію

Висновки Надлишок сірчанокислого заліза забарвлює клітини в темний колір і сповільнює ріст кореневої системи. Надлишок сірчанокислого заліза забарвлює клітини у темний колір і уповільнює ріст кореневої системи. Аналогічно впливає перманганат калію. Аналогічно впливає перманганат калію. Надлишок сірчанокислого нікелю руйнує клітини рослини та припиняє його зростання. Надлишок сірчанокислого нікелю руйнує клітини рослини та припиняє його зростання.
Список литературы 1. Безель В.С., Жуйкова Т.В. Хімічне забруднення середовища: винесення хімічних елементів надземної фітомасою трав'янистої рослинності // Екологія. – – 4. – З Добролюбський О.К. Мікроелементи та життя. - М., Ількун Г.М. Забруднювачі атмосфери та рослини. – Київ: Наукова думка, – 248 с. 4. Кулагін Ю.З. Деревні рослини та промислове середовище. - М.: Наука, - 126 с. 5. Солярнікова З.М. Деревно-чагарникові рослини в умовах шинного виробництва // Інтродукція та експериментальна екологія рослин: Зб. статей. - Дніпропетровськ: Наука, - З Школьник М.Я., Макарова Н.А. Мікроелементи у сільському господарстві. - М., 1957.

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РЕСПУБЛІКИ БІЛОРУСЬ

Заклад освіти

«МОЗИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТ ім. І.П. ШАМЯКІНА»

БІОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ТА ОХОРОНИ ПРИРОДИ

Курсова робота з дисципліни

«фізіологія рослин»

Вплив мінеральних речовин на зростання та розвиток рослин

Виконавець:

Богданович Володимир Григорович

МОЗИР 2011

ВСТУП

ГЛАВА 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.3 Фосфор

1.6 Кальцій

1.7 Магній

3.4 Нестача азоту

3.5 Нестача фосфору

3.6 Нестача сірки

3.7 Нестача калію

3.8 Нестача кальцію

3.9 Нестача магнію

ВИСНОВОК

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

ВСТУП

мінеральна речовина рослина

Мінеральне харчування рослин - сукупність процесів поглинання, пересування та засвоєння рослинами хімічних елементів, одержуваних із ґрунту у формі іонів мінеральних солей.

Кожен хімічний елемент грає у житті рослини особливу роль.

Азот є складовою амінокислот - будівельних блоків, з яких складаються білки. Азот входить також у безліч інших сполук: пурини, алкалоїди, ферменти, регулятори росту, хлорофіл і клітинні мембрани

Фосфор засвоюється рослиною у вигляді солей фосфорної кислоти (фосфатів) і знаходиться у ньому у вільному стані або спільно з білками та іншими органічними речовинами, що входять до складу плазми та ядра.

Сірка поглинається рослиною у вигляді солей сірчаної кислоти, входить до складу білків та ефірних олій.

Калій зосереджений в молодих органах, багатих на плазму, а також в органах накопичення запасних речовин - насінні, бульби, ймовірно, відіграє роль нейтралізатора кислої реакції клітинного соку і бере участь у тургорі.

Магній міститься в рослині там, де і калій, і, крім того, входить до складу хлорофілу.

Кальцій накопичується в дорослих органах, особливо в листі, служить нейтралізатором шкідливої ​​для рослини щавлевої кислоти і захищає його від токсичної дії різних солей, бере участь у освіті механічних оболонок.

Крім зазначених життєво необхідних елементів, певне значення мають хлористий натрій, марганець, залізо, фтор, йод, бром, цинк, кобальт, що стимулюють зростання рослин та ін.

Мета: Вивчити вплив мінеральних речовин на зростання та розвиток рослин.

1. Вивчити матеріал про основні види мінеральних речовин та їх вплив на зростання та розвиток рослин.

2. Ознайомитись з методами визначення мінеральних речовин у тканинах рослин.

3. Виявити симптоми недостатнього та надмірного вмісту мінеральних речовин у рослинах

ГЛАВА 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Рослини здатні поглинати з довкілля у великих чи менших кількостях практично всі елементи періодичної системи. Тим часом для нормального життєвого циклу рослинного організму потрібна лише певна група основних поживних елементів, функції яких у рослині не можуть бути замінені іншими хімічними елементами. До цієї групи входять такі 19 елементів:

Серед цих основних поживних елементів лише 16 є власне мінеральними, оскільки З, Н і O надходять у рослини переважно у вигляді СО 2 , O 2 і H 2 O. рослин поки що не встановлено. Натрій поглинається відносно високих кількостях деякими видами сем. Chenopodiaceae (мареві), зокрема буряками, а також видами, адаптованими до умов засолення, і в цьому випадку є необхідним. Те ж справедливо для кремнію, який особливо великих кількостях зустрічається в соломині злакових, для рису він є необхідним елементом.

Перші чотири елементи - З, Н, O, N - називають органогенами. Вуглець у середньому становить 45% сухої маси тканин, кисень - 42, водень - 6,5 та азот - 1,5, а всі разом - 95%. 5%, що залишилися, припадають на зольні речовини: Р, S, К, Са, Mg, Fe, Al, Si, Na та ін. Про мінеральний склад рослин зазвичай судять з аналізу золи, що залишається після спалювання органічної речовини рослин. Вміст мінеральних елементів (або їх оксидів) у рослині виражають, як правило, у відсотках по відношенню до маси сухої речовини або у відсотках до маси золи. Перелічені вище речовини золи відносять до макроелементів.

Елементи, які є в тканинах у концентраціях 0,001 % і нижче сухої маси тканин, називають мікроелементами. Деякі їх відіграють важливу роль в обміні речовин (Mn, Сu, Zn, С, Мо, В, С1).

Зміст того чи іншого елемента в тканинах рослин є непостійним і може сильно змінюватися під впливом факторів зовнішнього середовища. Наприклад, Al, Ni, F та інші можуть накопичуватися в рослинах до токсичного рівня. Серед вищих рослин зустрічаються види, що різко різняться за вмістом у тканинах таких елементів, як Na, про що вже говорилося, і Са, у зв'язку з чим виділяють групи рослин натрієфілів, кальцієфілів (більшість бобових, у тому числі квасоля, боби, конюшина), кальцієфобів (люпин, білоус, щавель та ін). Ці видові особливості обумовлені характером ґрунтів у місцях походження та проживання видів, певною генетично закріпленою роллю, яку зазначені елементи грають в обміні речовин рослин.

Найбільш багаті на мінеральні елементи листя, у яких зола може становити від 2 до 15% від маси сухої речовини. Мінімальний вміст золи (0,4-1%) виявлено в стовбурах деревних.

