Conférence municipale scientifique et pratique des écoliers « Journée de la science »

Projet de recherche sur le thème :

"L'influence des produits chimiques

sur la croissance et le développement des plantes"

Travail réalisé par : élève de 9b

MBOU "Gymnase N°2"

Bachkireva Maria

Dirigeants:

professeur de biologie

Charaeva Svetlana Alexandrovna, professeur de chimie

Rusakova Elena Vitalievna

Kourtchatov

Introduction…………………………………………………………………………………3

Chapitre I. Partie théorique………………………………………………………6

1.1 Historique de l'étude………………………………………………………………6

1.2 Plantes dans des conditions de pollution de l'environnement……………6

1.3 L'influence de divers produits chimiques sur les organismes vivants...8

Chapitre II. Partie expérimentale…………..…………………………11

2.1.Description de l'expérimentation…………………………………………...12

2.2. Résultats de la recherche…………………………………………………….. 13

2.3. Examen microscopique…………………………….. 14

Conclusion…………………………………………………………….15

Références………………………………………………………16

Ressources Internet……………………………………………………..17

Introduction

Justification du choix du sujet du projet et sa pertinence

Les plantes vertes sont d'une grande importance dans la nature ; elles améliorent la santé de l'air, l'enrichissent en oxygène nécessaire à la respiration de tous les êtres vivants et le nettoient du dioxyde de carbone. Pour que les plantes poussent et se développent normalement, elles ont besoin de conditions favorables. environnement externe. Les conditions nécessaires– chaleur, air, eau, nourriture, lumière. En raison de la pollution de l'environnement, des composés nocifs pénètrent dans le sol et sont absorbés par les racines, ce qui affecte négativement l'état et la croissance de la flore. Considérons l'influence de certains facteurs sur la croissance des plantes sous l'influence de produits chimiques.

Un des plus espèce dangereuse La pollution chimique du milieu naturel est une pollution par des métaux lourds, parmi lesquels le fer, le zinc, le nickel, le plomb, le cuivre et le chrome. De nombreux métaux lourds, comme le fer, le cuivre, le zinc, le molybdène, interviennent dans les processus biologiques et, en certaines quantités, sont des oligo-éléments nécessaires au fonctionnement des plantes, des animaux et de l'homme. D’un autre côté, les métaux lourds et leurs composés peuvent avoir un effet nocif sur le corps humain et s’accumuler dans les tissus, provoquant ainsi un certain nombre de maladies. Les métaux qui n’ont aucun rôle bénéfique dans les processus biologiques, comme le plomb et le mercure, sont définis comme des métaux toxiques.

Parmi les divers polluants, les métaux lourds (dont le mercure, le plomb, le cadmium, le zinc) et leurs composés se distinguent par leur prévalence, leur haute toxicité et nombre d'entre eux sont également capables de s'accumuler dans les organismes vivants. Ils sont largement utilisés dans divers production industrielle, par conséquent, malgré les mesures de nettoyage, la teneur en composés de métaux lourds dans les eaux usées industrielles est assez élevée. Ils pénètrent également dans l'environnement à partir de eaux usées domestiques, avec de la fumée et de la poussière entreprises industrielles. De nombreux métaux forment des composés organiques stables ; la bonne solubilité de ces complexes facilite la migration des métaux lourds dans les eaux naturelles.

Les étudiants, étudiants diplômés, jeunes scientifiques qui utilisent la base de connaissances dans leurs études et leur travail vous en seront très reconnaissants.

Posté sur http://www.allbest.ru/

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MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION DE LA RÉPUBLIQUE DU BÉLARUS

Établissement d'enseignement

"ÉTAT DE MOZYR

UNIVERSITÉ PÉDAGOGIQUE du nom. I.P. CHAMYAKINE"

DÉPARTEMENT DE BIOLOGIE

DÉPARTEMENT DE GESTION DE LA NATURE ET DE CONSERVATION DE LA NATURE

Cours dans la discipline

"physiologie végétale"

L'influence des minéraux sur la croissance et le développement des plantes

Exécuteur:

Bogdanovitch Vladimir Grigorievitch

MOZYR2011

INTRODUCTION

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTÉRATURE

1.3 Phosphore

1.6 Calcium

1.7 Magnésium

3.4 Carence en azote

3.5 Carence en phosphore

3.6 Carence en soufre

3.7 Carence en potassium

3.8 Carence en calcium

3.9 Carence en magnésium

CONCLUSION

LISTE BIBLIOGRAPHIQUE

INTRODUCTION

plante à substance minérale

Nutrition minérale des plantes - un ensemble de processus d'absorption, de mouvement et d'assimilation par les plantes éléments chimiques, obtenu du sol sous forme d’ions de sels minéraux.

Chaque élément chimique joue un rôle particulier dans la vie d'une plante.

L'azote est un composant des acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. L'azote se trouve également dans de nombreux autres composés : purines, alcaloïdes, enzymes, régulateurs de croissance, chlorophylle et membranes cellulaires.

Le phosphore est absorbé par la plante sous forme de sels d'acide phosphorique (phosphates) et s'y trouve à l'état libre ou avec des protéines et d'autres substances organiques qui composent le plasma et le noyau.

Le soufre est absorbé par la plante sous forme de sels d'acide sulfurique, fait partie des protéines et huiles essentielles.

Le potassium est concentré dans les organes jeunes riches en plasma, ainsi que dans les organes stockant des substances de réserve - graines, tubercules ; il joue probablement le rôle de neutralisant de la réaction acide de la sève cellulaire et participe à la turgescence.

Le magnésium se trouve dans la plante au même endroit que le potassium et fait en outre partie de la chlorophylle.

Le calcium s'accumule dans les organes adultes, notamment dans les feuilles, sert de neutralisant de l'acide oxalique, nocif pour la plante, la protège des effets toxiques de divers sels et participe à la formation de membranes mécaniques.

