Градска научно-практическа конференция на учениците „Ден на науката“

Изследователски проект по темата:

„Влиянието на химикалите

върху растежа и развитието на растенията"

Работа, изпълнена от: ученик от 9 б клас

МБОУ "Гимназия № 2"

Мария Башкирева

лидери:

учител по биология

Чараева Светлана Александровна, учител по химия

Русакова Елена Виталиевна

Курчатов

Въведение……………………………………………………………………………………3

Глава I. Теоретична част………………………………………………………6

1.1 История на изследването………………………………………………………………6

1.2 Растения в условия на замърсяване на околната среда……………6

1.3 Влиянието на различни химикали върху живите организми...8

Глава II. Експериментална част…………..…………………………11

2.1. Описание на експеримента…………………………………………...12

2.2. Резултати от изследването…………………………………………………….. 13

2.3. Микроскопско изследване…………………………….. 14

Заключение……………………………………………………………….15

Използвана литература…………………………………………………………16

Интернет ресурси……………………………………………………..17

Въведение

Обосновка за избора на тема на проекта и нейната актуалност

Зелените растения са от голямо значение в природата, те подобряват здравето на въздуха, обогатяват го с кислород, необходим за дишането на всички живи същества, и го почистват от въглероден диоксид. За да растат и да се развиват растенията нормално, са необходими благоприятни условия. външна среда. Необходимите условия– топлина, въздух, вода, храна, светлина. Поради замърсяването на околната среда, вредните съединения проникват в почвата и се абсорбират от нея от корените, което се отразява негативно на състоянието и растежа на флората. Нека разгледаме влиянието на някои фактори върху растежа на растенията под въздействието на химикали.

Един от най опасни видовеХимическото замърсяване на околната среда е замърсяване с тежки метали, които включват желязо, цинк, никел, олово, мед и хром. Много тежки метали, като желязо, мед, цинк, молибден, участват в биологични процеси и в определени количества са микроелементи, необходими за функционирането на растенията, животните и хората. От друга страна, тежките метали и техните съединения могат да имат вредно въздействие върху човешкото тяло и да се натрупват в тъканите, причинявайки редица заболявания. Метали, които нямат полезна роля в биологичните процеси, като олово и живак, се определят като токсични метали.

Сред различните замърсители, тежките метали (включително живак, олово, кадмий, цинк) и техните съединения се отличават с тяхното разпространение, висока токсичност и много от тях също могат да се натрупват в живи организми. Те се използват широко в различни промишлено производствоследователно, въпреки мерките за почистване, съдържанието на съединения на тежки метали в промишлените отпадъчни води е доста високо. Те също влизат в околната среда от битови отпадъчни води, с дим и прах индустриални предприятия. Много метали образуват стабилни органични съединения; добрата разтворимост на тези комплекси улеснява миграцията на тежките метали в естествените води.

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

публикувано на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО НА РЕПУБЛИКА БЕЛАРУС

Образователна институция

„ЩАТ МОЗИР

ПЕДАГОГИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ им. И.П. ШАМЯКИН"

КАТЕДРА ПО БИОЛОГИЯ

ОТДЕЛ ПРИРОДОУПРАВЛЕНИЕ И ОПАЗВАНЕ НА ПРИРОДАТА

Курсова работа по дисциплината

"физиология на растенията"

Влиянието на минералите върху растежа и развитието на растенията

Изпълнител:

Богданович Владимир Григориевич

МОЗИР 2011

ВЪВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРЕГЛЕД НА ЛИТЕРАТУРАТА

1.3 Фосфор

1.6 Калций

1.7 Магнезий

3.4 Недостиг на азот

3.5 Дефицит на фосфор

3.6 Дефицит на сяра

3.7 Дефицит на калий

3.8 Калциев дефицит

3.9 Магнезиев дефицит

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕН СПИСЪК

ВЪВЕДЕНИЕ

растение с минерални вещества

Минерално хранене на растенията - набор от процеси на усвояване, движение и асимилация от растенията химически елементи, получени от почвата под формата на йони на минерални соли.

Всеки химичен елемент играе специална роля в живота на растението.

Азотът е компонент на аминокиселините, градивните елементи, които изграждат протеините. Азотът се намира и в много други съединения: пурини, алкалоиди, ензими, регулатори на растежа, хлорофил и клетъчни мембрани

Фосфорът се абсорбира от растението под формата на соли на фосфорната киселина (фосфати) и се намира в него в свободно състояние или заедно с протеини и други органични вещества, които изграждат плазмата и ядрото.

Сярата се абсорбира от растението под формата на соли на сярна киселина, е част от протеините и етерични масла.

Калият е концентриран в млади органи, богати на плазма, както и в органи, съхраняващи резервни вещества - семена, грудки; вероятно играе ролята на неутрализатор на киселинната реакция на клетъчния сок и участва в тургора.

Магнезият се намира в растението на същото място като калия и освен това е част от хлорофила.

Калцият се натрупва в органите на възрастните, особено в листата, служи като неутрализатор на оксаловата киселина, която е вредна за растението, предпазва го от токсичните ефекти на различни соли и участва в образуването на механични мембрани.

Освен посочените жизненоважни елементи от особено значение са натриевият хлорид, манганът, желязото, флуорът, йодът, бромът, цинкът, кобалтът, които стимулират растежа на растенията и др.

Цел: Да се ​​изследва влиянието на минералите върху растежа и развитието на растенията.

1. Учебен материал за основните видове минерали и тяхното влияние върху растежа и развитието на растенията.

2. Запознайте се с методите за определяне на минерали в растителни тъкани.

3. Идентифицирайте симптомите на недостатъчно и прекомерно минерално съдържание в растенията

ГЛАВА 1. ПРЕГЛЕД НА ЛИТЕРАТУРАТА

Растенията са способни да абсорбират почти всички елементи от периодичната таблица от околната среда в по-големи или по-малки количества. Междувременно за нормалния жизнен цикъл на растителния организъм е необходима само определена група основни хранителни вещества, чиито функции в растението не могат да бъдат заменени от други химични елементи. Тази група включва следните 19 елемента:

Сред тези основни хранителни елементи само 16 са действително минерални, тъй като C, H и O влизат в растенията главно под формата на CO 2, O 2 и H 2 O. Елементите Na, Si и Co са дадени в скоби, тъй като те са необходимо за всички висши растениявсе още не е инсталиран. Натрият се абсорбира в относително високи количества от някои видове от семейството. Chenopodiaceae (chenopodiaceae), по-специално цвекло, както и видове, адаптирани към условията на соленост, също са необходими в този случай. Същото важи и за силиция, който се намира в особено големи количества в сламата на зърнените култури; за ориза той е основен елемент.

Първите четири елемента - C, H, O, N - се наричат ​​органогени. Въглеродът съставлява средно 45% от сухата маса на тъканите, кислородът - 42, водородът - 6,5 и азотът - 1,5, а всички заедно - 95%. Останалите 5% идват от пепелни вещества: P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na и др. Минералният състав на растенията обикновено се оценява чрез анализ на пепелта, останала след изгаряне на органичната материя на растенията. Съдържанието на минерални елементи (или техните оксиди) в растението се изразява като правило като процент от масата на сухото вещество или като процент от масата на пепелта. Изброените по-горе пепелни вещества се класифицират като макроелементи.

Елементите, които присъстват в тъканите в концентрации от 0,001% или по-малко от сухата маса на тъканите, се наричат ​​микроелементи. Някои от тях играят важна роля в метаболизма (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B, C1).

Съдържанието на един или друг елемент в растителните тъкани не е постоянно и може да варира значително под въздействието на факторите на околната среда. Например Al, Ni, F и други могат да се натрупат в растенията до токсични нива. Сред висшите растения има видове, които рязко се различават по съдържанието в тъканите на елементи като Na, както вече беше споменато, и Ca, поради което групите растения са натриефилни, калциеви (повечето бобови растения, включително боб, бобови растения, детелина), калциумфоби (лупина, бяла трева, киселец и др.). Тези характеристики на вида се определят от естеството на почвите в местата на произход и местообитанието на вида, определена генетично фиксирана роля, която тези елементи играят в метаболизма на растенията.

Листата са най-богати на минерални елементи, в които пепелта може да варира от 2 до 15% от теглото на сухото вещество. Минималното съдържание на пепел (0,4-1%) е установено в стволовете на дърветата.

Азотът е открит през 1772 г. от шотландския химик, ботаник и лекар Д. Ръдърфорд като газ, който не поддържа дишане и горене. Ето защо е наречен азот, което означава „неживот“. Въпреки това, азотът е част от протеини, нуклеинови киселини и много жизненоважни органични вещества. Премахването на дефицита на някои незаменими азотсъдържащи съединения - аминокиселини, витамини и др. - е най-острият проблем на хранителните програми на човечеството.

Азотът е един от най-широко разпространените елементи в природата. Основните му форми на Земята са свързаният азот от литосферата и газообразният молекулярен азот (N 2) от атмосферата, който съставлява 75,6% от масата на въздуха. Според изчисленията запасите на N 2 в атмосферата се оценяват на 4 * 10 15 тона Въздушен стълб над 1 m 2 от земната повърхност съдържа 8 тона азот. Въпреки това, молекулярният азот като такъв не се абсорбира от висшите растения и може да бъде преобразуван във форма, достъпна за тях само благодарение на активността на азотфиксиращи микроорганизми.

Запасите от фиксиран азот в литосферата също са значителни и се оценяват на 18 * 10 15 тона, но само минимална част от литосферния азот на Земята е концентрирана в почвата и само 0,5 - 2% от общия запас в почвата. почвата е пряко достъпна за растенията. Средно 1 хектар обработваем чернозем съдържа не повече от 200 кг достъпен за растенията азот, а върху подзолите количеството му е 3-4 пъти по-малко. Този азот е представен главно под формата на NH 4 + - и NO 3 - йони.

Азотфиксиращи микроорганизми. Микроорганизмите, които извършват биологична азотфиксация, могат да бъдат разделени на две основни групи: а) свободно живеещи азотфиксатори и б) микроорганизми, живеещи в симбиоза с висши растения.