Азот було відкрито 1772 р. Шотландським хіміком, ботаніком і лікарем Д. Резерфордом як газ, який підтримує дихання і горіння. Тому він і був названий азотом, що означає «нежиттєвий». Проте азот входить до складу білків, нуклеїнових кислот та багатьох життєво важливих органічних речовин. Ліквідація нестачі деяких незамінних азотовмісних сполук - амінокислот, вітамінів та ін - найбільш гостра проблема продовольчих програм людства.

Азот - одне з найбільш поширених елементів у природі. Основними його формами Землі є зв'язаний азот літосфери і газоподібний молекулярний азот (N 2) атмосфери, що становить 75,6% повітря за масою. Згідно з підрахунками запаси N 2 в атмосфері оцінюються величиною 4 * 1015 т. Стовп повітря над 1 м 2 земної поверхні містить 8 т азоту. Однак молекулярний азот як такий не засвоюється вищими рослинами і може переходити в доступну для них форму лише завдяки діяльності мікроорганізмів-азотфіксаторів.

Запаси зв'язаного азоту в літосфері також значні і оцінюються величиною 18 * 10 15 т. Однак у грунті зосереджена лише мінімальна частина літосферного азоту Землі, і лише 0,5 - 2% загального запасу грунті прямо доступно рослинам. 1 га орного чорнозему загалом містить трохи більше 200 кг доступного рослинам азоту, але в підзолах його кількість у 3 -- 4 разу менше. Цей азот представлений головним чином формі NH 4 + - і NO 3 -іонів.

Азотфіксуючі мікроорганізми. Мікроорганізми, що здійснюють біологічну азотфіксацію, можна розділити на дві основні групи: а) вільноживучі азотфіксатори та б) мікроорганізми, що живуть у симбіозі з вищими рослинами.

Вільноживучі азотфіксатори - гетеротрофи, потребують вуглеводного джерела живлення і тому часто пов'язані з мікроорганізмами, здатними до розкладання целюлози та інших полісахаридів. Бактерії пологів Azotobacter та Beijerinckia, як правило, поселяються на поверхні коренів вищих рослин. Такі асоціації пояснюються тим, що як джерело вуглецю бактерії використовують продукти, що виділяються корінням у ризосферу.

Велику увагу останнім часом приділяють ціанобактерії, зокрема Tolypothrix tenius. Збагачення ними рисових полів збільшує врожай рису загалом на 20%. У цілому ж сільськогосподарське значення вільноживучих азотфіксаторів не таке велике. У помірному кліматі щорічна фіксація ними азоту становить, як правило, кілька кілограмів азоту на 1 га, але за наявності у ґрунті сприятливих умов(Наприклад, велика кількість органічних залишків) вона може досягати 20 - 40 кг N/га.

До групи симбіотичних азотфіксаторів насамперед належать бактерії роду Rhizobium, що утворюють бульби на коренях бобових рослин, а також деякі актиноміцети та ціанобактерії. Нині налічується близько 190 видів рослин різних сімейств, здатних симбіотично засвоювати азот. До них відносяться деякі дерева і чагарники: вільха, восковниця, лох, обліпиха та ін.

Найбільший інтерес для сільського господарства становлять бульбочкові бактерії роду Rhizobium, що живуть у симбіозі з бобовими рослинами та фіксують у середньому від 100 до 400 кг N/га на рік. Серед бобових культур люцерна може накопичити за рік до 500 - 600 кг N/га, конюшина - 250 - 300, люпин - 150, кормові боби, горох, квасоля - 50 - 60 кг N/га. За рахунок пожнивних залишків та сидерації ці рослини значно збагачують ґрунти азотом.

Запаси азоту у ґрунті можуть поповнюватися різними шляхами. При вирощуванні сільськогосподарських культур багато уваги приділяють внесенню мінеральних добрив. У природних умовах основна роль належить спеціалізованим групам мікроорганізмів. Це азотфіксатори, а також ґрунтові бактерії, здатні мінералізувати та переводити у форму NH 4 + або NO 3 - не доступний рослинам органічний азот рослинних та тваринних залишків та азот гумусу, на частку яких припадає основна частина ґрунтового азоту.

Вміст у ґрунті доступного рослинам азоту визначається не тільки мікробіологічними процесами мінералізації органічного азоту та азотфіксації, а також швидкістю поглинання азоту рослинами та його вимиванням із ґрунту, а й втратами азоту в процесі денітрифікації, що здійснюється анаеробними мікроорганізмами, здатними відновлювати іон N0 3 - до газоподібного 2 . Цей процес особливо інтенсивно протікає у вологих затоплюваних грунтах, що слабо аеруються, зокрема на рисових полях.

Таким чином, азот - дуже лабільний елемент, що циркулює між атмосферою, ґрунтом та живими організмами.

1.3 Фосфор

Фосфор, як і азот, - найважливіший елемент живлення рослин. Він поглинається ними у вигляді вищого окис РО 4 3 - і не змінюється, включаючись в органічні сполуки. У рослинних тканинах концентрація фосфору становить 0,2-1,3% від сухої маси рослини.

Доступні для рослин форми фосфорних сполук

Запаси фосфору в орному шарі ґрунту відносно невеликі, близько 2,3 - 4,4 т/га (у перерахунку на Р 2 O 5). З цієї кількості 2/3 посідає мінеральні солі ортофосфорної кислоти (Н 3 РО 4), а 1/3 -- на органічні сполуки, містять фосфор (органічні залишки, гумус, фітат та інших.). Фітати складають до половини органічного фосфору ґрунту. Більшість фосфорних сполук слаборозчинна в грунтовому розчині. Це, з одного боку, знижує втрати фосфору з ґрунту за рахунок вимивання, але, з іншого, обмежує можливості використання його рослинами.

Основне природне джерело надходження фосфору в орний шар - вивітрювання грунтоутворювальної породи, де він міститься головним чином у вигляді апатитів 3Са 3 (Р0 4) 2 * CaF 2 та ін. 4 , AIPO 4 в кислих ґрунтах) слаборозчинні та малодоступні для рослин. Двомісні і особливо однозаміщені солі кальцію і магнію, тим більше солі одновалентних катіонів і вільна ортофосфорна кислота розчиняються у воді і використовуються рослинами як головне джерело фосфору в ґрунтовому розчині. Рослини здатні засвоювати деякі органічні форми фосфору (фосфати цукрів, фітин). Концентрація фосфору в ґрунтовому розчині невелика (0,1 - 1 мг/л). Фосфор органічних залишків і гумусу мінералізується ґрунтовими мікроорганізмами і більша його частина перетворюється на малорозчинні солі. Рослини отримують їх фосфор, роблячи його рухливішим. Це досягається завдяки виділенню корінням органічних кислот, які хелатують двовалентні катіони і підкислюють ризосферу, сприяючи переходу НРО 4 3-> НРО 4 2-> НР0 4 -. Деякі сільськогосподарські культури добре засвоюють важкорозчинні фосфати (люпин, гречка, горох). Ця здатність рослин збільшується з віком.