Outre les éléments vitaux indiqués, le chlorure de sodium, le manganèse, le fer, le fluor, l'iode, le brome, le zinc, le cobalt, qui stimulent la croissance des plantes, etc., revêtent une importance particulière.

Objectif : Étudier l’effet des minéraux sur la croissance et le développement des plantes.

1. Étudiez du matériel sur les principaux types de minéraux et leurs effets sur la croissance et le développement des plantes.

2. Familiarisez-vous avec les méthodes de détermination des minéraux dans les tissus végétaux.

3. Identifier les symptômes d'une teneur insuffisante et excessive en minéraux dans les plantes

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTÉRATURE

Les plantes sont capables d’absorber presque tous les éléments du tableau périodique de l’environnement en quantités plus ou moins grandes. Pendant ce temps, pour le cycle de vie normal d'un organisme végétal, seul un certain groupe de nutriments de base est nécessaire, dont les fonctions dans la plante ne peuvent être remplacées par d'autres éléments chimiques. Ce groupe comprend les 19 éléments suivants :

Parmi ces éléments nutritionnels de base, seuls 16 sont réellement minéraux, puisque C, H et O pénètrent dans les plantes principalement sous forme de CO 2, O 2 et H 2 O. Les éléments Na, Si et Co sont indiqués entre parenthèses, puisqu'ils sont nécessaire à tous plantes supérieures pas encore installé. Le sodium est absorbé en quantités relativement élevées par certaines espèces de la famille. Les chénopodiacées (chenopodiaceae), notamment les betteraves, ainsi que les espèces adaptées aux conditions de salinité, sont également nécessaires dans ce cas. Il en va de même pour le silicium, présent en quantité particulièrement importante dans la paille des céréales ; pour le riz, il s'agit d'un élément essentiel.

Les quatre premiers éléments – C, H, O, N – sont appelés organogènes. Le carbone représente en moyenne 45 % de la masse sèche des tissus, l'oxygène - 42, l'hydrogène - 6,5 et l'azote - 1,5, et le tout ensemble - 95 %. Les 5 % restants proviennent de substances cendrées : P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na, etc. La composition minérale des plantes est généralement jugée en analysant les cendres restant après la combustion de la matière organique des plantes. La teneur en éléments minéraux (ou leurs oxydes) dans une plante est exprimée, en règle générale, en pourcentage de la masse de matière sèche ou en pourcentage de la masse de cendres. Les substances cendrées énumérées ci-dessus sont classées comme macroéléments.

Les éléments présents dans les tissus à des concentrations de 0,001 % ou moins de la masse sèche des tissus sont appelés microéléments. Certains d’entre eux jouent un rôle important dans le métabolisme (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B, C1).

La teneur en l'un ou l'autre élément des tissus végétaux n'est pas constante et peut varier considérablement sous l'influence de facteurs environnementaux. Par exemple, Al, Ni, F et autres peuvent s’accumuler dans les plantes jusqu’à atteindre des niveaux toxiques. Parmi les plantes supérieures, il existe des espèces qui diffèrent fortement par la teneur dans les tissus d'éléments tels que Na, comme déjà mentionné, et Ca, et donc les groupes de plantes sont les natriophiles, les calcophiles (la plupart des légumineuses, y compris les haricots, les légumineuses, le trèfle), calciumphobes (lupin, aleurode, oseille, etc.). Les caractéristiques de ces espèces sont déterminées par la nature des sols dans les lieux d'origine et d'habitat de l'espèce, un certain rôle génétiquement fixé que jouent ces éléments dans le métabolisme des plantes.

Les feuilles sont les plus riches en éléments minéraux, dont les cendres peuvent représenter de 2 à 15 % du poids de matière sèche. La teneur minimale en cendres (0,4-1 %) a été trouvée dans les troncs d'arbres.

L'azote a été découvert en 1772 par le chimiste, botaniste et médecin écossais D. Rutherford comme un gaz qui ne favorise pas la respiration et la combustion. C’est pourquoi on l’appelle azote, ce qui signifie « non-vie ». Cependant, l'azote fait partie des protéines, des acides nucléiques et de nombreuses substances organiques vitales. L'élimination des carences en certains composés azotés essentiels - acides aminés, vitamines, etc. - constitue le problème le plus aigu des programmes alimentaires de l'humanité.

L'azote est l'un des éléments les plus largement distribués dans la nature. Ses principales formes sur Terre sont l'azote lié de la lithosphère et l'azote moléculaire gazeux (N 2) de l'atmosphère, qui constitue 75,6 % de la masse de l'air. Selon les calculs, les réserves de N 2 dans l'atmosphère sont estimées à 4 * 10 15 tonnes. Une colonne d'air au-dessus de 1 m 2 de la surface terrestre contient 8 tonnes d'azote. Cependant, l'azote moléculaire en tant que tel n'est pas absorbé par les plantes supérieures et peut être transformé en une forme qui leur est accessible uniquement grâce à l'activité des micro-organismes fixateurs d'azote.

Les réserves d'azote fixe dans la lithosphère sont également importantes et sont estimées à 18 * 10 15 tonnes. Cependant, seule une partie minime de l'azote lithosphérique de la Terre est concentrée dans le sol, et seulement 0,5 à 2 % de la réserve totale dans le sol. le sol est directement disponible pour les plantes. En moyenne, 1 hectare de chernozem arable ne contient pas plus de 200 kg d'azote disponible pour les plantes, et sur les podzols, sa quantité est 3 à 4 fois inférieure. Cet azote se présente principalement sous forme d'ions NH 4 + - et NO 3 -.