Свободно живеещите азотфиксатори са хетеротрофи, изискват въглехидратен източник на хранене и следователно често се свързват с микроорганизми, способни да разлагат целулоза и други полизахариди. Бактериите от родовете Azotobacter и Beijerinckia, като правило, се заселват на повърхността на корените на висшите растения. Такива асоциации се обясняват с факта, че бактериите използват продукти, освободени от корените в ризосферата, като източник на въглерод.

Напоследък се обръща много внимание на цианобактериите, по-специално на Tolypothrix tenius. Обогатяването на оризовите полета с тях повишава добива на ориз средно с 20%. Като цяло селскостопанското значение на свободно живеещите азотфиксатори не е толкова голямо. В умерения климат тяхната годишна азотна фиксация е по правило няколко килограма азот на 1 ха, но при благоприятни условия в почвата (например голямо количество органични остатъци) може да достигне 20 - 40 кг. N/ha.

Групата на симбиотичните азотфиксатори включва предимно бактерии от род Rhizobium, които образуват възли върху корените на бобовите растения, както и някои актиномицети и цианобактерии. В момента има около 190 вида растения от различни семейства, които са способни на симбиотично асимилиране на азот. Те включват някои дървета и храсти: елша, восък, олеастер, морски зърнастец и др. Нодулите, растящи върху корените на елша и някои други небобови растения, са обитавани от актиномицети от рода Frankia.

Най-голям интерес за селското стопанство представляват нодулните бактерии от род Rhizobium, които живеят в симбиоза с бобови растения и фиксират средно от 100 до 400 kg N/ha годишно. Между варивалюцерната може да натрупа до 500 - 600 kg N/ha годишно, детелината - 250 - 300, лупината - 150, бобът, грахът, фасулът - 50 - 60 kg N/ha. Благодарение на растителните остатъци и зеления тор, тези растения значително обогатяват почвата с азот.

Запасите от азот в почвата могат да се попълнят по различни начини. При отглеждането на селскостопански култури се обръща голямо внимание на интродукцията минерални торове. В естествени условия основната роля принадлежи на специализирани групи микроорганизми. Това са азотфиксатори, както и почвени бактерии, способни да минерализират и превръщат във формата NH 4 + или NO 3 - органичен азот от растителни и животински остатъци и хумусен азот, които съставляват по-голямата част от азота в почвата, който не е наличен към растенията.

Съдържанието на достъпен за растенията азот в почвата се определя не само от микробиологичните процеси на минерализация на органичния азот и азотфиксация, както и от скоростта на усвояване на азота от растенията и измиването му от почвата, но и от загубата на азот в процеса на денитрификация, извършван от анаеробни микроорганизми, способни да редуцират NO3 йона до газообразен N2. Този процес протича особено интензивно във влажни, наводнени, слабо аерирани почви, особено в оризови полета.

По този начин азотът е много лабилен елемент, който циркулира между атмосферата, почвата и живите организми.

1.3 Фосфор

Фосфорът, подобно на азота, е основен елемент от храненето на растенията. Той се абсорбира от тях под формата на висш оксид PO 4 3- и не се променя, като се включва в органичните съединения. В растителните тъкани концентрацията на фосфор е 0,2-1,3% от сухата маса на растението.

Форми на фосфорни съединения, достъпни за растенията

Запасите на фосфор в обработваемия почвен слой са сравнително малки, около 2,3 - 4,4 t/ha (по отношение на P 2 O 5). От това количество 2/3 са минералните соли на ортофосфорната киселина (H 3 PO 4), а 1/3 са органичните съединения, съдържащи фосфор (органични остатъци, хумус, фитат и др.). Фитатите съставляват до половината от почвения органичен фосфор. Повечето фосфорни съединения са слабо разтворими в почвен разтвор. Това, от една страна, намалява загубата на фосфор от почвата поради измиване, но от друга страна ограничава възможностите за използването му от растенията.

Основният естествен източник на фосфор, влизащ в обработваемия слой, е изветрянето на почвообразуващата скала, където се съдържа главно под формата на апатити 3Ca 3 (P0 4) 2 * CaF 2 и др. Тризаместени фосфорни соли на калций и магнезий и соли на сесквиоксиди на желязо и алуминий (FeP0 4, AIPO 4 в кисели почви) са слабо разтворими и недостъпни за растенията. Двуосновните и особено монозаместените калциеви и магнезиеви соли, особено соли на едновалентни катиони и свободна ортофосфорна киселина, са разтворими във вода и се използват от растенията като основен източник на фосфор в почвения разтвор. Растенията също така могат да абсорбират някои органични форми на фосфор (захарни фосфати, фитин). Концентрацията на фосфор в почвения разтвор е ниска (0,1 - 1 mg/l). Фосфорът от органични остатъци и хумус се минерализира от почвените микроорганизми и по-голямата част от него се превръща в слабо разтворими соли. Растенията получават фосфор от тях, което го прави по-мобилен. Това се постига благодарение на секрецията на органични киселини от корените, които хелатират двувалентни катиони и подкисляват ризосферата, насърчавайки прехода HPO 4 3-> HPO 4 2-> HP0 4 -. Някои селскостопански култури абсорбират добре трудноразтворимите фосфати (лупина, елда, грах). Тази способност при растенията се увеличава с възрастта.

Участие на фосфора в метаболизма

В растителните тъкани фосфорът присъства в органична форма и под формата на ортофосфорна киселина и нейните соли. Той е част от протеини (фосфопротеини), нуклеинови киселини, фосфолипиди, фосфорни естери на захари, нуклеотиди, участващи в енергийния метаболизъм (ATP, NAD + и др.), витамини и много други съединения.

Фосфорът играе особено важна роля в енергията на клетката, тъй като е под формата на високоенергийни естерни връзки на фосфор (C--O ~ P) или пирофосфатни връзки в нуклеозидни ди-, нуклеозидни трифосфати и полифосфати, че енергията е съхранявани в жива клетка. Тези връзки имат висока стандартна свободна енергия на хидролиза (например 14 kJ/mol за глюкозо-6-фосфат и AMP, 30,5 за ADP и ATP и 62 kJ/mol за фосфоенолпируват). Това е толкова универсален начин за съхранение и използване на енергия, че почти всички метаболитни пътища включват едни или други фосфорни естери и (или) нуклеотиди, а състоянието на адениновата нуклеотидна система (енергиен заряд) е важен механизъм за контролиране на дишането.

Под формата на стабилен диестер, фосфатът е неразделна част от структурата на нуклеиновите киселини и фосфолипидите. IN нуклеинова киселинафосфорът образува мостове между нуклеозидите, комбинирайки ги в гигантска верига. Фосфатът прави фосфолипида хидрофилен, докато останалата част от молекулата е липофилна. Следователно, на фазовата граница в мембраните, фосфолипидните молекули са ориентирани полярно, с техните фосфатни краища, обърнати навън, и липофилното ядро ​​на молекулата е здраво задържано в липидния двоен слой, стабилизирайки мембраната.

Друга уникална функция на фосфора е участието му във фосфорилирането на клетъчни протеини с помощта на протеин кинази. Този механизъм контролира много метаболитни процеси, тъй като включването на фосфат в протеиновата молекула води до преразпределение на електрическите заряди в нея и в резултат на това до промяна на нейната структура и функция. Протеиновото фосфорилиране регулира процеси като РНК и протеинов синтез, клетъчно делене, клетъчна диференциация и много други.

Основната резервна форма на фосфор в растенията е фитин - калциево-магнезиева сол на инозитол фосфорна киселина (инозитол хексафосфат):

В семената се натрупват значителни количества фитин (0,5 - 2% от сухото тегло), което представлява до 50% от общия фосфор в тях.

Радиалното движение на фосфора в абсорбционната зона на корена към ксилемата се извършва по протежение на симпласта, а концентрацията му в клетките на корена е десетки до стотици пъти по-висока от концентрацията на фосфат в почвения разтвор. Транспортът през ксилемата се извършва главно или изцяло под формата на неорганичен фосфат; в тази форма достига до листата и зоните на растеж. Фосфорът, подобно на азота, лесно се преразпределя между органите. От клетките на листата той навлиза в ситовидни тръби и се транспортира през флоема до други части на растението, особено до растежни конуси и развиващи се плодове. Подобно изтичане на фосфор възниква от стареещите листа.

Сярата е едно от основните хранителни вещества, необходими за живота на растенията. Постъпва в тях главно под формата на сулфат. Съдържанието му в растителните тъкани е сравнително малко и възлиза на 0,2-1,0% на база сухо тегло. Нуждата от сяра е висока при растения, богати на протеини, като бобови растения (люцерна, детелина), но е особено изразена при представителите на семейство Кръстоцветни, които синтезират в големи количества сяросъдържащи синапени масла.

В почвата сярата се намира в неорганични и органични форми. В повечето почви преобладава органичната сяра от растителни и животински остатъци, а в торфените почви тя може да представлява до 100% от цялата сяра. Основната неорганична форма на сярата в почвата е сулфатът, който може да бъде под формата на соли CaSO 4, MgSO 4, Na 2 SO 4 в почвения разтвор в йонна форма или адсорбиран върху почвени колоиди. В Na 2 SO 4 солени почви съдържанието на сулфат може да достигне 60% от масата на почвата. В наводнените почви сярата е в редуцирана форма под формата на FeS, FeS 2 или H 2 S. Общото съдържание на сяра в почвите на умерените климатични зони е средно 0,005 - 0,040%.

Растенията абсорбират сярата главно под формата на сулфат. Трансмембранният трансфер на сулфат се осъществява при котранспорт с H + или в обмен на HCO 3 - йони. По-малко окислените (SO 2) или по-редуцирани (H 3 S) неорганични серни съединения са токсични за растенията. Растенията и органичните съединения (аминокиселини), съдържащи намалена сяра, се усвояват много слабо.

Сярата се среща в растенията в две основни форми – окислена (под формата на неорганичен сулфат) и редуцирана. Абсолютното съдържание и съотношението на окислените и редуцирани форми на сяра в растителните органи зависи както от активността на процесите на редукция и асимилация на сулфат, протичащи в тях, така и от концентрацията на SO 4 2- в хранителната среда.