Участь фосфору в обміні речовин

У рослинних тканинах фосфор присутній в органічній формі та у вигляді ортофосфорної кислоти та її солей. Він входить до складу білків (фосфопротеїнів), нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, фосфорних ефірів цукрів, нуклеотидів, що беруть участь в енергетичному обміні (АТР, NAD+ та ін.), вітамінів та багатьох інших сполук.

Фосфор грає особливо важливу роль в енергетиці клітини, оскільки саме у формі високоенергетичних ефірних зв'язків фосфору (С-О ~ Р) або пірофосфатних зв'язків у нуклеозидді-, нуклеозидтрифосфатах і в поліфосфатах запасається енергія в живій клітині. Ці зв'язки мають високу стандартну вільною енергієюгідролізу (наприклад, 14 кДж/моль у глюкозо-6-фосфату та AMP, 30,5 - у ADP та АТР і 62 кДж/моль - у фосфоенолпірувату). Це настільки універсальний спосіб запасання та використання енергії, що майже у всіх метаболічних шляхах беруть участь ті чи інші фосфорні ефіри та (або) нуклеотиди, а стан аденінуклеотидної системи (енергетичний заряд) - важливий механізм контролю дихання.

У формі стабільного діефіру фосфат входить складовою до структури нуклеїнових кислот і фосфоліпідів. У нуклеїнових кислотахфосфор утворює містки між нуклеозидами, поєднуючи їх у гігантський ланцюжок. Фосфат зумовлює гідрофільність фосфоліпіду, тоді як решта молекули ліпофільна. Тому на межі поділу фаз у мембранах молекули фосфоліпідів орієнтуються полярно, фосфатними кінцями назовні, а ліпофільне ядро ​​молекули міцно утримується у ліпідному бішарі, стабілізуючи мембрану.

Ще однією унікальною функцією фосфору є його участь у фосфорилюванні клітинних білків за допомогою протеїнкіназ. Цей механізм контролює багато процесів метаболізму, оскільки включення фосфату в молекулу білка призводить до перерозподілу в ній електричних зарядів і внаслідок цього до модифікації її структури та функції. Фосфорилювання білків регулює такі процеси, як синтез РНК та білка, поділ, диференціювання клітин та багато інших.

Основною запасною формою фосфору у рослин є фітин - кальцій-магнієва сіль інозитфосфорної кислоти (інозитолгексафосфату):

Значні кількості фітину (0,5 - 2% на суху масу) накопичуються в насінні, становлячи до 50% від загального фосфору в них.

Радіальне пересування фосфору в зоні поглинання кореня до ксилеми відбувається за симпластом, причому його концентрація в клітинах кореня в десятки - сотні разів перевищує концентрацію фосфату в ґрунтовому розчині. Транспорт по ксилемі здійснюється переважно або повністю у формі неорганічного фосфату; у цьому вигляді він досягає листя та зон росту. Фосфор, як і азот, легко перерозподіляється між органами. З клітин листя він надходить у ситоподібні трубки і по флоемі транспортується в інші частини рослини, особливо в конуси наростання і в плоди, що розвиваються. Аналогічний відтік фосфору походить і зі старіючого листя.

Сірка входить до основних поживних елементів, необхідні життя рослини. Вона надходить у них переважно у вигляді сульфату. Її вміст у рослинних тканинах відносно невеликий і становить 0,2-1,0 % для суху масу. Потреба в сірці висока у рослин, багатих на білки, наприклад у бобових (люцерна, конюшина), але особливо сильно вона виражена у представників сімейства хрестоцвітих, які у великих кількостях синтезують сірковмісні гірчичні масла.

У ґрунті сірка знаходиться у неорганічній та органічній формах. У більшості ґрунтів переважає органічна сірка рослинних та тваринних залишків, а в торф'янистих ґрунтах вона може становити до 100% усієї сірки. Основна неорганічна форма сірки в грунті - сульфат, який може бути у вигляді солей CaSO 4 , MgSO 4 , Na 2 SO 4 в грунтовому розчині в іонній формі або адсорбованим на грунтових колоїдах. У засолених Na 2 SO 4 ґрунтах вміст сульфату може досягати 60% від маси ґрунту. У затоплюваних ґрунтах сірка знаходиться у відновленій формі у вигляді FeS, FeS 2 або H 2 S. Сумарний вміст сірки у ґрунтах помірних кліматичних зонстановить у середньому 0,005 - 0,040%.

Рослини поглинають сірку головним чином формі сульфату. Трансмембранне перенесення сульфату здійснюється в котранспорті з Н + або в обмін на іони НСО 3 - . Менш окислені (SO 2 ) або більше відновлені (H 3 S) неорганічні сполуки сірки токсичні для рослин. Дуже слабо сприймають рослини та органічні сполуки (амінокислоти), що містять відновлену сірку.

Сірка міститься в рослинах у двох основних формах - окисленої (у вигляді неорганічного сульфату) та відновленої. Абсолютний вміст і співвідношення окисленої і відновленої форм сірки в органах рослин залежить як від активності процесів редукції та асиміляції сульфату, що протікають в них, так і від концентрації SO 4 2- в живильному середовищі.

Частина поглиненої рослиною сірки затримується в сульфатному пулі коренів, можливо, у формі CaSO 4 або метаболічного сульфату, що утворюється в результаті вторинного окислення відновленої сірки. Основна ж частина сульфату переміщається з коренів у судини ксилеми і з транспіраційним струмом переноситься до молодих органів, де вона інтенсивно включається в обмін і втрачає рухливість.

З листя сульфат і відновлені форми сірки (сірковмісні амінокислоти, глутатіон) можуть переміщатися флоемою як акропетально, так і базипетально в зростаючі частини рослин і в органи, що запасають. У насінні сірка знаходиться переважно в органічній формі, а в процесі їх проростання частково переходить в окислену. Редукція сульфату та синтез сірковмісних амінокислот та білків спостерігається при дозріванні насіння.

Частка сульфату у загальному балансі сірки у тканинах може коливатися від 10 до 50% і більше. Вона мінімальна в молодому листі і різко зростає при їх старінні у зв'язку з посиленням процесів деградації сірковмісних білків.

Сірка входить до складу найважливіших амінокислот - цистеїну та метіоніну, які можуть перебувати в рослинах, як у вільному вигляді, так і у складі білків. Метіонін належить до 10 незамінних амінокислот і завдяки сірці та метильній групі має унікальні властивості.

Одна з основних функцій сірки в білках та поліпептидах - участь SH-груп в освіті ковалентних, водневих, меркаптидних зв'язків, що підтримують тривимірну структуру білка.

Сірка входить також до складу найважливіших біологічних сполук - коензиму А та вітамінів (ліпоєвої кислоти, біотину, тіаміну) і у формі цих сполук бере участь в ензиматичних реакціях клітини.