Microorganismes fixateurs d'azote. Les micro-organismes qui effectuent la fixation biologique de l'azote peuvent être divisés en deux groupes principaux : a) les fixateurs d'azote libres et b) les micro-organismes vivant en symbiose avec les plantes supérieures.

Les fixateurs d'azote libres sont des hétérotrophes, nécessitent une source de nutrition glucidique et sont donc souvent associés à des micro-organismes capables de décomposer la cellulose et d'autres polysaccharides. En règle générale, les bactéries des genres Azotobacter et Beijerinckia se déposent à la surface des racines des plantes supérieures. De telles associations s'expliquent par le fait que les bactéries utilisent comme source de carbone les produits libérés par les racines dans la rhizosphère.

Une grande attention a récemment été portée aux cyanobactéries, en particulier à Tolypothrix tenius. Enrichir les rizières avec ces produits augmente le rendement du riz de 20 % en moyenne. En général, l’importance agricole des fixateurs d’azote libres n’est pas si grande. Dans les climats tempérés, leur fixation annuelle d'azote est, en règle générale, de plusieurs kilogrammes d'azote par hectare, mais s'il existe des conditions favorables dans le sol (par exemple, une grande quantité de résidus organiques), elle peut atteindre 20 à 40 kg. N/ha.

Le groupe des fixateurs d'azote symbiotiques comprend principalement des bactéries du genre Rhizobium, qui forment des nodules sur les racines des légumineuses, ainsi que certains actinomycètes et cyanobactéries. Il existe actuellement environ 190 espèces de plantes de différentes familles capables d'assimiler l'azote de manière symbiotique. Il s'agit notamment de certains arbres et arbustes : aulne, cireuse, oléaster, argousier, etc. Les nodules poussant sur les racines de l'aulne et de certaines autres plantes non légumineuses sont habités par des actinomycètes du genre Frankia.

Les bactéries nodulaires du genre Rhizobium sont les plus intéressantes pour l'agriculture, car elles vivent en symbiose avec les légumineuses et fixent en moyenne de 100 à 400 kg N/ha par an. Parmi les légumineuses la luzerne peut accumuler jusqu'à 500 à 600 kg N/ha par an, le trèfle - 250 à 300, le lupin - 150, les fèves, les pois, les haricots - 50 à 60 kg N/ha. Grâce aux résidus de récolte et aux engrais verts, ces plantes enrichissent considérablement le sol en azote.

Les réserves d’azote du sol peuvent être reconstituées de différentes manières. Lors de la culture de cultures agricoles, une grande attention est accordée à l'introduction engrais minéraux. Dans des conditions naturelles, le rôle principal appartient à des groupes spécialisés de micro-organismes. Ce sont des fixateurs d'azote, ainsi que des bactéries du sol, capables de minéraliser et de se transformer sous forme NH 4 + ou NO 3 - l'azote organique des résidus végétaux et animaux et l'azote humique, qui constituent l'essentiel de l'azote du sol, qui n'est pas disponible aux plantes.

La teneur en azote disponible pour les plantes dans le sol est déterminée non seulement par les processus microbiologiques de minéralisation de l'azote organique et de fixation de l'azote, ainsi que par le taux d'absorption de l'azote par les plantes et son lessivage du sol, mais également par la perte de l'azote dans le processus de dénitrification, réalisé par des micro-organismes anaérobies capables de réduire l'ion NO 3 en N 2 gazeux. Ce processus se produit de manière particulièrement intense dans les sols humides, inondés et faiblement aérés, en particulier dans les rizières.

Ainsi, l’azote est un élément très labile qui circule entre l’atmosphère, le sol et les organismes vivants.

1.3 Phosphore

Le phosphore, comme l’azote, est un élément essentiel de la nutrition des plantes. Il est absorbé par eux sous forme d'oxyde supérieur PO 4 3- et ne change pas, étant inclus dans les composés organiques. Dans les tissus végétaux, la concentration de phosphore représente 0,2 à 1,3 % de la masse sèche de la plante.

Formes de composés du phosphore disponibles pour les plantes

Les réserves de phosphore dans la couche de sol arable sont relativement faibles, environ 2,3 à 4,4 t/ha (en termes de P 2 O 5). De cette quantité, 2/3 proviennent de sels minéraux de l'acide orthophosphorique (H 3 PO 4), et 1/3 de composés organiques contenant du phosphore (résidus organiques, humus, phytate, etc.). Les phytates représentent jusqu'à la moitié du phosphore organique du sol. La plupart des composés du phosphore sont légèrement solubles dans la solution du sol. Ceci, d'une part, réduit la perte de phosphore du sol due au lessivage, mais, d'autre part, limite les possibilités d'utilisation par les plantes.

La principale source naturelle de phosphore entrant dans la couche arable est l'altération de la roche formant le sol, où il est contenu principalement sous forme d'apatites 3Ca 3 (P0 4) 2 * CaF 2, etc. Sels de phosphore trisubstitués de calcium et de magnésium et les sels de sesquioxydes de fer et d'aluminium (FeP0 4, AIPO 4 dans les sols acides) sont peu solubles et inaccessibles aux plantes. Les sels de calcium et de magnésium dibasiques et surtout monosubstitués, en particulier les sels de cations monovalents et d'acide orthophosphorique libre, sont solubles dans l'eau et sont utilisés par les plantes comme principale source de phosphore dans la solution du sol. Les plantes sont également capables d’absorber certaines formes organiques de phosphore (phosphates de sucre, phytine). La concentration de phosphore dans la solution du sol est faible (0,1 à 1 mg/l). Le phosphore provenant des résidus organiques et de l'humus est minéralisé par les micro-organismes du sol et la majeure partie est transformée en sels peu solubles. Les plantes en tirent du phosphore, le rendant plus mobile. Ceci est obtenu grâce à la sécrétion d'acides organiques par les racines, qui chélatent les cations divalents et acidifient la rhizosphère, favorisant la transition HPO 4 3-> HPO 4 2-> HP0 4 -. Certaines cultures absorbent bien les phosphates peu solubles (lupin, sarrasin, pois). Cette capacité des plantes augmente avec l’âge.