Част от абсорбираната от растението сяра се задържа в сулфатния басейн на корените, вероятно под формата на CaSO 4 или метаболитен сулфат, новообразуван в резултат на вторичното окисление на редуцирана сяра. Основната част от сулфата се движи от корените към съдовете на ксилема и се транспортира с транспирационния ток до млади растящи органи, където интензивно участва в метаболизма и губи подвижност.

От листата сулфатът и редуцираните форми на сярата (съдържащи сяра аминокиселини, глутатион) могат да се движат през флоема както акропетално, така и базипетално в растящите части на растенията и органите за съхранение. В семената сярата е предимно в органична форма, като по време на тяхното покълване тя частично преминава в окислена форма. По време на узряването на семената се наблюдава намаляване на сулфата и синтез на сяросъдържащи аминокиселини и протеини.

Делът на сулфата в общия серен баланс в тъканите може да варира от 10 до 50% или повече. Той е минимален в младите листа и се увеличава рязко с напредването на възрастта поради повишеното разграждане на съдържащите сяра протеини.

Сярата е част от най-важните аминокиселини - цистеин и метионин, които могат да бъдат намерени в растенията, както в свободна форма, така и като част от протеини. Метионинът е една от 10-те основни аминокиселини и благодарение на своята сяра и метилова група има уникални свойства.

Една от основните функции на сярата в протеините и полипептидите е участието на SH групите в образуването на ковалентни, водородни и меркаптидни връзки, които поддържат триизмерната структура на протеина.

Сярата също е част от най-важните биологични съединения - коензим А и витамини (липоева киселина, биотин, тиамин) и под формата на тези съединения участва в ензимните реакции на клетката.

Калият е един от най-важните елементи на минералното хранене на растенията. Съдържанието му в тъканите е средно 0,5 - 1,2% на база сухо тегло. Дълго време основният източник на калий е пепелта, което е отразено в името на елемента (калият идва от думата potashes - тигелна пепел). Съдържанието на калий в клетката е 100-1000 пъти по-високо от нивото му във външната среда. Има много повече от него в тъканите, отколкото други катиони.

Запасите на калий в почвата са от 8 до 40 пъти по-големи от съдържанието на фосфор и от 5 до 50 пъти от съдържанието на азот. В почвата калият може да бъде в следните форми: като част от кристалната решетка на минералите, в обменно и необменно състояние в колоидни частици, в растителни остатъци и микроорганизми, под формата на минерални соли на почвения разтвор.

Най-добрият източник на хранене са разтворимите калиеви соли (0,5 - 2% от общите запаси в почвата). Тъй като подвижните форми на калий се изразходват, неговите запаси в почвата могат да се попълнят за сметка на обменните форми, а когато последните намаляват, за сметка на необменните, фиксирани форми на калий. Алтернативното изсушаване и овлажняване на почвата, както и активността на кореновата система на растенията и микроорганизмите допринасят за прехода на калий в достъпни форми.

В растенията калият е концентриран в най-големи количества в млади, растящи тъкани, характеризиращи се с високо нивометаболизъм: меристеми, камбий, млади листа, леторасти, пъпки. В клетките калият присъства главно в йонна форма, не е част от органични съединения, има висока подвижност и следователно лесно се използва повторно. Преминаването на калий от стари към млади листа се улеснява от натрия, който може да го замести в тъканите на растенията, които са спрели да растат.

В растителните клетки около 80% от калия се съдържа във вакуоли. Той съставлява по-голямата част от катионите в клетъчния сок. Следователно калият може да се измие от растенията чрез дъжд, особено от старите листа. По време на калиево гладуване се нарушава ламеларно-зърнестият строеж на хлоропластите и се дезорганизират мембранните структури на митохондриите. До 20% от клетъчния калий се адсорбира върху цитоплазмени колоиди. На светлина силата на връзката между калия и колоидите е по-висока, отколкото на тъмно. През нощта дори може да има отделяне на калий коренова системарастения.

Калият помага да се поддържа състоянието на хидратация на цитоплазмените колоиди, регулирайки неговия капацитет за задържане на вода. Увеличаването на протеиновата хидратация и водозадържащия капацитет на цитоплазмата повишава устойчивостта на растенията към суша и замръзване.

Калият е от съществено значение за усвояването и транспортирането на вода в растението. Изчисленията показват, че работата на „долния двигател“, т.е. кореновото налягане, е 3/4 поради наличието на калиеви йони в сока. Калият е важен в процеса на отваряне и затваряне на устицата. На светлина, във вакуолите на предпазните клетки на устицата, концентрацията на калиеви йони се увеличава рязко (4-5 пъти), което води до бързо навлизане на вода, повишаване на тургора и отваряне на устичната пукнатина. На тъмно калият започва да напуска защитните клетки, тургорното налягане в тях пада и устицата се затварят.

Калият се абсорбира от растенията като катион и образува само слаби връзки с различни съединения в клетката. Това вероятно е причината калият да създава йонна асиметрия и разликата в електрическия потенциал между клетката и околната среда (мембранен потенциал).

Калият е един от катионите - активатори на ензимните системи. Понастоящем са известни повече от 60 ензима, които се активират от калий с различна степен на специфичност. Той е необходим за включването на фосфат в органични съединения, реакции на пренос на фосфатни групи, за синтеза на протеини и полизахариди и участва в синтеза на рибофлавин, компонент на всички флавин дехидрогенази. Под въздействието на калия се увеличава натрупването на нишесте в картофените клубени, захароза в захарното цвекло, монозахариди в плодовете и зеленчуците, целулоза, хемицелулоза и пектинови вещества в клетъчната стена на растенията. В резултат на това се повишава устойчивостта на житната слама към полягане и се подобрява качеството на влакната на лена и конопа. Достатъчното снабдяване на растенията с калий повишава устойчивостта им към гъбични и бактериални заболявания.

1.6 Калций

Общото съдържание на калций в различни видоверастения е 5-30 mg на 1 g сухо тегло. Растенията по отношение на калция се делят на три групи: калциумфили, калциумфоби и неутрални видове. Бобовите растения, елдата, слънчогледът, картофите, зелето и конопът съдържат много калций, а зърнените храни, ленът и захарното цвекло съдържат много по-малко. Тъканите на двусемеделните растения като правило съдържат повече от този елемент, отколкото при едносемеделните растения.

Калцият се натрупва в старите органи и тъкани. Това се дължи на факта, че транспортът му се осъществява през ксилемата и рециклирането е трудно. Когато клетките стареят или тяхната физиологична активност намалява, калцият се премества от цитоплазмата във вакуолата и се отлага под формата на неразтворими соли на оксалова, лимонена и други киселини. Получените кристални включвания възпрепятстват мобилността и повторното използване на този катион.

При повечето културни растения калцият се натрупва във вегетативните органи. В кореновата система съдържанието му е по-ниско, отколкото в надземната част. В семената калцият присъства главно като сол на инозитол фосфорната киселина (фитин).

Калцият изпълнява разнообразни функции в метаболизма на клетките и организма като цяло. Те са свързани с влиянието му върху структурата на мембраните, йонните потоци през тях и биоелектричните явления, върху цитоскелетните пренареждания, процесите на поляризация на клетките и тъканите и др.

Калцият активира редица клетъчни ензимни системи: дехидрогенази (глутамат дехидрогеназа, малат дехидрогеназа, глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа, NADP-зависима изоцитрат дехидрогеназа), амилаза, аденилат и аргинин кинази, липази, фосфатази. В този случай калцият може да насърчи агрегацията на протеинови субединици, да служи като мост между ензима и субстрата и да повлияе на състоянието на алостеричния център на ензима. Излишъкът на калций в йонна форма инхибира окислителното фосфорилиране и фотофосфорилирането.

Важна роля принадлежи на Ca 2 + йони в стабилизирането на мембраната. Взаимодействайки с отрицателно заредени групи от фосфолипиди, той стабилизира мембраната и намалява нейната пасивна пропускливост. При липса на калций пропускливостта на мембраната се увеличава, появяват се разкъсвания и фрагментация и се нарушават мембранните транспортни процеси.

Важно е да се отбележи, че почти целият катионен обменен капацитет на повърхността на корена е зает от калций и частично от H +. Това показва участието на калций в първичните механизми на навлизане на йони в кореновите клетки. Като ограничава навлизането на други йони в растенията, калцият помага за премахване на токсичността на излишните концентрации на амониеви, алуминиеви, манганови и железни йони, повишава устойчивостта на растенията към соленост и намалява киселинността на почвата. Именно калцият най-често играе ролята на балансен йон при създаване на физиологичен баланс в йонния състав на околната среда, тъй като съдържанието му в почвата е доста високо.

Повечето типове почви са богати на калций, а изразеният калциев дефицит е рядък, например при силно кисели или засолени почви, на торфени блата, при нарушено развитие на кореновата система или при неблагоприятни метеорологични условия.

1.7 Магнезий

По съдържание в растенията магнезият е на четвърто място след калия, азота и калция. При висшите растения средното му съдържание на сухо тегло е 0,02 - 3,1%, при водораслите 3,0 - 3,5%. Особено много го има в растенията с късия ден - царевица, просо, сорго, коноп, както и в картофите, цвеклото, тютюна и бобовите растения. 1 kg пресни листа съдържа 300 - 800 mg магнезий, от които 30 - 80 mg (т.е. 1/10) е част от хлорофила. Особено много магнезий има в младите клетки и растящите тъкани, както и в гениталните органи и тъканите за съхранение. В зърната магнезият се натрупва в ембриона, където нивото му е няколко пъти по-високо от съдържанието в ендосперма и кората (за царевицата съответно 1,6, 0,04 и 0,19% от сухото тегло).

Натрупването на магнезий в млади тъкани се улеснява от относително високата му мобилност в растенията, което определя вторичното му използване (повторно използване) от стареещите тъкани. Степента на повторно използване на магнезия обаче е значително по-ниска от тази на азота, фосфора и калия. Лесната подвижност на магнезия се обяснява с факта, че около 70% от този катион в растението е свързан с аниони на органични и неорганични киселини. Магнезият се транспортира както през ксилемата, така и през флоема. Част от магнезия образува неразтворими съединения, които не могат да се движат в растението (оксалат, пектат), другата част се свързва от съединения с високо молекулно тегло. В семената (ембрион, черупка) по-голямата част от магнезия се съдържа във фитин.