Калій - один із найнеобхідніших елементів мінерального живлення рослин. Його вміст у тканинах становить середньому 0,5 - 1,2% для суху масу. Довгий час основним джерелом одержання калію служила зола, що знайшло відображення в назві елемента (potassium походить від слова potashes - тигельна зола). Вміст калію в клітині в 100-1000 разів перевищує його рівень у зовнішньому середовищі. Його набагато більше у тканинах, ніж інших катіонів.

Запаси калію в грунті більші за вміст фосфору в 8 - 40 разів, а азоту - в 5 - 50 разів. У ґрунті калій може перебувати у таких формах: у складі кристалічних ґрат мінералів, в обмінному та необмінному стані в колоїдних частинках, у складі пожнивних залишків та мікроорганізмах, у вигляді мінеральних солей ґрунтового розчину.

Найкращим джерелом харчування є розчинні солі калію (0,5 - 2% від валових запасів у ґрунті). Принаймні споживання рухомих форм калію запаси їх у грунті можуть поповнюватися з допомогою обмінних форм, а при зменшенні останніх -- з допомогою необмінних, фіксованих форм калію. Поперемінне підсушування та зволоження ґрунту, а також діяльність кореневої системи рослин та мікроорганізмів сприяють переходу калію у доступні форми.

У рослинах калій у найбільшій кількості зосереджений у молодих, зростаючих тканинах, що характеризуються високим рівнем обміну речовин: меристемах, камбії, молодому листі, пагонах, нирках. У клітинах калій присутній переважно в іонній формі, він не входить до складу органічних сполук, має високу рухливість і тому легко реутилізується. Пересування калію зі старих у молоде листя сприяє натрію, який може заміщати його в тканинах рослин, що припинили зростання.

У рослинних клітинах близько 80% калію міститься у вакуолях. Він становить основну частину катіонів клітинного соку. Тому калій може вимиватися з рослин дощами, особливо зі старого листя. При калієвому голодуванні порушується ламеллярно-гранулярна будова хлоропластів і дезорганізуються мембранні структури мітохондрій. До 20% калію клітин адсорбується на колоїдах цитоплазми. На світлі міцність зв'язку калію з колоїдами вища, ніж у темряві. У нічний час може спостерігатись навіть виділення калію через кореневу систему рослин.

Калій сприяє підтримці стану гідратації колоїдів цитоплазми, регулюючи її водоутримуючу здатність. Збільшення гідратації білків та водоутримуючої здатності цитоплазми підвищує стійкість рослин до посухи та морозів.

Калій необхідний для поглинання та транспортування води по рослині. Розрахунки показують, робота «нижнього кінцевого двигуна», т. е. кореневого тиску, на 3/4 обумовлена ​​присутністю в паску іонів калію. Важливе значення калій має у процесі відкривання та закривання продихів. На світлі у вакуолях замикаючих клітин продихів концентрація іонів калію різко зростає (в 4 - 5 разів), що призводить до швидкого входу води, підвищення тургору і відкривання устьичної щілини. У темряві калій починає виходити з клітин, що замикають, тургорний тиск в них падає і продихи закриваються.

Калій поглинається рослинами у вигляді катіону та утворює лише слабкі зв'язки з різними сполуками у клітині. Ймовірно, тому саме калій створює іонну асиметрію та різницю електричних потенціалівміж клітиною та середовищем (мембранний потенціал).

Калій є одним із катіонів - активаторів ферментативних систем. В даний час відомо більше 60 ферментів, що активуються калієм з різним ступенем специфічності. Він необхідний для включення фосфату в органічні сполуки, реакцій перенесення фосфатних груп, для синтезу білків і полісахаридів і бере участь у синтезі рибофлавіну - компонента всіх флавінових дегідрогеназів. Під впливом калію збільшується накопичення крохмалю в бульбах картоплі, сахарози в цукрових буряках, моносахаридів у плодах та овочах, целюлози, геміцелюлоз та пектинових речовин у клітинній стінці рослин. В результаті підвищується стійкість соломини злаків до вилягання, у льону та коноплі покращується якість волокна. Достатнє постачання рослин калієм підвищує їх стійкість до грибкових та бактеріальних захворювань.

1.6 Кальцій

Загальний вміст кальцію у різних видів рослин становить 5-30 мг на 1 г сухої маси. Рослини по відношенню до кальцію ділять на три групи: кальцієфіли, кальцієфоби та нейтральні види. Багато кальцію містять бобові, гречка, соняшник, картопля, капуста, коноплі, набагато менше - зернові, льон, цукрові буряки. У тканинах дводольних рослин цього елемента зазвичай більше, ніж у однодольних.

Кальцій накопичується у старих органах та тканинах. Це пов'язано з тим, що транспорт його здійснюється за ксилемою та реутилізація утруднена. При старінні клітин або зниженні їхньої фізіологічної активності кальцій з цитоплазми переміщується у вакуоль і відкладається у вигляді нерозчинних солей щавлевої, лимонної та інших кислот. Кристалічні включення, що утворюються, ускладнюють рухливість і можливість повторного використанняцього катіону.

У більшості культурних рослин кальцій накопичується у вегетативних органах. У кореневій системі вміст його нижчий, ніж у надземній частині. У насінні кальцій є переважно як сіль інозитфосфорної кислоти (фітин).

Кальцій виконує різноманітні функції обміні речовин клітин та організму загалом. Вони пов'язані з його впливом на структуру мембран, іонні потоки через них та біоелектричні явища, на перебудови цитоскелета, процеси поляризації клітин та тканин та ін.

Кальцій активує ряд ферментних систем клітини: дегідрогенази (глутаматдегідрогеназа, малатдегідрогеназа, глю-козо-6-фосфатдегідрогеназа, NADP-залежна ізоцитратде-гідрогеназа), бамілазу, аденілат- та аргінінкінази, ліпази, фос. При цьому кальцій може сприяти агрегації субодиниць білка, служити містком між ферментом та субстратом, впливати на стан алостеричного центру ферменту. Надлишок кальцію в іонній формі пригнічує окисне фосфорилювання та фотофосфорилювання.

Важлива роль належить іонам Са 2+ у стабілізації мембран. Взаємодіючи з негативно зарядженими групами фосфоліпідів, він стабілізує мембрану та знижує її пасивну проникність. При нестачі кальцію підвищується проникність мембран, з'являються їх розриви та фрагментація, порушуються процеси мембранного транспорту.

Важливо, що майже вся катіонообмінна ємність поверхні кореня зайнята кальцієм і частково Н+. Це вказує на участь кальцію у первинних механізмах надходження іонів у клітини кореня. Обмежуючи надходження інших іонів до рослин, кальцій сприяє усуненню токсичності надлишкових концентрацій іонів амонію, алюмінію, марганцю, заліза, підвищує стійкість рослин до засолення, знижує кислотність ґрунту. Саме кальцій найчастіше виступає у ролі балансного іона при створенні фізіологічної врівноваженості іонного складу середовища, оскільки його вміст у ґрунті досить великий.