Participation du phosphore au métabolisme

Dans les tissus végétaux, le phosphore est présent sous forme organique et sous forme d’acide orthophosphorique et de ses sels. Il fait partie des protéines (phosphoprotéines), des acides nucléiques, des phospholipides, des esters phosphorés de sucres, des nucléotides impliqués dans le métabolisme énergétique (ATP, NAD+…), des vitamines et de nombreux autres composés.

Le phosphore joue un rôle particulièrement important dans l'énergie de la cellule, puisque c'est sous forme de liaisons esters de phosphore à haute énergie (C--O ~ P) ou de liaisons pyrophosphate dans les nucléosides di-, nucléosides triphosphates et polyphosphates que l'énergie est stocké dans une cellule vivante. Ces liaisons ont une énergie libre d'hydrolyse de haut niveau (par exemple, 14 kJ/mol pour le glucose-6-phosphate et l'AMP, 30,5 pour l'ADP et l'ATP et 62 kJ/mol pour le phosphoénolpyruvate). Il s'agit d'un moyen tellement universel de stockage et d'utilisation de l'énergie que presque toutes les voies métaboliques impliquent l'un ou l'autre esters de phosphore et (ou) nucléotides, et l'état du système nucléotidique adénine (charge énergétique) est un mécanisme important pour contrôler la respiration.

Sous forme de diester stable, le phosphate fait partie intégrante de la structure des acides nucléiques et des phospholipides. DANS acides nucléiques le phosphore forme des ponts entre les nucléosides, les combinant en une chaîne géante. Le phosphate rend le phospholipide hydrophile, tandis que le reste de la molécule est lipophile. Par conséquent, à la limite de phase dans les membranes, les molécules de phospholipides sont orientées polairement, leurs extrémités phosphate étant tournées vers l'extérieur, et le noyau lipophile de la molécule est fermement maintenu dans la bicouche lipidique, stabilisant ainsi la membrane.

Une autre fonction unique du phosphore est sa participation à la phosphorylation des protéines cellulaires à l’aide de protéines kinases. Ce mécanisme contrôle de nombreux processus métaboliques, puisque l'inclusion de phosphate dans une molécule protéique entraîne une redistribution des charges électriques dans celle-ci et, par conséquent, une modification de sa structure et de sa fonction. La phosphorylation des protéines régule des processus tels que la synthèse de l'ARN et des protéines, la division cellulaire, la différenciation cellulaire et bien d'autres.

La principale forme de réserve de phosphore dans les plantes est la phytine - un sel calcium-magnésium de l'acide inositol phosphorique (hexaphosphate d'inositol) :

Des quantités importantes de phytine (0,5 à 2 % en poids sec) s'accumulent dans les graines, représentant jusqu'à 50 % du phosphore total qu'elles contiennent.

Le mouvement radial du phosphore dans la zone d'absorption de la racine vers le xylème se produit le long du symplaste et sa concentration dans les cellules racinaires est des dizaines à des centaines de fois supérieure à la concentration de phosphate dans la solution du sol. Le transport à travers le xylème s'effectue principalement ou entièrement sous forme de phosphate inorganique ; sous cette forme, il atteint les feuilles et les zones de croissance. Le phosphore, comme l’azote, est facilement redistribué entre les organes. À partir des cellules des feuilles, il pénètre dans les tubes criblés et est transporté à travers le phloème vers d'autres parties de la plante, en particulier vers les cônes de croissance et les fruits en développement. Un écoulement similaire de phosphore se produit à partir des feuilles vieillissantes.

Le soufre est l’un des nutriments essentiels nécessaires à la vie végétale. Il y entre principalement sous forme de sulfate. Sa teneur dans les tissus végétaux est relativement faible et s'élève à 0,2 à 1,0 % sur la base du poids sec. Le besoin en soufre est élevé chez les plantes riches en protéines, comme les légumineuses (luzerne, trèfle), mais il est particulièrement prononcé chez les représentants de la famille des crucifères, qui synthétisent en grande quantité des huiles de moutarde soufrées.

Dans le sol, le soufre se trouve sous forme inorganique et organique. Dans la plupart des sols, le soufre organique provenant des résidus végétaux et animaux prédomine, et dans les sols tourbeux, il peut représenter jusqu'à 100 % de tout le soufre. La principale forme inorganique de soufre dans le sol est le sulfate, qui peut se présenter sous forme de sels CaSO 4, MgSO 4, Na 2 SO 4 dans la solution du sol sous forme ionique ou adsorbés sur les colloïdes du sol. Dans les sols salins Na 2 SO 4, la teneur en sulfate peut atteindre 60 % de la masse du sol. Dans les sols inondés, le soufre est sous forme réduite sous forme de FeS, FeS 2 ou H 2 S. La teneur totale en soufre des sols des zones climatiques tempérées est en moyenne de 0,005 à 0,040 %.

Les plantes absorbent le soufre principalement sous forme de sulfate. Le transfert transmembranaire du sulfate se produit en cotransport avec H + ou en échange d'ions HCO 3 -. Les composés soufrés inorganiques moins oxydés (SO 2) ou plus réduits (H 3 S) sont toxiques pour les plantes. Les plantes et les composés organiques (acides aminés) contenant du soufre réduit sont très mal absorbés.

Le soufre se trouve dans les plantes sous deux formes principales : oxydé (sous forme de sulfate inorganique) et réduit. La teneur absolue et le rapport des formes oxydées et réduites de soufre dans les organes végétaux dépendent à la fois de l'activité des processus de réduction et d'assimilation du sulfate qui s'y produisent et de la concentration de SO 4 2- dans le milieu nutritif.