И накрая, около 10-12% от магнезия е част от хлорофила. Тази последна функция на магнезия е уникална: никой друг елемент не може да го замени в хлорофила. Магнезият е необходим за синтеза на протопорфирин IX, непосредственият прекурсор на хлорофилите.

На светлина магнезиевите йони се освобождават от тилакоидната кухина в стромата на хлоропласта. Увеличаването на концентрацията на магнезий в стромата активира RDP карбоксилазата и други ензими. Предполага се, че повишаването на концентрацията на Mg 2 + (до 5 mmol/l) в стромата води до повишаване на афинитета на RDP карбоксилазата към CO 2 и активиране на редукция на CO 2. Магнезият може директно да повлияе на конформацията на ензима и също така да осигури оптимални условия за неговата работа чрез повлияване на pH на цитоплазмата като протонен противойон. Калиевите йони могат да действат по подобен начин. Магнезият активира редица реакции на пренос на електрони по време на фотофосфорилирането: намаляване на NADP+, скоростта на реакцията на Хил, необходимо е за прехвърлянето на електрони от PS II към PS I.

Ефектът на магнезия върху други области на метаболизма най-често се свързва със способността му да регулира работата на ензимите и значението му за редица ензими е уникално. Само манганът може да замести магнезия в някои процеси. Въпреки това, в повечето случаи ензимното активиране от магнезий (при оптимална концентрация) е по-високо, отколкото от манган.

Магнезият е от съществено значение за много ензими в гликолизата и цикъла на Кребс. В митохондриите, с неговия дефицит, се наблюдава намаляване на броя, нарушаване на формата и в крайна сметка изчезването на кристалите. Девет от дванадесетте гликолитични реакции изискват участието на активиращи метали, а шест от тях се активират от магнезий.

Магнезият усилва синтеза на етерични масла, каучук, витамини А и С. Предполага се, че като образува комплексно съединение с аскорбиновата киселина, той забавя нейното окисляване. Mg2+ е необходим за образуването на рибозоми и полизоми, за активирането на аминокиселините и протеиновия синтез и се използва за всички процеси в концентрация най-малко 0,5 mmol/l. Той активира ДНК и РНК полимеразите и участва в образуването на определена пространствена структура на нуклеиновите киселини.

С увеличаване на нивото на доставка на магнезий в растенията се увеличава съдържанието на органични и неорганични форми на фосфорни съединения. Този ефект вероятно се дължи на ролята на магнезия в активирането на ензимите, участващи в метаболизма на фосфора.

Растенията имат дефицит на магнезий главно в песъчливи почви. Подзолистите почви са бедни на магнезий и калций, докато сивите почви са богати; Черноземите заемат междинно положение. Водоразтворимият и обменен магнезий в почвата е 3-10%. Комплексът за усвояване на почвата съдържа най-много калциеви йони, магнезият е на второ място. Растенията изпитват дефицит на магнезий в случаите, когато той съдържа по-малко от 2 mg на 100 g почва. При понижаване на pH на почвения разтвор магнезият навлиза в растенията в по-малки количества.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНЕ

2.1 Методи за определяне на минерали

Определянето на съдържанието на всеки химичен елемент в растението включва като задължителна процедура, предшестваща самото определяне, етапа на разлагане (смилане) на пробата.

В практиката на биохимичния анализ се използват основно два метода - сухо и мокро опепеляване. И в двата случая процедурата осигурява минерализацията на всички елементи, т.е. превръщането им във форма, разтворима в един или друг неорганичен разтворител.

Мокрото опепеляване е основният метод за разлагане на органичните съединения на азота и фосфора, а в някои случаи е по-надежден при определянето на много други елементи. При определяне на бор може да се използва само сухо опепеляване, тъй като повечето борни съединения се изпаряват с вода и киселинни пари.

Методът на сухо опепеляване е приложим за анализ на съдържанието на почти всички макро- и микроелементи в биологичния материал. Обикновено сухото опепеляване на растителни проби се извършва в електрически съд муфелна пещв порцеланови, кварцови или метални тигли (или чаши) при температура не по-висока от 450-500 ° C. Най-добри са тигелите от кварц, но обикновено се използват тигли от огнеупорно стъкло или порцелан. Някои специални изследвания може да изискват платинени тигли. Ниската температура по време на горене и правилният избор на материал на тигела позволяват да се избегнат загубите от изпаряване и загубите поради образуването на оксиди на определяния елемент, които са слабо разтворими в солна киселина. Оксидите могат да се образуват при реакция с материала, от който са направени тигелите.

2.2 Микрохимичен анализ на пепел

Материали и оборудване: пепел, получена от изгаряне на листа, семена, дърва; 10% разтвори на HCl и NH 3, 1% разтвори на следните соли в капкомер: Na 2 HCO 3, NaHC 4 H 4 O 6, K 4, (NH 4) 2 MoO 4 в 1% HNO 3, 1% разтвор на H2SO4; епруветки, стъклени фунии с диаметър 4-5 cm, метални шпатули или шпатули за очи, предметни стъкла, стъклени пръчици, салфетки или парчета филтърна хартия, хартиени филтри, шайби или колби с дестилирана вода, чаши за вода за изплакване.

Кратка информация:

При изгаряне на тъканите органичните елементи (C; H; O; N) се изпаряват под формата на газообразни съединения и остава незапалимата част - пепел. Съдържанието му в различните органи варира: в листата - до 10-15%, в семената - около 3%, в дървесината - около 1%. Повечето пепел се намират в живи, активно функциониращи тъкани, като например мезофила на листа. Клетките му съдържат хлорофил и много ензими, които включват елементи като магнезий, желязо, мед и др. Поради високата метаболитна активност на живите тъкани, в тях се намират и значително количество калий, фосфор и други елементи. Съдържанието на пепел зависи от състава на почвата, върху която расте растението, както и от неговата възраст и биологичен характер. Растителните органи се различават не само по количествения, но и по качествения състав на пепелта.

Микрохимичният метод дава възможност за откриване на редица елементи в растителната пепел. Методът се основава на способността на някои реагенти, когато взаимодействат с пепелни елементи, да произвеждат съединения, които се различават по специфичен цвят или кристална форма.

Напредък

Поставете част от изсушения материал (стърготини, листа и натрошени семена) в тигел, добавете малко алкохол и го подпалете. Повторете процедурата 2-3 пъти. След това тигелът се прехвърля в електрическа печка и се нагрява, докато овъгленият материал придобие пепелявосив цвят. Останалите въглища трябва да се изгорят чрез поставяне на тигела в муфелна пещ за 20 минути.

За да се открие Ca, Mg, P и Fe, е необходимо да се добави част от пепелта в епруветка със стъклена шпатула, да се напълни с 4 ml 10% HCl и да се разклати няколко пъти за по-добро разтваряне. За да се открие калий, същото количество пепел трябва да се разтвори в 4 ml дестилирана вода и да се филтрира в чиста епруветка през малък хартиен филтър. След това със стъклена пръчица нанесете малка капка екстракт от пепел върху чисто предметно стъкло, до него на разстояние 10 mm капка от реактива и с пръчката свържете двете капки с мост. (Всеки реагент се прилага с отделна пипета.) В точката на контакт на разтворите ще настъпи кристализация на реакционните продукти (смесването на две капки е нежелателно, тъй като бързата кристализация води до образуването на малки нетипични кристали; в допълнение, когато капката изсъхне, могат да се образуват кристали от оригинални соли ).

След това капките от останалите разтвори се отстраняват от стъклото с парчета филтърна хартия и се изследват кристалите под микроскоп без покривно стъкло. След всяка реакция стъклената пръчка трябва да се изплакне с вода и да се избърше на сухо с филтърна хартия.

За откриване на калий се използва 1% натриев тартарат. В резултат на реакцията с пепелния екстракт се образуват кристали от кисел калиев тартарат KHC 4 H 4 O 6, имащи формата на големи призми. Калиевият екстракт във вода трябва първо да се неутрализира, тъй като в кисела и алкална средареакционният продукт е разтворим. Реакцията следва уравнението:

NaHC 4 H 4 O 6 + K + > KNS 4 H 4 O 6 v + Na +.

Откриването на калций се извършва с 1% сярна киселина, реакцията следва уравнението:

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

В резултат на това се образува гипс под формата на отделни или събрани в снопчета игловидни кристали.

Когато се открие магнезий, капка от 10% разтвор на амоняк първо се добавя към капка екстракт от пепел и се свързва чрез мост с капка от 1% разтвор на натриев фосфат. Реакцията следва уравнението:

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

Фосфорно-амониева магнезиева сол се образува под формата на плоски безцветни кристали под формата на правоъгълници, крила и капачки.

Откриването на фосфор се извършва с помощта на 1% амониев молибдат в азотна киселина. Реакцията протича по уравнението:

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.

Фосфорно-молибденовият амоняк се образува под формата на малки жълто-зелени бучки.

За откриване на желязо в две епруветки се наливат равни количества пепелен екстракт от различни органи (1-2 ml) и се добавя равно количество 1% жълта кръвна сол до посиняване. Пруско синьо се образува:

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

ГЛАВА 3. РЕЗУЛТАТИ ОТ ИЗСЛЕДВАНИЯТА И ТЕХНИЯТ АНАЛИЗ

3.1 Симптоми на минерален дефицит

Липсата на минерали предизвиква промени в биохимичните и физиологичните процеси, в резултат на които често се наблюдават морфологични промени или видими симптоми.

Понякога, поради дефицит, растежът се потиска, преди да се появят други симптоми.

Видими симптоми на дефицит. Най-значимият резултат от недостига на минерали е намален растеж. Най-забележимият ефект обаче е пожълтяването на листата, причинено от намалена биосинтеза на хлорофил. Листата изглеждат особено чувствителни към дефицит. При липса на минерали те намаляват по размер, променят формата или структурата си, избледняват по цвят и понякога дори образуват мъртви участъци по върховете, ръбовете или между главните вени. В някои случаи листата се събират на туфи или розетки, а боровите иглички понякога не успяват да се отделят и се образуват „слети иглички“. Общ знакопределен вид минерален дефицит при тревисти растения - потискане на растежа на стъблото и намален растеж на листните плочи, което води до образуване на розетки от малки листа, често с мрежа от хлоротични участъци. Видимите симптоми на дефицит на различните елементи са толкова характерни, че опитни наблюдатели могат да идентифицират дефицита по външния вид на листата.