Більшість типів ґрунтів багате на кальцій, і різко виражене кальцієве голодування зустрічається рідко, наприклад при сильній кислотності або засоленості ґрунтів, на торфовищах, при порушенні розвитку кореневої системи, при несприятливих погодних умовах.

1.7 Магній

За вмістом у рослинах магній займає четверте місце після калію, азоту та кальцію. У вищих рослин середнє його у розрахунку суху масу 0,02 -- 3,1%, у водоростей 3,0 -- 3,5%. Особливо багато його в рослинах короткого дня - кукурудзі, просі, сорго, коноплі, а також у картоплі, буряках, тютюні та бобових. 1 кг свіжого листя містить 300 - 800 мг магнію, їх 30 - 80 мг (т. е. 1/10 частина) входить до складу хлорофілу. Особливо багато магнію в молодих клітинах і тканинах, що ростуть, а також в генеративних органах і запасають тканинах. У зернівках магній накопичується в зародку, де його рівень у кілька разів перевищує вміст в ендоспермі та шкірці (для кукурудзи відповідно 1,6, 0,04 та 0,19 % на суху масу).

Нагромадженню магнію у молодих тканинах сприяє його порівняно висока рухливість у рослинах, що зумовлює його вторинне використання (реутилізацію) із старіючих тканин. Однак ступінь реутилізації магнію значно нижчий, ніж азоту, фосфору та калію. Легка рухливість магнію пояснюється тим, що близько 70% цього катіону у рослині пов'язане з аніонами органічних та неорганічних кислот. Переміщення магнію здійснюється як по ксилемі, так і флоемі. Деяка частина магнію утворює нерозчинні сполуки, не здатні до переміщення рослиною (оксалат, пектат), інша його частина зв'язується високомолекулярними сполуками. У насінні (зародку, оболонці) більшість магнію перебуває у складі фітину.

І, нарешті, близько 10-12% магнію входить до складу хлорофілу. Ця остання функція магнію є унікальною: жоден інший елемент не може замінити його в хлорофілі. Магній необхідний синтезу протопорфірину IX - безпосереднього попередника хлорофілів.

На світлі іони магнію звільняються із порожнини тилакоїдів у строму хлоропласту. Збільшення концентрації магнію у стромі активує РДФ-карбоксилазу та інші ферменти. Передбачається, що зростання концентрації Mg 2 + (до 5 ммоль/л) у стромі призводить до збільшення спорідненості РДФ-карбоксилази до СО 2 та активації відновлення СО 2 . Магній може безпосередньо впливати на конформацію ферменту, а також забезпечувати оптимальні умовищодо його роботи, впливаючи на рН цитоплазми як протиіон протонів. Аналогічно можуть діяти і іони калію. Магній активує ряд реакцій перенесення електронів при фотофосфорилуванні: відновлення NADP+, швидкість реакції Хілла, він необхідний для передачі електронів від ФС II до ФС I.

Дія магнію інші ділянки обміну речовин найчастіше пов'язані з його здатністю регулювати роботу ферментів і значення його низки ферментів унікально. Тільки марганець може замінити магній у деяких процесах. Однак у більшості випадків активація ферментів магнієм (у оптимальної концентрації) Вищий, ніж марганцем.

Магній необхідний для багатьох ферментів гліколізу та циклу Кребса. У мітохондріях при його нестачі спостерігається зменшення кількості, порушення форми та зрештою зникнення христ. Для дев'яти з дванадцяти реакцій гліколізу потрібна участь металів-активаторів і шість із них активуються магнієм.

Магній посилює синтез ефірних олій, каучуку, вітамінів А і С. Передбачається, що утворюючи комплексне з'єднання з аскорбіновою кислотоювін затримує її окислення. Mg2+ необхідний формування рибосом і полісом, для активації амінокислот і синтезу білків і використовується всім процесів у концентрації щонайменше 0,5-ммоль/л. Він активує ДНК-і РНК-полімерази, бере участь у формуванні певної просторової структури нуклеїнових кислот.

При підвищенні ступеня забезпеченості магнієм у рослинах зростає вміст органічних та неорганічних форм фосфорних сполук. Цей ефект, ймовірно, пов'язаний з роллю магнію в активації ферментів, що беруть участь у метаболізмі фосфору.

Нестачу в магнії рослини відчувають переважно на піщаних ґрунтах. Бідні магнієм і кальцієм підзолисті ґрунти, багаті - сіроземи; чорноземи займають проміжне положення. Водорозчинного та обмінного магнію в грунті 3-10%. У ґрунтовому поглинаючому комплексі найбільше міститься іонів кальцію, магній стоїть на другому місці. Нестачу в магнії рослини відчувають у тих випадках, коли її міститься менше 2 мг на 100 г ґрунту. При зниженні рН ґрунтового розчину магній надходить у рослини у менших кількостях.

ГЛАВА 2. МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1 Методи визначення мінеральних речовин

Визначення вмісту будь-якого хімічного елемента в рослині включає як обов'язкової процедури, що передує самому визначенню, стадію розкладання (дигестії) зразка.

У практиці біохімічного аналізу використовують переважно два методи - сухе і мокре озоление. В обох випадках процедура забезпечує мінералізацію всіх елементів, т. Е. Переведення їх у форму, розчинну в тому або іншому неорганічному розчиннику.

Мокре озоление - основний спосіб розкладання органічних сполук азоту і фосфору, й у ряді випадків воно надійніше щодо багатьох інших елементів. При визначенні бору може бути використане тільки сухе озоління, оскільки більшість сполук бору випаровується з парами води та кислоти.

Метод сухого озоления застосовується для аналізу вмісту в біологічному матеріалі багатьох макро- і мікроелементів. Зазвичай сухе озоленіе рослинних проб проводять в електричній муфельній печі у фарфорових, кварцових або металевих тиглях (або чашках) при температурі, що не перевищує 450-500 ° С. Найкраще тиглі з кварцу, проте зазвичай застосовують тиглі з тугоплавкого скла або фарфору. Для деяких спеціальних дослідженьможуть знадобитися платинові тиглі. Низька температурапід час спалювання та правильний вибір матеріалу тигля дозволяють уникнути втрат від випаровування та втрат внаслідок утворення погано розчинних у соляній кислоті оксидів обумовленого елемента. Окиси можуть виникати при реакції з матеріалом, з якого виготовлені тиглі.