Une partie du soufre absorbé par la plante est retenue dans le pool de sulfates des racines, éventuellement sous forme de CaSO 4 ou de sulfate métabolique, nouvellement formé à la suite de l'oxydation secondaire du soufre réduit. La majeure partie du sulfate se déplace des racines vers les vaisseaux du xylème et est transportée avec le courant de transpiration vers les jeunes organes en croissance, où elle participe intensément au métabolisme et perd sa mobilité.

À partir des feuilles, le sulfate et les formes réduites de soufre (acides aminés soufrés, glutathion) peuvent se déplacer à travers le phloème de manière acropète et basipétale jusqu'aux parties en croissance des plantes et aux organes de stockage. Dans les graines, le soufre est majoritairement sous forme organique et lors de leur germination, il se transforme partiellement en forme oxydée. Une réduction du sulfate et une synthèse d'acides aminés et de protéines soufrés sont observées pendant la maturation des graines.

La part du sulfate dans le bilan soufré total des tissus peut varier de 10 à 50 % ou plus. Elle est minime dans les jeunes feuilles et augmente fortement avec l'âge en raison de la dégradation accrue des protéines soufrées.

Le soufre fait partie des acides aminés les plus importants - la cystéine et la méthionine, que l'on peut trouver dans les plantes, à la fois sous forme libre et dans le cadre de protéines. La méthionine est l'un des 10 acides aminés essentiels et, grâce à son groupe soufre et méthyle, possède des propriétés uniques.

L'une des principales fonctions du soufre dans les protéines et les polypeptides est la participation des groupes SH à la formation de liaisons covalentes, hydrogène et mercaptide qui maintiennent la structure tridimensionnelle de la protéine.

Le soufre fait également partie des composés biologiques les plus importants - la coenzyme A et les vitamines (acide lipoïque, biotine, thiamine) et, sous la forme de ces composés, participe aux réactions enzymatiques de la cellule.

Le potassium est l’un des éléments les plus essentiels de la nutrition minérale des plantes. Sa teneur dans les tissus est en moyenne de 0,5 à 1,2 % sur la base du poids sec. Pendant longtemps, la principale source de potassium était la cendre, ce qui se reflète dans le nom de l'élément (le potassium vient du mot potasses - cendre de creuset). La teneur en potassium dans la cellule est 100 à 1 000 fois supérieure à son niveau dans l'environnement extérieur. Il y en a beaucoup plus dans les tissus que les autres cations.

Les réserves de potassium du sol sont 8 à 40 fois supérieures à la teneur en phosphore et 5 à 50 fois supérieures à la teneur en azote. Dans le sol, le potassium peut se présenter sous les formes suivantes : dans le cadre du réseau cristallin des minéraux, à l'état échangeable et non échangeable dans les particules colloïdales, dans les résidus de cultures et les micro-organismes, sous forme de sels minéraux de la solution du sol.

La meilleure source de nutrition est constituée de sels de potassium solubles (0,5 à 2 % des réserves totales du sol). Au fur et à mesure de la consommation des formes mobiles du potassium, ses réserves dans le sol peuvent se reconstituer aux dépens des formes échangeables, et lorsque celles-ci diminuent, aux dépens des formes fixes non échangeables du potassium. Le séchage et l'humidification alternés du sol, ainsi que l'activité du système racinaire des plantes et des micro-organismes contribuent à la transition du potassium vers des formes accessibles.

Chez les plantes, le potassium est concentré en plus grande quantité dans les tissus jeunes et en croissance, caractérisés par haut niveau métabolisme : méristèmes, cambium, jeunes feuilles, pousses, bourgeons. Dans les cellules, le potassium est présent principalement sous forme ionique ; il ne fait pas partie des composés organiques, a une grande mobilité et est donc facilement réutilisé. Le mouvement du potassium des vieilles feuilles vers les jeunes feuilles est facilité par le sodium, qui peut le remplacer dans les tissus des plantes qui ont arrêté leur croissance.

Dans les cellules végétales, environ 80 % du potassium est contenu dans les vacuoles. Il constitue la majeure partie des cations présents dans la sève cellulaire. Par conséquent, le potassium peut être éliminé des plantes par la pluie, en particulier des vieilles feuilles. Lors d'un manque de potassium, la structure lamellaire-granulaire des chloroplastes est perturbée et les structures membranaires des mitochondries sont désorganisées. Jusqu'à 20 % du potassium cellulaire est adsorbé sur les colloïdes cytoplasmiques. À la lumière, la force de la liaison entre le potassium et les colloïdes est plus élevée que dans l’obscurité. La nuit, il peut même y avoir une libération de potassium par système racinaire plantes.

Le potassium aide à maintenir l’état d’hydratation des colloïdes cytoplasmiques, en régulant leur capacité de rétention d’eau. Une augmentation de l’hydratation des protéines et de la capacité de rétention d’eau du cytoplasme augmente la résistance des plantes à la sécheresse et au gel.

Le potassium est essentiel à l'absorption et au transport de l'eau dans toute la plante. Les calculs montrent que le fonctionnement du « moteur inférieur », c’est-à-dire la pression racinaire, est dû aux 3/4 à la présence d’ions potassium dans la sève. Le potassium est important dans le processus d’ouverture et de fermeture des stomates. A la lumière, dans les vacuoles des cellules de garde des stomates, la concentration d'ions potassium augmente fortement (4 à 5 fois), ce qui entraîne une entrée rapide d'eau, une augmentation de la turgescence et l'ouverture de la fissure stomatique. Dans l'obscurité, le potassium commence à quitter les cellules de garde, la pression de turgescence dans celles-ci diminue et les stomates se ferment.