Понякога, когато има липса на минерали, дърветата произвеждат излишни количества смола. Това явление се нарича омоза. Отделянето на смола около пъпките е често срещано при забележителните борови дървета с дефицит на цинк в Австралия. Гума се среща и по кората на овощни дървета, страдащи от сухи върхове, причинени от липса на мед. Значителният дефицит често причинява смърт на листа, издънки и други части, т.е. развиват се симптоми, описани като сухота. Смърт на леторастите, причинена от дефицит на мед, се наблюдава при много горски и овощни дървета. Когато апикалните издънки умират, ябълковите дървета, страдащи от дефицит на мед, придобиват храстовиден, закърнял вид. Липсата на бор причинява изсъхване на апикалните точки на растеж и в крайна сметка смъртта на камбия в цитрусовите плодове и боровете, смъртта на флоема и физиологичното разпадане на плодовете при други видове. Дефицитът на един елемент понякога допринася за появата на няколко различни симптома, например дефицитът на бор при ябълковите дървета причинява деформация и крехкост на листата, некроза на флоема, увреждане на кората и плодовете.

хлороза. Най-честият симптом, наблюдаван при липса на голямо разнообразие от елементи, е хлорозата, която възниква в резултат на нарушена биосинтеза на хлорофил. Характерът, степента и тежестта на хлорозата по младите и старите листа зависят от вида на растението, елемента и степента на дефицит. Най-често хлорозата се свързва с липса на азот, но може да бъде причинена и от дефицит на желязо, манган, магнезий, калий и други елементи. Нещо повече, хлорозата може да бъде причинена не само от дефицит на минерали, но и от различни други фактори на околната среда, включително твърде много или твърде малко вода, неблагоприятни температури, токсични вещества (като серен диоксид) и излишък от минерали. Хлорозата може да бъде причинена и от генетични фактори, които причиняват появата на различно оцветени растения: от албиноси, напълно лишени от хлорофил, до зеленикави разсад или разсад с различни ивици и петнисти листа.

Въз основа на многобройните фактори, които причиняват хлороза, можем да заключим, че тя възниква в резултат както на общо метаболитно нарушение, така и на специфично влияние на отделни елементи.

Един от най-разпространените и най-увреждащи растенията видове е хлорозата, която се среща при голям брой овощни, декоративни и горски дървета, растящи върху алкални и варовити почви. Обикновено се причинява от липса на желязо при високи стойности на pH, но понякога се причинява от дефицит на манган.

Когато се появи хлороза при покритосеменните растения, средните жилки и по-малките вени на листата остават зелени, но областите между вените стават бледозелени, жълти или дори бели. Обикновено най-младите листа са най-засегнати от хлороза. При иглолистните дървета младите игли стават бледозелени или жълти, а при голям дефицит иглите могат да покафенеят и да паднат.

Хлорозата, причинена от недостиг на желязо, може да бъде частично или напълно елиминирана чрез понижаване на pH на почвата.

3.2 Физиологични ефекти от минерален дефицит

Видимите морфологични ефекти или симптоми на минерален дефицит са резултат от промени в различни вътрешни биохимични или физиологични процеси. Въпреки това, поради сложните връзки между тях, може да бъде трудно да се определи как дефицитът на един елемент причинява наблюдаваните ефекти. Например, липсата на азот може да потисне растежа поради по-лошо снабдяване с азот в процесите на биосинтеза на нова протоплазма. Но в същото време скоростта на синтез на ензими и хлорофил намалява и фотосинтетичната повърхност намалява. Това води до отслабване на фотосинтезата, нарушавайки снабдяването на растежните процеси с въглехидрати. В резултат на това е възможно допълнително намаляване на скоростта на усвояване на азот и минерали. Един елемент често изпълнява няколко функции в едно растение, така че не е лесно да се определи коя функция или комбинация от функции е нарушена и причинява видими симптоми. Манганът например, освен че активира някои ензимни системи, е необходим и за синтеза. Хлорофил. Неговият дефицит причинява някои функционални нарушения. Липсата на азот обикновено води до забележимо намаляване на фотосинтезата, но ефектът от липсата на други елементи не е толкова сигурен.

Липсата на минерали намалява както биосинтезата на въглехидратите, така и движението им към растящите тъкани. Недостатъците често засягат фотосинтезата и дишането по различен начин. Например, значителният дефицит на калий забавя фотосинтезата и увеличава дишането, като по този начин намалява количеството въглехидрати, които могат да се използват за растеж. Понякога движението на въглехидратите също е възпрепятствано. Този ефект е изразен при дървета с дефицит на бор с некроза на флоема. В резултат на намаляването на количеството налични въглехидрати, скоростта на растеж на тъканите в една част на дървото намалява, но в същото време може да настъпи натрупване на въглехидрати в друга част. Понякога, поради ниското съдържание на въглехидрати за съхранение, образуването на семена е намалено. Обилното прилагане на азотни торове доведе до значително увеличаване на процеса на образуване на семена при дървета от бук и захарен клен, процентът на здрави семена и сухото тегло на семената от клен се увеличиха. Образуването на шишарки и семена при младия тамянов бор също се увеличи рязко след прилагане на тор. Ако дърветата нямат дефицит на минерали, прилагането на големи количества азотни торове може да намали образуването на плодове и семена чрез стимулиране на вегетативния растеж.

3.3 Излишни минерали

Горските почви рядко съдържат излишък от минерални хранителни вещества, но обилното наторяване на градини и разсадници понякога води до концентрации на сол, достатъчни, за да причинят вреда. Има и големи площи сухи земи, където повечето растителни видове не могат да съществуват поради високото съдържание на сол. Поливането с вода, съдържаща много соли, също причинява вреда. Това се случва поради повишаване на осмотичното налягане, неблагоприятни промени на pH за растенията, дисбаланс на различни йони или комбинация от тези фактори.

Повишеното осмотично налягане на почвения разтвор намалява поемането на вода, увеличава водния дефицит в листата и води до увреждане на тъканите от изсушаване в дните, когато вятърът и високите температури причиняват висока транспирация. При по-продължителна и по-дълбока дехидратация се наблюдава и затваряне на устицата, предотвратяващо фотосинтезата. Високите концентрации на соли в почвата могат да причинят увреждане на корените чрез плазмолиза, особено в песъчливи почви, което пречи на синтетичната активност на корените. Понякога листата са повредени в резултат на прилагане на течни торове във високи концентрации върху тях.

Вредните ефекти от излишния тор зависят от растителния вид, вида на използвания тор и времето на приложение.

Прекомерното наторяване на овощни и декоративни дървета понякога удължава вегетационния период до такава степен, че дърветата и храстите нямат време да станат студоустойчиви преди замръзване. Прекомерното торене понякога насърчава производството на много клони, цветя и плодове на по-старите дървета. Други видове реакции на растенията към прекомерно торене включват фасция или сплескване на стъблото и вътрешна некроза на кората. При разсада нежеланият ефект от излишния тор се проявява под формата на прекомерен апикален растеж, водещ до ниско съотношение на подземни и надземни части, в резултат на което растенията често не се вкореняват добре след разсаждане.

Използването на излишен тор е икономически разточително. Също така е нежелателно за околната среда, тъй като излишъкът може да се измие и да попадне във водни тела или подземни води. Особено голямо значениеима извличане на излишък от азот, обикновено под формата на нитрати, но проблемът със замърсяването на околната среда може да възникне, когато някой елемент се въведе в излишни количества.

3.4 Недостиг на азот

При липса на азот в местообитанието растежът на растенията се инхибира, образуването на странични издънки и братенето при зърнените култури е отслабено и се наблюдават малки листа. В същото време разклоняването на корените намалява, но съотношението на масата на корените и надземните части може да се увеличи. Една от ранните прояви на азотен дефицит е бледозелен цвят на листата, причинен от отслабения синтез на хлорофил. Продължителното азотно гладуване води до хидролиза на протеините и разрушаване на хлорофила, предимно в долните, по-стари листа и изтичане на разтворими азотни съединения към по-младите листа и точките на растеж. Поради разрушаването на хлорофила, цветът на долните листа, в зависимост от вида на растението, придобива жълти, оранжеви или червени тонове, а при тежък дефицит на азот може да настъпи некроза, изсъхване и смърт на тъканите. Азотното гладуване води до по-кратък период на вегетативен растеж и по-ранно узряване на семената.

3.5 Дефицит на фосфор

Външен симптом на фосфорно гладуване е синкаво-зелен цвят на листата, често с лилав или бронзов оттенък (доказателство за забавяне на протеиновия синтез и натрупване на захари). Листата стават малки и по-тесни. Растежът на растенията спира и узряването на културите се забавя.

При дефицит на фосфор скоростта на усвояване на кислород намалява, активността на ензимите, участващи в респираторния метаболизъм, се променя и някои немитохондриални окислителни системи (оксидаза на гликоловата киселина, аскорбат оксидаза) започват да работят по-активно. При условия на фосфорно гладуване се активират процесите на разграждане на органофосфорни съединения и полизахариди и се инхибира синтеза на протеини и свободни нуклеотиди.

Растенията са най-чувствителни към дефицит на фосфор в ранните фази на растеж и развитие. Нормалното хранене с фосфор в по-късен период ускорява развитието на растенията (за разлика от храненето с азот), което в южните райони позволява да се намали вероятността те да попаднат под суша, а в северните райони - под замръзване.

3.6 Дефицит на сяра

Недостатъчното снабдяване на растенията със сяра инхибира синтеза на съдържащи сяра аминокиселини и протеини, намалява фотосинтезата и скоростта на растеж на растенията, особено на надземните части. При остри случаи се нарушава образуването на хлоропласти и е възможно тяхното разпадане. Симптомите на недостиг на сяра - побеляване и пожълтяване на листата - са подобни на тези при недостиг на азот, но се появяват първо в най-младите листа. Това показва, че изтичането на сяра от по-старите листа не може да компенсира недостатъчното снабдяване на растенията със сяра през корените.