2.2 Мікрохімічний аналіз золи

Матеріали та обладнання: зола, одержана при спалюванні листя, насіння, деревини; 10% розчини НCl і NH 3 , 1% розчини наступних солей у крапельниці: Na 2 НСO 3 , NaHC 4 H 4 O 6 , K 4 , (NH 4) 2 MoO 4 в 1% HNO 3 , 1% розчин H 2 SO 4; пробірки, скляні воронки діаметром 4-5 см, шпателі металеві або очні лопаточки, предметні шибки, скляні палички, серветки або шматочки фільтрувального паперу, паперові фільтри, промивалки або колбочки з дистильованою водою, стаканчики для змивної води.

Короткі відомості:

При спалюванні тканини органогенні елементи (С; Н; О; N) випаровуються у вигляді газоподібних сполук і залишається негорюча частина - зола. Зміст її у різних органах по-різному: у листі - до 10--15%, у насінні - близько 3%, у деревині - близько 1%. Найбільше золи в живих тканинах, що активно функціонують, наприклад у мезофілі листа. У його клітинах є хлорофіл і безліч ферментів, до складу яких входять такі елементи, як магній, залізо, мідь та ін. У зв'язку з високою метаболічною активністю живих тканин у них виявляється також значна кількість калію, фосфору та інших елементів. Вміст золи залежить і від складу ґрунту, на якому росте рослина, і від його віку та біологічної природи. Органи рослин відрізняються не тільки за кількісним, а й якісному складузоли.

Мікрохімічний метод дозволяє виявити в золі рослин цілу низку елементів. В основі методу лежить здатність деяких реактивів при взаємодії із зольними елементами давати сполуки, що відрізняються специфічним забарвленням або формою кристалів.

Хід роботи

Порцію висушеного матеріалу (дерев'яні тріски, листя та подрібнене насіння) помістити в тигель, додавши трохи спирту та підпалити. Процедуру повторити 2-3 рази. Потім тигель перенести на електроплиту і прожарювати, поки обвуглений матеріал не набуде попелясто-сірого кольору. Залишки вугілля треба випалити, помістивши тигель у муфельну піч на 20 хв.

Для виявлення Са, Mg, Р та Fe необхідно внести в пробірку скляною очною лопаткою порцію золи, залити її 4 мл 10% НСl і кілька разів струсити для кращого розчинення. Для виявлення калію таку кількість золи треба розчинити в 4 мл дистильованої води і профільтрувати в чисту пробірку через маленький паперовий фільтр. Потім скляною паличкою на чисте предметне скло нанести невелику краплю зольної витяжки, поряд, на відстані 10 мм - краплю реактиву і паличкою з'єднати дві краплі перемичкою. (Кожен реактив наноситься окремою піпеткою). У місці зіткнення розчинів відбудеться кристалізація продуктів реакції (змішування двох крапель небажано, оскільки внаслідок швидкої кристалізації утворюються дрібні нетипові кристали; крім того, при висиханні краплі можуть утворюватися кристали вихідних солей).

Після цього краплі розчинів, що залишилися, прибрати зі скла шматочками фільтрувального паперу і розглянути кристали під мікроскопом без покривного скла. Після проведення кожної реакції скляну паличку треба прополіскувати водою і витирати насухо фільтрувальним папером.

Для виявлення калію використовують 1% кислий виннокислий натрій. В результаті реакції із зольною витяжкою утворюються кристали кислого виннокислого калію КНC 4 H 4 O 6 мають вигляд великих призм. Витяжку калію у воді необхідно попередньо нейтралізувати, так як у кислому та лужному середовищі продукт реакції розчинний. Реакція йде за рівнянням:

NaHC 4 H 4 O 6 + К + > КНС 4 Н 4 O 6 v + Na + .

Виявлення кальцію проводиться 1% сірчаною кислотою, реакція йде за рівнянням:

CaCl 2 + H 2 SO 4 > CaSO 4 v + 2HCl.

В результаті утворюється гіпс у вигляді окремих або зібраних у пучки кристалів голчастої форми.

При виявленні магнію до краплі зольної витяжки спочатку додають краплю 10% аміакового розчину і з'єднують її містком з краплею 1% розчину фосфорнокислого натрію. Реакція йде за рівнянням:

MgCl 2 + NH 3 + Na 2 HPO 4 > NH 4 MgPO 4 v + 2NaCl.

Утворюється фосфорно-аміачномагнезіальна сіль у вигляді плоских безбарвних кристалів у формі прямокутників, крил, кришечок.

Виявлення фосфору проводиться за допомогою 1% амонію молібдату в азотній кислоті. Реакція йде відповідно до рівняння:

H 3 PO 4 + 12(NH 4) 2 MoO 4 + 21HNO 3 > (NH 4) 3 PO 4 * 12MoO 3 v + 21NH 4 NO 3 + 12H 2 O.

Утворюється фосфорно-молібденовий аміак у вигляді дрібних глибок жовто-зеленого кольору.

Для виявлення заліза у дві пробірки наливають рівну кількість зольної витяжки з різних органів (1-2 мл), додають рівну кількість 1% жовтої солі до появи синього фарбування. Утворюється берлінська блакить:

4FeCl 3 + 3K 4 > Fe 4 3 + 12KCl.

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ АНАЛІЗ

3.1 Симптоми недостатності мінеральних речовин

Нестача мінеральних речовин викликає зміни біохімічних та фізіологічних процесів, внаслідок чого часто спостерігаються морфологічні зміни, або видимі симптоми.

Іноді внаслідок дефіциту зростання пригнічується до інших симптомів.

Видимі симптоми дефіциту. Найбільш суттєвий результат нестачі мінеральних речовин – зниження зростання. Однак найбільш помітний ефект – це пожовтіння листя, спричинене зменшенням біосинтезу хлорофілу. Листя, мабуть, особливо чутливі до дефіциту. При нестачі мінеральних речовин вони зменшуються розміри, змінюється форма чи структура, блідне забарвлення, інколи ж навіть утворюються мертві ділянки на кінчиках, краях чи між головними жилками. У деяких випадках листя збирається в пучки або розетки, а соснові голки іноді не можуть розділитися і утворюється хвоя, що злилася. Загальна ознака певного типу недостатності мінеральних речовин у трав'янистих рослинах – пригнічення росту стебла та зниження росту листових пластинок, що призводить до утворення розеток невеликого листя, часто із мережею хлоротичних ділянок. Видимі симптоми дефіциту різних елементів настільки характерні, що досвідчені спостерігачі можуть ідентифікувати дефіцит на вигляд листя.