Le potassium est absorbé par les plantes sous forme de cation et ne forme que des liaisons faibles avec divers composés de la cellule. C'est probablement pourquoi c'est le potassium qui crée l'asymétrie ionique et la différence de potentiel électrique entre la cellule et l'environnement (potentiel de membrane).

Le potassium est l'un des cations activateurs des systèmes enzymatiques. Actuellement, on connaît plus de 60 enzymes activées par le potassium avec différents degrés de spécificité. Il est nécessaire à l'incorporation du phosphate dans les composés organiques, aux réactions de transfert de groupes phosphate, à la synthèse des protéines et des polysaccharides, et participe à la synthèse de la riboflavine, un composant de toutes les flavines déshydrogénases. Sous l'influence du potassium, l'accumulation d'amidon dans les tubercules de pomme de terre, de saccharose dans les betteraves sucrières, de monosaccharides dans les fruits et légumes, de cellulose, d'hémicelluloses et de substances pectiques dans la paroi cellulaire des plantes augmente. En conséquence, la résistance de la paille de céréales à la verse augmente et la qualité des fibres du lin et du chanvre s'améliore. Un apport suffisant de potassium aux plantes augmente leur résistance aux maladies fongiques et bactériennes.

1.6 Calcium

Teneur totale en calcium dans différents types plantes est de 5 à 30 mg pour 1 g de poids sec. Les plantes par rapport au calcium sont divisées en trois groupes : les calcophiles, les calcophobes et les espèces neutres. Les légumineuses, le sarrasin, le tournesol, les pommes de terre, le chou et le chanvre contiennent beaucoup de calcium ; les céréales, le lin et les betteraves sucrières en contiennent beaucoup moins. En règle générale, les tissus des plantes dicotylédones contiennent plus de cet élément que ceux des plantes monocotylédones.

Le calcium s'accumule dans les vieux organes et tissus. Cela est dû au fait que son transport s'effectue le long du xylème et que son recyclage est difficile. Lorsque les cellules vieillissent ou que leur activité physiologique diminue, le calcium se déplace du cytoplasme vers la vacuole et se dépose sous forme de sels insolubles d'acides oxalique, citrique et autres. Les inclusions cristallines qui en résultent entravent la mobilité et la réutilisation de ce cation.

Dans la plupart des plantes cultivées, le calcium s'accumule dans les organes végétatifs. Dans le système racinaire, son contenu est inférieur à celui de la partie aérienne. Dans les graines, le calcium est présent principalement sous forme de sel d’acide inositol phosphorique (phytine).

Le calcium remplit diverses fonctions dans le métabolisme des cellules et du corps dans son ensemble. Ils sont associés à son influence sur la structure des membranes, les flux d'ions qui les traversent et les phénomènes bioélectriques, sur les réarrangements du cytosquelette, les processus de polarisation des cellules et des tissus, etc.

Le calcium active un certain nombre de systèmes enzymatiques cellulaires : déshydrogénases (glutamate déshydrogénase, malate déshydrogénase, glucose-6-phosphate déshydrogénase, isocitrate déshydrogénase dépendante du NADP), amylase, adénylate et arginine kinases, lipases, phosphatases. Dans ce cas, le calcium peut favoriser l’agrégation des sous-unités protéiques, servir de pont entre l’enzyme et le substrat et influencer l’état du centre allostérique de l’enzyme. L'excès de calcium sous forme ionique inhibe la phosphorylation oxydative et la photophosphorylation.

Un rôle important appartient aux ions Ca 2 + dans la stabilisation de la membrane. En interagissant avec des groupes de phospholipides chargés négativement, il stabilise la membrane et réduit sa perméabilité passive. Avec un manque de calcium, la perméabilité des membranes augmente, leurs ruptures et fragmentations apparaissent et les processus de transport membranaire sont perturbés.

Il est important de noter que la quasi-totalité de la capacité d’échange cationique de la surface des racines est occupée par le calcium et partiellement par H+. Cela indique la participation du calcium dans les principaux mécanismes d'entrée des ions dans les cellules racinaires. En limitant l’entrée d’autres ions dans les plantes, le calcium aide à éliminer la toxicité des concentrations excessives d’ions ammonium, aluminium, manganèse et fer, augmente la résistance des plantes à la salinité et réduit l’acidité du sol. C'est le calcium qui agit le plus souvent comme un ion d'équilibre dans la création d'un équilibre physiologique dans la composition ionique de l'environnement, car sa teneur dans le sol est assez élevée.

La plupart des types de sols sont riches en calcium et une carence prononcée en calcium est rare, par exemple dans les sols très acides ou salins, dans les tourbières, en cas de développement altéré du système racinaire ou dans des conditions météorologiques défavorables.

1.7 Magnésium

En termes de teneur dans les plantes, le magnésium se classe au quatrième rang après le potassium, l'azote et le calcium. Chez les plantes supérieures, sa teneur moyenne par poids sec est de 0,02 à 3,1 %, chez les algues de 3,0 à 3,5 %. Il est particulièrement abondant dans les plantes de jours courts – maïs, millet, sorgho, chanvre, ainsi que dans les pommes de terre, les betteraves, le tabac et les légumineuses. 1 kg de feuilles fraîches contient 300 à 800 mg de magnésium, dont 30 à 80 mg (soit 1/10) font partie de la chlorophylle. Le magnésium est particulièrement présent dans les jeunes cellules et les tissus en croissance, ainsi que dans les organes génitaux et les tissus de stockage. Dans les grains, le magnésium s'accumule dans l'embryon, où son niveau est plusieurs fois supérieur à celui de l'endosperme et de la peau (pour le maïs, 1,6, 0,04 et 0,19 % en poids sec, respectivement).