3.7 Дефицит на калий

При липса на калий листата започват да пожълтяват отдолу нагоре - от стари към млади. Листата пожълтяват по краищата. Впоследствие ръбовете и върховете им придобиват кафяв цвят, понякога с червени "ръждиви" петна; настъпва умиране и унищожаване на тези области. Листата изглеждат като изгорени. Снабдяването с калий е особено важно за младите, активно растящи органи и тъкани. Следователно, при калиев глад, функционирането на камбия намалява, развитието на съдовите тъкани се нарушава, дебелината на клетъчната стена на епидермиса и кутикулата намалява, процесите на клетъчно делене и удължаване се инхибират. В резултат на скъсяване на междувъзлията могат да се образуват розетни форми на растенията. Дефицитът на калий води до намаляване на доминиращия ефект на апикалните пъпки. Апикалните и апикално-страничните пъпки спират да се развиват и умират, растежът на страничните издънки се активира и растението придобива формата на храст.

Подобни документи

Изследване на физически и химичен съставпочви стайни растения, видове минерални торове. Признаци за липса на минерали в почвата. Съвети за отглеждане на стайни растения в училищна среда. Болести и неприятели по растенията, средства за защита.

курсова работа, добавена на 03.09.2014 г


Ролята на минералите в живота на клетките и тъканите на животинското тяло. Значението на макроелементите за животинския организъм. Киселинно-базово съотношение на елементите във фуража. Използване на микроелементи в храненето, дневни дози.

резюме, добавено на 25.10.2009 г


Класификация на минералните торове (прости и смесени). Изтощаване на земеделските почви. Органични и минерални торове. Пълно развитие на растенията с използване на комплексни торове. Влиянието на водата върху живота на растенията.

презентация, добавена на 14.05.2014 г


Описание на протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, минерали и микроелементи. Оценка на хранителната стойност на фуража. Методи за изследване на метаболизма в животинския организъм, основани на закона за запазване на енергията. Баланс на азот, въглерод и енергия в кравата.

резюме, добавено на 15.06.2014 г


Почви, условия на почвообразуване. Характеристики на минералните торове. Геология, геоморфология, климат на околностите на река Сож. Характеристики на почвено-климатичните условия. Влиянието на минералните торове върху продуктивността и видовия състав на тревните насаждения.

дисертация, добавена на 11/03/2012


Зависимостта на качеството на селскостопанската продукция от съдържанието на основни органични и минерални съединения в нея. Влиянието на минералните торове (азотни, фосфорни, калиеви и комплексни) в различни комбинации върху развитието и продуктивността на растенията.

резюме, добавено на 10/07/2009


Значението на минералите и витамините в тялото на свинете. Използването на ендогенни стимуланти и биологично активни вещества в премиксите. Препоръчително е да се използват биостимуланти (антибиотици, ензими, елеутерокок) в диетата.

урок, добавен на 10/05/2012


Използването на органични и минерални торове в района на Дуван на Република Башкортостан, методи за изчисляване на дозата на минерални торове, планиране на реколтата. Многогодишен план за използване на торове в сеитбооборота, като се вземе предвид плодородието на почвата.

курсова работа, добавена на 15.07.2009 г


Физиологично значение на минералите в тялото на свинете. Употреба на пикумин при свине майки по време на бременност. Фактори на околната среда и тяхното влияние върху естествената устойчивост и продуктивност на свинете. Показатели на кръвта на свинете майки.

монография, добавена на 10/05/2012


Диета на кучето в градски условия. Смилане на храната и капацитет на стомаха. Нужди от хранителни вещества и енергия. Ролята на мазнините във витаминното хранене и водния метаболизъм. Симптоми на дефицит фолиева киселина. Функции на минералите в организма.

Всички хуминови вещества се образуват в резултат на постмортална (посмъртна) трансформация на органични остатъци. Превръщането на органични остатъци в хуминови вещества се нарича процес на хумификация. Протича извън живите организми, както с тяхно участие, така и чрез чисто химични реакции на окисление, редукция, хидролиза, кондензация и др.

За разлика от живата клетка, в която синтезът на биополимери се извършва в съответствие с генетичния код, по време на процеса на хумификация няма зададена програма, така че могат да възникнат всякакви съединения, както по-прости, така и по-сложни от оригиналните биомолекули. Получените продукти отново се подлагат на реакции на синтез или разлагане, като този процес протича почти непрекъснато.

Хумусните вещества представляват специфична група от високомолекулни вещества с тъмен цвят, образувани по време на разлагането на органични остатъци в почвата чрез синтезиране на мъртви растителни и животински тъкани от гниене и продукти на гниене. Количеството въглерод, свързан в хуминовите киселини на почвите, торфа и въглищата, е почти четири пъти по-голямо от количеството въглерод, свързан в органичната материя на всички растения и животни на земното кълбо. Но хумусните вещества не са просто отпадъчни продукти от жизнените процеси, те са естествени и важни продукти от съвместната еволюция на минералните вещества и растителния свят на Земята.

Хумусните вещества могат да влияят директно на растенията, като източник на минерални хранителни елементи (фонд от хранителни вещества). Почвената органична материя съдържа значително количество хранителни вещества; растителната общност ги консумира след превръщането им в минерална форма от почвените микроорганизми. Хранителните вещества влизат в растителната биомаса в минерална форма.

Хумусните вещества могат косвено да повлияят на растенията, тоест да повлияят на физико-механичните, физико-химичните и биологичните свойства на почвата. Оказвайки комплексно въздействие върху почвата, те подобряват нейните физични, химични и биологични свойства. Заедно с това те изпълняват защитна функция, като свързват тежки метали, радионуклиди и органични токсични вещества, като по този начин предотвратяват навлизането им в растенията. По този начин, въздействайки върху почвата, те косвено влияят на растенията, като насърчават по-активния им растеж и развитие.

Напоследък са разработени нови насоки за въздействието на хумусните вещества върху растенията, а именно: Растенията са хетеротрофи, които се хранят директно с хуминови вещества; Хумусните вещества могат да имат хормонален ефект върху растението, като по този начин стимулират неговия растеж и развитие.

1. Биосферни функции на хумусните вещества, влияещи върху развитието на растенията

IN последните годиниУчените са идентифицирали общите биохимични и екологични функции на хумусните вещества и тяхното влияние върху развитието на растенията. Сред най-важните са следните:

Акумулаторна- способността на хумусните вещества да натрупват дългосрочни запаси от всички хранителни вещества, въглехидрати, аминокиселини в различни среди;

транспорт- образуване на сложни органоминерални съединения с метали и микроелементи, които активно мигрират в растенията;

Регулаторен- хумусните вещества формират цвета на почвата и регулират минералното хранене, катионния обмен, буферирането и редокс процесите в почвата;

Защитен- чрез сорбция на токсични вещества и радионуклиди, хумусните вещества предотвратяват навлизането им в растенията.

Комбинацията от всички тези функции осигурява повишени добиви и необходимото качество на земеделската продукция. Особено важно е да се подчертае положителният ефект на хумусните вещества при неблагоприятни условия на околната среда: ниски и високи температури, липса на влага, соленост, натрупване на пестициди и наличие на радионуклиди.

Ролята на хумусните вещества като физиологично активни вещества е безспорна. Те променят пропускливостта клетъчни мембрани, повишават активността на ензимите, стимулират процесите на дишане, синтеза на протеини и въглехидрати. Те повишават съдържанието на хлорофил и фотосинтетичната продуктивност, което от своя страна създава предпоставки за получаване на екологично чисти продукти.

Когато се използва земята за земеделие, е необходимо постоянно попълване на хумус в почвата, за да се поддържа необходимата концентрация на хумусни вещества.

Досега това подхранване се извършва главно чрез внасяне на компости, оборски тор и торф. Но тъй като съдържанието на действителни хуминови вещества в тях е относително малко, нормите на тяхното приложение са много високи. Това увеличава транспортните и други производствени разходи, които са в пъти по-високи от себестойността на самите торове. В допълнение, те съдържат семена от плевели, както и патогенни бактерии.

За получаването на високи и устойчиви добиви не е достатъчно да се разчита на биологичните възможности на земеделските култури, които, както е известно, се използват само с 10-20%. Разбира се, необходимо е да се използват високодобивни сортове, ефективни методи на агро- и фитотехника и торове, но вече не е възможно без регулатори на растежа на растенията, които в края на ХХ век вече играят не по-малко важно роля от пестицидите и торовете.

2. Влиянието на хумусното съдържание на почвата върху добива на селскостопански растения

Силно хумусните почви имат по-високо съдържание на физиологично активни вещества. Хумусът активира биохимичните и физиологичните процеси, повишава метаболизма и общото енергийно ниво на процесите в растителния организъм, насърчава повишеното снабдяване с хранителни вещества към него, което е придружено от увеличаване на добива и подобряване на неговото качество.

Литературата се натрупа експериментален материал, показваща тясната зависимост на добива от нивото на съдържание на хумус в почвата. Коефициентът на корелация между съдържанието на хумус в почвата и добива е 0,7...0,8 (данни от ВНИПТИОУ, 1989). Така, в проучвания на Беларуския научноизследователски институт по почвознание и агрохимия (BelNIIPA), увеличение на количеството хумус в дерново-подзолистите почви с 1% (в диапазона на промяната му от 1,5 до 2,5...3%) увеличава добива на зърно от зимна ръж и ечемик с 10... 15 c/ha. В колхозите и държавните ферми на Владимирска област, със съдържание на хумус в почвата до 1%, добивът на зърно в периода 1976-1980 г. не надвишава 10 c/ha, при 1,6...2% е 15 c/ha, 3,5...4% - 35 c/ha. В Кировска област увеличението на хумуса с 1% се изплаща чрез получаване на допълнителни 3...6 кинтала зърно, в Воронежска област - 2 кинтала, в Краснодарски край- 3...4 ц/ха.