Іноді при нестачі мінеральних речовин дерева утворюють надмірну кількість камеді. Це явище отримало назву омозу. Виділення смоли навколо нирок характерно для страждаючих від нестачі цинку дерев сосни чудової в Австралії. Камедь виявляється також на корі плодових дерев, що страждають від суховершинності, спричиненої нестачею міді. Значний дефіцит часто спричиняє загибель листя, пагонів та інших частин, тобто розвиваються симптоми, описані як суховершинність. Відмирання пагонів, викликане нестачею міді, спостерігалося у багатьох лісових та плодових дерев. При відмиранні верхівкових пагонів яблуні, які страждають від дефіциту міді, набувають кущового, хирлявого вигляду. Недолік бору викликає засихання верхівкових точок зростання і врешті-решт загибель камбію у цитрусових та у сосен, відмирання флоеми та фізіологічний розпад плодів в інших видів. Недолік одного елемента іноді сприяє появі кількох різних симптомів, наприклад дефіцит бору у яблунь викликає деформацію та крихкість листя, некроз флоеми, пошкодження кори та плодів.

Хлороз. Найбільш поширений симптом, що спостерігається при нестачі різних елементів, - хлороз, що виникає в результаті порушення біосинтезу хлорофілу. Характер, ступінь і тяжкість хлорозу у молодого і старого листя залежать від виду рослини, від елемента та ступеня дефіциту. Найчастіше хлороз буває пов'язані з нестачею азоту, але може бути викликаний і дефіцитом заліза, марганцю, магнію, калію та інших елементів. Більш того, хлороз може бути викликаний не тільки дефіцитом мінеральних речовин, але і безліччю інших несприятливих факторів навколишнього середовища, у тому числі надлишком або нестачею води, несприятливими температурами, отруйними речовинами (наприклад, двоокис сірки) і надлишком мінеральних речовин. Причиною хлорозу можуть бути і генетичні чинники, що викликають появу пофарбованих рослин: від альбіносів, повністю позбавлених хлорофілу, до зелених проростків або проростків з різною смугастістю і плямистістю листя.

На основі численних факторів, що викликають хлороз, можна зробити висновок, що він відбувається в результаті як загального порушення метаболізму, так і специфічного впливу окремих елементів.

Одним з найпоширеніших і завдають найбільших порушень розвитку рослин типів хлорозу є той, який виявляється у великої кількості плодових, декоративних і лісових дерев, що ростуть на лужних і вапняних ґрунтах. Його зазвичай викликає недоступність заліза при високих значеннях рН, але іноді буває дефіцит марганцю.

При хлорозі у покритонасінних середня і дрібніші жилки листя залишаються зеленими, а ділянки між жилками стають блідо-зеленими, жовтими або навіть білими. Зазвичай наймолодше листя страждає від хлорозу найбільш сильно. У хвойних дерев молода хвоя робиться блідо-зеленою або жовтою, а при великому дефіциті голки можуть ставати коричневими і опадати.

Хлороз, спричинений нестачею заліза, можна частково або повністю усунути, знизивши рН ґрунту.

3.2 Фізіологічна дія нестачі мінеральних речовин

Видима морфологічна дія або симптоми дефіциту мінеральних речовин є результатом змін різних внутрішніх біохімічних чи фізіологічних процесів. Однак через складні взаємини між ними буває важко визначити, яким чином недолік окремого елемента викликає ефекти, що спостерігаються. Наприклад, недолік азоту може гальмувати зростання внаслідок найгіршого постачання азотом процесів біосинтезу нової протоплазми. Але одночасно знижується швидкість синтезу ферментів та хлорофілу та зменшується фотосинтезуюча поверхня. Це спричиняє ослаблення фотосинтезу, що погіршує постачання ростових процесів вуглеводами. В результаті можливе подальше зниження швидкості поглинання азоту та мінеральних речовин. Один елемент часто виконує в рослині кілька функцій, тому непросто визначити, порушення якої саме функції або поєднання функцій викликає поява видимих ​​симптомів. Марганець, наприклад, крім активування певних ферментних систем також необхідний для синтезу. Хлорофіл. Його нестача викликає деякі функціональні розлади. Недолік азоту зазвичай призводить до помітного послаблення фотосинтезу, але вплив нестачі інших елементів негаразд виразно.

Нестача мінеральних речовин знижує і біосинтез вуглеводів, і їхнє пересування до тканин, що ростуть. Часто дефіцит по-різному впливає на фотосинтез та дихання. Наприклад, суттєвий дефіцит калію уповільнює фотосинтез та посилює дихання, зменшуючи тим самим кількість вуглеводів, які можуть використовуватися на зріст. Іноді також пригнічується пересування вуглеводів. Цей ефект різко виражений у бор дефіцитних дерев з некрозом флоеми. В результаті зменшення кількості доступних вуглеводів знижується швидкість росту тканин в одній частині дерева, але водночас може відбуватися накопичення вуглеводів в іншій частині. Іноді через низький вміст запасних вуглеводів зменшується утворення насіння. Рясне внесення азотного добрива призводило до значного посилення процесу утворення насіння у дерев бука та клена цукрового, збільшувалися відсоток здорового насіння та суха вага насіння клена. Утворення шишок та насіння у молодої сосни ладанної після внесення добрива також різко посилювалося. Якщо ж дерева не мають дефіциту мінеральних речовин, внесення великих кількостей азотних добрив може знижувати утворення плодів і насіння внаслідок стимуляції вегетативного росту.

3.3 Надлишок мінеральних речовин

У лісових ґрунтах рідко спостерігається надлишок мінеральних поживних речовин, але добряче добриво садів і розплідників іноді призводить до концентрації солей, цілком достатньої для заподіяння шкоди. Трапляються також великі площі посушливих земель, де більшість видів рослин не може існувати через високий вміст солей. Зрошення водою, що містить багато солей, також завдає шкоди. Це відбувається внаслідок збільшення осмотичного тиску, несприятливих рослин зрушень рН, порушення балансу різних іонів чи результаті комбінації цих чинників.

Підвищений осмотичний тиск ґрунтового розчину зменшує поглинання води, посилює дефіцит води в листі і в результаті призводить до пошкодження тканин від підсихання в ті дні, коли вітер та високі температури викликають сильну транспірацію. При більш тривалому та глибокому зневодненні спостерігається також закривання продихів, що перешкоджає фотосинтезу. Високі концентрації солей у ґрунті можуть спричинити пошкодження коренів шляхом плазмолізу, особливо у піщаних ґрунтах, що заважає синтетичній діяльності коренів. Іноді листя ушкоджується внаслідок нанесення на них рідких добрив у високих концентраціях.

Шкідлива дія надмірного добрива залежить від виду рослини, типу використаного добрива та часу внесення.

Надмірне добриво плодових і декоративних дерев іноді продовжує вегетаційний період настільки, що у дерев і чагарників не залишається часу для придбання холодостійкості до заморозків. Надмірне добрива іноді стимулює утворення великої кількості гілок, квіток та плодів на старих деревах. Серед інших типів реакції рослин на надмірне добриво – фасціація, або сплощення стебел, та внутрішній некроз кори. На сіянцях небажана дія надлишку добрив проявляється у вигляді надмірного верхівкового зростання, що призводить до низьких величин співвідношення підземної та надземної частин, у результаті рослини часто погано приживаються після пересадки.