L'accumulation de magnésium dans les tissus jeunes est facilitée par sa mobilité relativement élevée dans les plantes, ce qui détermine son utilisation secondaire (réutilisation) à partir des tissus vieillissants. Cependant, le degré de réutilisation du magnésium est nettement inférieur à celui de l’azote, du phosphore et du potassium. La mobilité aisée du magnésium s'explique par le fait qu'environ 70 % de ce cation présent dans la plante est associé à des anions d'acides organiques et inorganiques. Le magnésium est transporté à la fois par le xylème et le phloème. Une partie du magnésium forme des composés insolubles qui ne sont pas capables de se déplacer dans la plante (oxalate, pectate), l'autre partie est liée par des composés de haut poids moléculaire. Dans les graines (embryon, coquille), la majeure partie du magnésium est contenue dans la phytine.

Et enfin, environ 10 à 12 % du magnésium fait partie de la chlorophylle. Cette dernière fonction du magnésium est unique : aucun autre élément ne peut le remplacer dans la chlorophylle. Le magnésium est nécessaire à la synthèse de la protoporphyrine IX, précurseur immédiat des chlorophylles.

À la lumière, les ions magnésium sont libérés de la cavité thylakoïde dans le stroma du chloroplaste. Une augmentation de la concentration de magnésium dans le stroma active la RDP carboxylase et d'autres enzymes. On suppose qu'une augmentation de la concentration de Mg 2 + (jusqu'à 5 mmol/l) dans le stroma entraîne une augmentation de l'affinité de la RDP carboxylase pour le CO 2 et l'activation de la réduction du CO 2. Le magnésium peut influencer directement la conformation de l'enzyme et également fournir des conditions optimales pour son fonctionnement en influençant le pH du cytoplasme en tant que contre-ion protonique. Les ions potassium peuvent agir de la même manière. Le magnésium active un certain nombre de réactions de transfert d'électrons lors de la photophosphorylation : réduction du NADP+, vitesse de la réaction de Hill, il est nécessaire au transfert d'électrons du PS II vers le PS I.

L'effet du magnésium sur d'autres domaines du métabolisme est le plus souvent associé à sa capacité à réguler le travail des enzymes et son importance pour un certain nombre d'enzymes est unique. Seul le manganèse peut remplacer le magnésium dans certains procédés. Cependant, dans la plupart des cas, l’activation enzymatique par le magnésium (à concentration optimale) est plus élevée que par le manganèse.

Le magnésium est essentiel à de nombreuses enzymes de la glycolyse et du cycle de Krebs. Dans les mitochondries, avec sa carence, on observe une diminution du nombre, une perturbation de la forme et finalement la disparition des crêtes. Neuf des douze réactions glycolytiques nécessitent la participation de métaux activateurs, et six d'entre elles sont activées par le magnésium.

Le magnésium améliore la synthèse des huiles essentielles, du caoutchouc, des vitamines A et C. On suppose qu'en formant un composé complexe avec l'acide ascorbique, il retarde son oxydation. Le Mg2+ est nécessaire à la formation des ribosomes et des polysomes, à l'activation des acides aminés et à la synthèse des protéines et est utilisé pour tous les processus à une concentration d'au moins 0,5 mmol/l. Il active les ADN et ARN polymérases et participe à la formation d'une certaine structure spatiale des acides nucléiques.

Avec une augmentation du niveau d'apport de magnésium dans les plantes, la teneur en formes organiques et inorganiques de composés du phosphore augmente. Cet effet est probablement dû au rôle du magnésium dans l’activation des enzymes impliquées dans le métabolisme du phosphore.

Les plantes sont déficientes en magnésium principalement dans les sols sableux. Les sols podzoliques sont pauvres en magnésium et en calcium, tandis que les sols gris sont riches ; Les Tchernozems occupent une position intermédiaire. Le magnésium soluble dans l'eau et échangeable dans le sol est de 3 à 10 %. Le complexe d'absorption du sol contient le plus d'ions calcium, le magnésium arrive en deuxième position. Les plantes souffrent d’une carence en magnésium lorsqu’il en contient moins de 2 mg pour 100 g de sol. Lorsque le pH de la solution du sol diminue, le magnésium pénètre dans les plantes en plus petites quantités.

CHAPITRE 2. MATÉRIAUX ET MÉTHODES DE RECHERCHE

2.1 Méthodes de détermination des minéraux

La détermination de la teneur de tout élément chimique dans une plante comprend, comme procédure obligatoire précédant la détermination elle-même, l'étape de décomposition (digestion) de l'échantillon.

Dans la pratique de l'analyse biochimique, deux méthodes sont principalement utilisées : la cendre sèche et humide. Dans les deux cas, le procédé assure la minéralisation de tous les éléments, c'est-à-dire leur conversion sous une forme soluble dans l'un ou l'autre solvant inorganique.

Les cendres humides sont la principale méthode de décomposition des composés organiques de l'azote et du phosphore et, dans certains cas, elles sont plus fiables pour déterminer de nombreux autres éléments. Lors de la détermination du bore, seules des cendres sèches peuvent être utilisées, car la plupart des composés du bore se volatilisent avec l'eau et les vapeurs acides.

La méthode des cendres sèches est applicable pour analyser le contenu de presque tous les macro et microéléments du matériel biologique. Généralement, la incinération sèche des échantillons de plantes est effectuée dans un générateur électrique. four à moufle dans des creusets (ou tasses) en porcelaine, en quartz ou en métal à une température ne dépassant pas 450-500°C. Les creusets en quartz sont les meilleurs, mais des creusets en verre ou en porcelaine réfractaire sont généralement utilisés. Certaines études spéciales peuvent nécessiter des creusets en platine. La basse température lors de la combustion et le bon choix du matériau du creuset permettent d'éviter les pertes par volatilisation et les pertes dues à la formation d'oxydes de l'élément à déterminer, peu solubles dans l'acide chlorhydrique. Des oxydes peuvent se former lors de la réaction avec le matériau à partir duquel les creusets sont fabriqués.