Ролята на хумуса за увеличаване на добива при умело използване на химически торове е още по-значима; Трябва обаче да се помни, че химическите торове, прилагани в почвата, причиняват повишено разлагане на хумуса, което води до намаляване на съдържанието му.

Практиката на съвременното земеделско производство показва, че повишаването на съдържанието на хумус в почвите е един от основните показатели за тяхното обработване. При ниско ниво на запаси от хумус само прилагането на минерални торове не води до стабилно повишаване на почвеното плодородие. Освен това приложението високи дозиминералните торове върху почви, бедни на органично вещество, често са придружени от неблагоприятен ефект върху почвената микро- и макрофлора, натрупване на нитрати и други вредни съединения в растенията и в много случаи намаляване на добивите.

3. Действие на хуминови вещества върху растенията

Хуминовите киселини са продукт на естествената биохимична трансформация на органичната материя в биосферата. Те са основната част от почвената органична материя – хумус, играеща ключова роля в кръговрата на веществата в природата и поддържаща почвеното плодородие.

Хуминовите киселини имат разклонена молекулна структура, включваща голям брой функционални групи и активни центрове. Образуването на тези природни съединения става под въздействието на физикохимичните процеси, протичащи в почвата и дейността на почвените организми. Източници за синтеза на хуминови киселини са растителни и животински остатъци, както и отпадъчни продукти от почвената микрофлора.

По този начин хуминовите киселини са акумулатори на почвената органична материя - аминокиселини, въглехидрати, пигменти, биологично активни вещества и лигнин. В допълнение, ценни неорганични компоненти на почвата са концентрирани в хуминови киселини - елементи на минерално хранене (азот, фосфор, калий), както и микроелементи (желязо, цинк, мед, манган, бор, молибден и др.).

Под въздействието на естествените процеси, протичащи в почвата, всички горепосочени компоненти са включени в единен молекулен комплекс - хуминови киселини. Разнообразието от изходни компоненти за синтеза на този комплекс определя сложната молекулярна структура и, като следствие, широк спектър от физични, химични и биологични ефекти на хуминовите киселини върху почвата и растенията.

Хуминови киселини, като компонент на хумуса, се срещат в почти всички видове почви. Те са част от твърдите изкопаеми горива (твърди и меки кафяви въглища), както и торф и сапропел. В естественото си състояние обаче тези съединения са неактивни и са почти изцяло в неразтворима форма. Физиологично активни са само солите, образувани от хуминови киселини с алкални метали - натрий, калий (хумати).

3.1 Влиянието на хуматите върху свойствата на почвата

Влиянието на хуматите върху физичните свойства на почвите

Механизмът на този ефект варира в зависимост от вида на почвата.

На тежки глинести почви хуматите насърчават взаимното отблъскване на глинестите частици, като премахват излишните соли и разрушават компактната триизмерна структура на глината. В резултат на това почвата става по-рохкава, излишната влага се изпарява по-лесно и въздушният поток се подобрява, което улеснява дишането и движението на корените.

Когато се прилагат върху леки почви, хуматите обгръщат и слепват минералните частици на почвата, спомагайки за създаването на много ценна водоустойчива бучкова зърнеста структура, която подобрява пропускливостта и водозадържащата способност на почвата, както и нейната въздухопропускливост. Тези свойства се дължат на способността на хуминовите киселини да желират.

Задържане на влага. Задържането на вода от хумати се дължи на образуването на водородни връзки между водните молекули и заредените групи хумати, както и металните йони, адсорбирани върху тях. В резултат на това изпарението на водата намалява средно с 30%, което води до повишено усвояване на влага от растенията на сухи и песъчливи почви.

Образуване на тъмен цвят. Хуматите оцветяват почвата в тъмен цвят. Това е особено важно за райони със студен и умерен климат, тъй като тъмното оцветяване подобрява усвояването и съхранението на слънчевата енергия от почвите. В резултат на това температурата на почвата се повишава.

Влиянието на хуматите върху химичните свойства на почвите и свойствата на почвената влага.

По своята същност хуминовите киселини са полиелектролити. В комбинация с органични и минерални почвени частици те образуват почвен абсорбиращ комплекс. Притежавайки голям брой различни функционални групи, хуминовите киселини са в състояние да адсорбират и задържат хранителни вещества, макро- и микроелементи, влизащи в почвата. Хранителните вещества, задържани от хуминови киселини, не се свързват с почвените минерали и не се отмиват от водата, като са в състояние, достъпно за растенията.

Повишаване на буферния капацитет на почвата. Добавянето на хумати повишава буферния капацитет на почвите, т.е. способността на почвата да поддържа естественото си ниво на pH дори при излишък от киселинни или алкални агенти. По този начин, когато се прилагат, хуматите са в състояние да премахнат излишната киселинност на почвата, което с течение на времето прави възможно засяването на култури, които са чувствителни към висока киселинност в тези полета.

Влиянието на хуматите върху транспорта на хранителни вещества и микроелементи в растенията.

За разлика от свободните хуминови киселини, хуматите са водоразтворими подвижни съединения. Чрез адсорбиране на хранителни вещества и микроелементи, те допринасят за тяхното движение от почвата към растенията.
При внасяне на хумати се наблюдава ясно изразена тенденция към увеличаване съдържанието на достъпен фосфор (1,5-2 пъти), обменен калий и усвоим азот (2-2,5 пъти) в обработваемия почвен слой.

Всички микроелементи, които са преходни метали (с изключение на бор и йод), образуват подвижни хелатни комплекси с хумати, които лесно проникват в растенията, което осигурява тяхното усвояване, а желязото и манганът, според учените, се абсорбират изключително под формата на хумати на тези метали .

Предполагаемият механизъм на този процес е, че хуматите при определени условия могат да абсорбират метални йони, освобождавайки ги при промяна на условията. Добавянето на положително заредени метални йони се дължи на отрицателно заредените функционални групи на хуминовите киселини (карбоксилна, хидроксилна и др.).

По време на процеса на абсорбиране на вода от корените на растенията, разтворимите метални хумати се доближават до клетките на корените. Отрицателният заряд на кореновата система надвишава отрицателния заряд на хуматите, което води до отделяне на металните йони от молекулите на хуминовата киселина и абсорбцията на йони от клетъчната мембрана.

Много изследователи смятат, че малки молекули хуминови киселини, заедно с метални йони и други хранителни вещества, прикрепени към тях, могат да бъдат абсорбирани и асимилирани директно от растението.
Благодарение на описаните механизми се подобрява почвеното хранене на растенията, което допринася за по-ефективния им растеж и развитие.

Влиянието на хуматите върху биологичните свойства на почвите.

Хуминовите киселини са източници на налични фосфати и въглерод за микроорганизмите. Молекулите на хуминовите киселини са способни да образуват големи агрегати, върху които активно се развиват колонии от микроорганизми. По този начин хуматите значително засилват дейността на различни групи микроорганизми, които са тясно свързани с мобилизирането на почвените хранителни вещества и превръщането на потенциалното плодородие в ефективно.
Поради увеличаването на броя на силикатните бактерии, обменният калий, усвоен от растенията, непрекъснато се попълва.

Хуматите увеличават броя на микроорганизмите в почвата, които разлагат трудноразтворимите минерални и органични фосфорни съединения.

Хуматите подобряват снабдяването на почвата с усвоими запаси от азот: броят на амонифициращите бактерии се увеличава три до пет пъти, в някои случаи е регистрирано десетократно увеличение на амонифициращите бактерии; броят на нитрифициращите бактерии се увеличава 3-7 пъти. Чрез подобряване на условията на живот на свободно живеещите бактерии способността им да фиксират молекулярен азот от атмосферата се увеличава почти 10 пъти.

В резултат на това почвата се обогатява с налични хранителни вещества. Когато органичната материя се разлага, се образува голямо количество органични киселини и въглероден диоксид. Под тяхно въздействие труднодостъпните минерални съединения на фосфора, калция, калия и магнезия се трансформират в достъпни за растението форми.

Защитни свойства на хуматите

Комплексният ефект на хуматите върху почвата осигурява техните защитни свойства.
Необратимо свързване на тежки метали и радионуклиди. Това свойство на хуматите е особено важно в условията на повишено антропогенно натоварване на почвите. Съединенията на олово, живак, арсен, никел и кадмий, отделяни при изгарянето на въглища, работата на металургичните предприятия и електроцентралите, навлизат в почвата от атмосферата под формата на прах и пепел, както и с отработените газове на превозните средства. В същото време нивото на радиационно замърсяване се е увеличило значително в много региони.
При внасяне в почвата хуматите свързват необратимо тежки метали и радионуклиди. В резултат на това се образуват неразтворими, заседнали комплекси, които се отстраняват от кръговрата на веществата в почвата. Така хуматите предотвратяват навлизането на тези съединения в растенията и съответно в селскостопанските продукти.

Заедно с това, активирането на микрофлората от хуматите води до допълнително обогатяване на почвата с хуминови киселини. В резултат на това, поради описания по-горе механизъм, почвата става по-устойчива на техногенно замърсяване.
Ускоряване на разграждането на органични екотоксиканти. Като активират дейността на почвените микроорганизми, хуматите допринасят за ускореното разграждане на токсичните органични съединения, образувани при изгарянето на горивото, както и на токсичните химикали.
Многокомпонентният състав на хуминовите киселини им позволява ефективно да сорбират труднодостъпни органични съединения, намалявайки тяхната токсичност за растенията и хората.

3.2 Ефект на хуматите върху общото развитие на растенията, семената и кореновата система

Интензификация на физикохимичните и биохимичните процеси. Хуматите повишават активността на всички растителни клетки. В резултат на това се увеличава енергията на клетката, подобряват се физикохимичните свойства на протоплазмата, усилват се метаболизмът, фотосинтезата и дишането на растенията.

В резултат на това се ускорява деленето на клетките, което означава, че общият растеж на растението се подобрява. Подобряване на храненето на растенията. В резултат на използването на хумати кореновата система се развива активно, кореновото хранене на растенията се засилва, както и абсорбцията на влага. Интензифицирането на кореновото хранене се улеснява от комплексния ефект на хуматите върху почвата. Увеличаването на растителната биомаса и активирането на метаболизма води до повишена фотосинтеза и натрупване на въглехидрати от растенията.