Застосування надлишкових кількостей добрив марнотратно з економічної точки зору. Воно небажано також і для навколишнього середовища, тому що надлишок може вимиватися та потрапляти у водойми або ґрунтові води. Особливо велике значеннямає вимивання надлишку азоту, зазвичай, у формі нітрату, але проблема забруднення середовища може виникнути і за внесенні у надлишкових кількостях будь-якого елемента.

3.4 Нестача азоту

При нестачі азоту в середовищі гальмується зростання рослин, послаблюється утворення бічних пагонів і кущіння у злаків, спостерігається дрібнолиста. Одночасно зменшується розгалуження коренів, але співвідношення мас коренів і надземної частини може збільшуватися. Один із ранніх проявів азотного дефіциту - блідо-зелене забарвлення листя, викликане ослабленням синтезу хлорофілу. Тривале азотне голодування веде до гідролізу білків і руйнування хлорофілу насамперед у нижніх, більш старих листках і відтоку розчинних сполук азоту до молодших листків і точок зростання. Внаслідок руйнування хлорофілу фарбування нижнього листяв залежності від виду рослини набуває жовтих, помаранчевих або червоних тонів, а при сильно вираженому азотному дефіциті можлива поява некрозів, висихання і відмирання тканин. Азотне голодування призводить до скорочення періоду вегетативного зростання та більш раннього дозрівання насіння.

3.5 Нестача фосфору

Зовнішнім симптомом фосфорного голодування є синювато-зелене забарвлення листя нерідко з пурпуровим або бронзовим відтінком (свідчення затримки синтезу білка та накопичення цукрів). Листя стає дрібним і вужчим. Припиняється зростання рослин, затримується дозрівання врожаю.

При дефіциті фосфору знижується швидкість поглинання кисню, змінюється активність ферментів, що беруть участь у дихальному метаболізмі, починають активніше працювати деякі немітохондріальні системи окиснення (оксидаза гліколевої кислоти, аскорбатоксидаза). В умовах фосфорного голодування активуються процеси розпаду фосфорорганічних сполук та полісахаридів, гальмується синтез білків та вільних нуклеотидів.

Найбільш чутливі до нестачі фосфору рослини на ранніх етапах зростання та розвитку. Нормальне фосфорне харчування більш пізній період прискорює розвиток рослин (на противагу азотному), що у південних районах дозволяє зменшити ймовірність їх потрапляння під посуху, а північних - під заморозки.

3.6 Нестача сірки

Недостатнє постачання рослин сіркою гальмує синтез сірковмісних амінокислот та білків, знижує фотосинтез та швидкість росту рослин, особливо надземної частини. У гострих випадках порушується формування хлоропластів та можливий їхній розпад. Симптоми дефіциту сірки - збліднення і пожовтіння листя - схожі на ознаки нестачі азоту, але спочатку з'являються у наймолодшого листя. Це показує, що відтік сірки з старішого листя не може компенсувати недостатнє постачання рослин сіркою через коріння.

3.7 Нестача калію

При нестачі калію починається пожовтіння листя знизу вгору - від старих до молодих. Листя жовтіє з країв. Надалі їх краї і верхівки набувають бурого забарвлення, іноді з червоними «іржавими» плямами; відбувається відмирання та руйнування цих ділянок. Листя виглядає як би обпаленим. Постачання калієм особливо важливе для молодих, активно зростаючих органів та тканин. Тому при калієвому голодуванні знижується функціонування камбію, порушується розвиток судинних тканин, зменшується товщина клітинної стінки епідермісу та кутикули, гальмуються процеси поділу та розтягування клітин. В результаті вкорочування міжвузлів можуть утворитися розеткові форми рослин. Нестача калію призводить до зниження домінуючого ефекту апікальних нирок. Верхівкові та верхівково-бічні нирки перестають розвиватися і відмирають, активується зростання бічних пагонів і рослина набуває форми куща.

Подібні документи

Дослідження фізичного та хімічного складуґрунтів кімнатних рослин, види мінеральних добрив. Ознаки нестачі у ґрунті мінеральних речовин. Поради щодо вирощування кімнатних рослин в умовах школи. Хвороби та шкідники рослин, засоби захисту.

курсова робота , доданий 03.09.2014


Роль мінеральних речовин у життєдіяльності клітин та тканин організму тварини. Значення макроелементів для тваринного організму. Кислотно-лужне співвідношення елементів у кормах. Застосування мікроелементів у годівлі, добові норми споживання.

реферат, доданий 25.10.2009


Класифікація мінеральних добрив (прості та змішані). Виснаження сільськогосподарського ґрунту. Органічні та мінеральні добрива. Повноцінний розвиток рослин під час використання комплексних добрив. Вплив води на життєдіяльність рослин.

презентація , доданий 14.05.2014


Опис білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних речовин та мікроелементів. Оцінка поживності кормів. Методи вивчення обміну речовин в організмі тварини, засновані на законі збереження енергії. Баланс азоту, вуглецю та енергії у корови.

реферат, доданий 15.06.2014


Ґрунти, умови ґрунтоутворення. Характеристика мінеральних добрив. Геологія, геоморфологія, клімат околиць річки Сож. Характеристика ґрунтових та кліматичних умов. Вплив мінеральних добрив на продуктивність та видовий склад травостою.

дипломна робота , доданий 03.11.2012


Залежність якості сільськогосподарської продукції від вмісту необхідних органічних і мінеральних сполук. Вплив мінеральних добрив (азотних, фосфорних, калійних та складних) різних поєднанняхна розвиток та врожайність рослин.

реферат, доданий 07.10.2009


Значення мінеральних речовин та вітамінів в організмі свиней. Застосування ендогенних стимуляторів та біологічно активних речовин у складі преміксів. Доцільність використання у раціоні біостимуляторів (антибіотиків, ферментів, елеутерококу).

навчальний посібник, доданий 05.10.2012


Застосування органічних та мінеральних добрив у Дуванському районі Республіки Башкортостан, методи розрахунку дози внесення мінеральних добрив, планування врожаю культур. Багаторічний план застосування добрив у сівозміні з урахуванням родючості ґрунту.

курсова робота , доданий 15.07.2009


Фізіологічне значення мінеральних речовин, у організмі свиней. Використання пікуміну свиноматкам протягом періодів поросності. Чинники довкілля та його впливом геть природну резистентність і продуктивність свиней. Показники крові свиноматок.

монографія , доданий 05.10.2012


Раціон собаки у міських умовах. Перетравлення їжі та місткість шлунка. Потреби в поживних речовинта енергії. Роль жирів у вітамінному харчуванні та водному обміні. Симптоми дефіциту фолієвої кислоти. Функції у організмі мінеральних речовин.