Повишаване на устойчивостта на растенията. Хуматите са неспецифични активатори имунна система. В резултат на третиране с хумати устойчивостта на растенията към различни заболявания значително се повишава. Накисването на семената в хуматни разтвори е изключително ефективно за предотвратяване на инфекции на семената и особено на кореново гниене. Заедно с това при третиране с хумати се повишава устойчивостта на растенията към неблагоприятни фактори на околната среда - екстремни температури, преовлажняване, силни ветрове.

Ефектът на хуматите върху семената

Благодарение на третирането с препарати на базата на хуминови вещества се повишава устойчивостта на семената към болести и травматични увреждания и се облекчават повърхностните инфекции.

Когато се третират, семената повишават кълняемостта, енергията на поникване и стимулират растежа и развитието на разсада.
По този начин третирането повишава кълняемостта на семената и предотвратява развитието на гъбични заболявания, особено коренови инфекции.

Ефектът на хуматите върху кореновата система

Повишава се пропускливостта на кореновата клетъчна мембрана. В резултат на това се подобрява проникването на хранителни вещества и микроелементи от почвения разтвор в растението. В резултат на това хранителните вещества се доставят главно под формата на комплекси с хумати.

Подобрява се развитието на кореновата система, увеличава се закрепването на растенията в почвата, т.е. растенията стават по-устойчиви на силни ветрове, измиване в резултат на обилни валежи и ерозионни процеси.
Особено ефективен е при култури с недоразвита коренова система: пролетна пшеница, ечемик, овес, ориз, елда.

Развитието на кореновата система засилва усвояването на влага и кислород от растенията, както и подхранването на почвата.
В резултат на това се засилва синтеза на аминокиселини, захари, витамини и органични киселини в кореновата система. Обмяната на веществата между корените и почвата се увеличава. Отделяните от корените органични киселини (въглена, ябълчена и др.) активно влияят върху почвата, като повишават наличността на хранителни вещества и микроелементи.

4. Заключение

Хумусните вещества несъмнено влияят върху растежа и развитието на растенията. Почвената органична материя служи като източник на хранителни вещества за растенията. Микроорганизмите, разлагащи хуминови вещества, доставят на растенията хранителни вещества в минерална форма.

Хумусните вещества оказват значително влияние върху комплексните свойства на почвата, като по този начин косвено влияят върху развитието на растенията.

Хумусните вещества, подобрявайки физикохимичните, химичните и биологичните свойства на почвата, стимулират по-интензивен растеж и развитие на растенията.

Също така от голямо значение днес, поради интензивното нарастване на антропогенното влияние върху околната среда като цяло и в частност върху почвата, е защитната функция на хумусните вещества. Хумусните вещества свързват токсични вещества и радионуклиди и в резултат допринасят за производството на екологично чисти продукти.

Хумусните вещества със сигурност имат благоприятен ефект както върху почвата, така и върху растенията.

Списък на използваната литература.

1. Александрова Л.Н. Почвеното органично вещество и процесите на неговата трансформация. Л., Наука, 1980,
2. Орлов Д. С. Хуминови киселини на почвите и общата теория на хумификацията. М.: Издателство на Московския държавен университет, 1990 г.
3. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Хумус и почвообразуване. Л., Наука, 1980,
4. Тюрин И.В. Почвеното органично вещество и неговата роля в почвообразуването и плодородието. Учението за почвения хумус. Селхозгиз, 1967 г.
5. Тейт Р., III. Почвена органична материя. М.: Мир, 1991.
6. Христева Л. А. Стимулиращ ефект на хуминовата киселина върху растежа на висшите растения и природата на това явление. 1957 г.
7. Хуминови вещества в биосферата. Ед. Д.С. Орлова. М.: Наука, 1993.

лазер за облъчване на ечемик

Най-важната и ефективна част от третирането е химическото или третирането на семената.

Дори преди 4 хиляди години в Древен Египет и Гърция семената са били накиснати в сок от лук или съхранявани с кипарисови игли.

През Средновековието с развитието на алхимията и благодарение на нея химиците започват да накисват семена в каменна и калиева сол, меден сулфат и соли на арсен. В Германия най-популярни бяха прости начини- съхраняване на семена в гореща вода или в разтвор на оборски тор.

В началото на 16-ти век е забелязано, че семена, претърпели корабокрушение морска вода, произвеждат култури, които са по-малко засегнати от главня. Много по-късно, преди 300 години, ефективността на предсеитбената химическа обработка на семената е научно доказана по време на експериментите на френския учен Тиле, който изследва ефекта от третирането на семената със сол и вар върху разпространението на глави чрез семената.

В началото на 19 век беше забранено използването на препарати с арсен като опасни за човешкия живот, но в началото на 20 век започнаха да използват вещества, съдържащи живак, които бяха забранени за употреба едва през 1982 г. и едва в Западна Европа.

Едва през 60-те години на миналия век бяха разработени системни фунгициди за предварителна обработка на семена и индустриализираните страни започнаха да ги използват активно. От 90-те години на миналия век се използват комплекси от съвременни, високоефективни и относително безопасни инсектициди и фунгициди.

В зависимост от технологията за третиране на семената има три вида: проста обработка, паниране и инкрустиране.

Стандартното третиране е най-често срещаният и традиционен метод за третиране на семена. Най-често се използва в чифлици и ферми, както и в семепроизводството. Увеличава теглото на семената с не повече от 2%. Ако филмообразуващият състав напълно покрие семената, теглото им може да се увеличи с до 20%

Инкрустиране - семената са покрити с лепкави вещества, за да се гарантира, че химикалите полепват по повърхността им. Обработените семена могат да станат 5 пъти по-тежки, но формата не се променя.

Пелетиране - веществата покриват семената с дебел слой, увеличавайки теглото им до 25 пъти и променяйки формата им на сферична или елипсовидна. Най-„мощното” паниране (пелетизиране) прави семената до 100 пъти по-тежки.

Най-използваните препарати за третиране на зърнени семена са Раксил, Премикс, Винцит, Дивидент и Колфуго Супер Колор. Това са системни фунгициди, които убиват спори от камъни, прашни и твърди глави, нематоди, ефективно се борят с фузариум, септориоза и кореново гниене. Произвеждат се под формата на течности, прахове или концентрирани суспензии и се използват за обработка на семена в специални устройства в размер на 0,5-2 kg на 1 тон семена.

В частни домакинства и ферми използването на силни химикали не винаги е оправдано. Сравнително малки количества малки семеназеленчуци или декоративни култури, като невен, моркови или домати, могат да бъдат третирани с по-малко токсични вещества. Важно е не само и не толкова първоначално да се унищожи цялата зараза върху семената, но и да се формира в растението, още в стадия на семенния зародиш, устойчивост към болести, тоест траен имунитет.

В началото на поникването е полезно и влиянието на стимулаторите на растежа, което ще насърчи развитието на голям брой странични корени в растенията, създавайки силна коренова система. Стимулаторите на растежа на растенията, които влизат в ембриона преди началото на покълването, предизвикват активен транспорт на хранителни вещества до надземните части на растението. Третираните с такива препарати семена покълват по-бързо и кълняемостта им се увеличава. Разсадът става по-устойчив не само на болести, но и на температурни промени, липса на влага и други стресови условия. За по-дългосрочни последици от правилната предварителна обработка с предсеитбени препарати се счита увеличаването на добива и намаляването на времето за узряване.

Много препарати за предсеитбена обработка на семена се създават на хуминова основа. Представляват концентриран (до 75%) воден разтвор на хуминови киселини и хумати, калий и натрий, наситен с комплекс от необходими за растението минерални вещества, който може да се използва и като тор. Такива препарати се произвеждат на базата на торф, като негов воден екстракт.

З.Ф. Рахманкулова и съавтори изследваха ефекта от предсеитбената обработка на семена от пшеница (Triticum aestivum L.) с 0,05 mm салицилова киселина (SA) върху нейното ендогенно съдържание и съотношението на свободни и свързани форми в издънките и корените на разсада. По време на двуседмичния растеж на разсада се наблюдава постепенно намаляване на общото съдържание на SA в издънките; не са открити промени в корените. В същото време се наблюдава преразпределение на SA формите в издънките - повишаване на нивото на конюгираната форма и намаляване на свободната форма. Предсеитбеното третиране на семена със салицилат доведе до намаляване на общото съдържание на ендогенна SA както в издънките, така и в корените на разсада. Съдържанието на свободна SA намалява най-интензивно в леторастите и малко по-слабо в корените. Предполага се, че това намаление е причинено от нарушение на биосинтезата на SA. Това беше придружено от увеличаване на масата и дължината на издънките и особено на корените, стимулиране на пълното тъмно дишане и промяна в съотношението на дихателните пътища. Увеличаване на дела на цитохромния респираторен път се наблюдава в корените, а алтернативен, устойчив на цианид, се наблюдава в издънките. Показани са промени в антиоксидантната система на растенията. Степента на липидната пероксидация е по-изразена в издънките. Под въздействието на предварителната обработка на SA, съдържанието на MDA в леторастите се увеличава с 2,5 пъти, докато в корените намалява с 1,7 пъти. От представените данни следва, че естеството и интензивността на ефекта на екзогенната SA върху растежа, енергийния баланс и антиоксидантния статус на растенията могат да бъдат свързани с промени в съдържанието му в клетките и с преразпределение между свободни и конюгирани форми на SA.

Е.К. В производствени експерименти Есков изследва ефекта от предсеитбената обработка на семената на царевицата с железни наночастици върху интензификацията на растежа и развитието, увеличаване на добива на зелена маса и зърно от тази култура. В резултат на това се засилиха фотосинтетичните процеси. Съдържанието на Fe, Cu, Mn, Cd и Pb в онтогенезата на царевицата варира в широки граници, но адсорбцията на Fe наночастици в началните етапи от развитието на растенията повлиява намаляването на съдържанието на тези химични елементи в зреещото зърно, което е придружено от промяна в неговите биохимични свойства.

По този начин предсеитбената обработка на семената с химикали е свързана с високи разходи за труд и ниска технологична ефективност на процеса. Освен това използването на пестициди за дезинфекция на семена причинява голяма вреда на околната среда.