2.2 Analyse microchimique des cendres

Matériels et équipements : cendres obtenues en brûlant des feuilles, des graines, du bois ; Solutions à 10 % de HCl et NH 3, solutions à 1 % des sels suivants dans un compte-gouttes : Na 2 HCO 3, NaHC 4 H 4 O 6, K 4, (NH 4) 2 MoO 4 dans 1 % HNO 3, 1 % solution de H 2 SO 4 ; tubes à essai, entonnoirs en verre d'un diamètre de 4 à 5 cm, spatules métalliques ou spatules pour les yeux, lames de verre, tiges de verre, serviettes ou morceaux de papier filtre, filtres en papier, rondelles ou flacons d'eau distillée, gobelets pour l'eau de rinçage.

Information brève:

Lorsque les tissus sont brûlés, les éléments organiques (C; H; O; N) s'évaporent sous forme de composés gazeux et la partie non combustible reste - les cendres. Son contenu dans différents organes est différent : dans les feuilles - jusqu'à 10-15 %, dans les graines - environ 3 %, dans le bois - environ 1 %. La plupart des cendres se trouvent dans des tissus vivants et fonctionnels, comme le mésophylle d’une feuille. Ses cellules contiennent de la chlorophylle et de nombreuses enzymes, parmi lesquelles figurent des éléments tels que le magnésium, le fer, le cuivre, etc. En raison de la forte activité métabolique des tissus vivants, on y trouve également une quantité importante de potassium, de phosphore et d'autres éléments. La teneur en cendres dépend de la composition du sol sur lequel pousse la plante, ainsi que de son âge et de sa nature biologique. Les organes végétaux diffèrent non seulement par la composition quantitative, mais également par la composition qualitative des cendres.

La méthode microchimique permet de détecter de nombreux éléments dans les cendres végétales. La méthode est basée sur la capacité de certains réactifs, lorsqu'ils interagissent avec des éléments de cendre, à produire des composés qui diffèrent par leur couleur ou leur forme cristalline spécifique.

Progrès

Placez une partie de la matière séchée (copeaux de bois, feuilles et graines broyées) dans un creuset, ajoutez un peu d'alcool et mettez le feu. Répétez la procédure 2 à 3 fois. Transférez ensuite le creuset sur une cuisinière électrique et chauffez jusqu'à ce que le matériau carbonisé acquière une couleur gris cendré. Le charbon restant doit être brûlé en plaçant le creuset dans un four à moufle pendant 20 minutes.

Pour détecter Ca, Mg, P et Fe, il faut ajouter une portion de cendres dans un tube à essai avec une spatule en verre, y verser 4 ml d'HCl à 10% et agiter plusieurs fois pour une meilleure dissolution. Pour détecter le potassium, la même quantité de cendres doit être dissoute dans 4 ml d'eau distillée et filtrée dans un tube à essai propre à travers un petit filtre en papier. Ensuite, à l'aide d'une tige de verre, appliquez une petite goutte d'extrait de cendre sur une lame de verre propre, à côté, à une distance de 10 mm, une goutte du réactif, et avec la tige, reliez les deux gouttes par un pont. (Chaque réactif est appliqué avec une pipette séparée.) Au point de contact des solutions, une cristallisation des produits de réaction se produira (le mélange de deux gouttes n'est pas souhaitable, car une cristallisation rapide entraîne la formation de petits cristaux atypiques ; de plus, lorsque la goutte sèche, des cristaux des sels d'origine peuvent se former ).

Après cela, retirez les gouttes des solutions restantes du verre avec des morceaux de papier filtre et examinez les cristaux au microscope sans couvre-objet. Après chaque réaction, la tige de verre doit être rincée à l'eau et essuyée avec du papier filtre.

Pour détecter le potassium, 1% de tartrate de sodium est utilisé. À la suite de la réaction avec l'extrait de cendres, des cristaux de tartrate de potassium KHC 4 H 4 O 6 se forment, en forme de grands prismes. L'extrait de potassium dans l'eau doit d'abord être neutralisé, car en milieu acide et environnement alcalin le produit de la réaction est soluble. La réaction suit l'équation :

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

La détection du calcium est réalisée avec de l'acide sulfurique à 1%, la réaction suit l'équation :

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

En conséquence, le gypse se forme sous forme de cristaux individuels ou collectés en grappes de cristaux en forme d'aiguilles.

Lorsque du magnésium est détecté, une goutte de solution d'ammoniaque à 10 % est d'abord ajoutée à une goutte d'extrait de cendre et reliée par un pont avec une goutte de solution de phosphate de sodium à 1 %. La réaction suit l'équation :

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

Le sel de phosphore-ammonium et de magnésium se forme sous forme de cristaux plats et incolores en forme de rectangles, d'ailes et de capuchons.

La détection du phosphore est réalisée à l'aide de 1 % de molybdate d'ammonium dans de l'acide nitrique. La réaction se déroule selon l'équation :

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.

L'ammoniac phosphore-molybdène se forme sous la forme de petits grumeaux jaune-vert.

Pour détecter le fer, des quantités égales d'extrait de cendres de différents organes (1 à 2 ml) sont versées dans deux tubes à essai et une quantité égale de sel de sang jaune à 1 % est ajoutée jusqu'à ce qu'une couleur bleue apparaisse. Le bleu de Prusse se forme :

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

CHAPITRE 3. RÉSULTATS DE LA RECHERCHE ET LEUR ANALYSE

3.1 Symptômes de carence en minéraux

Le manque de minéraux provoque des modifications des processus biochimiques et physiologiques, à la suite desquelles des changements morphologiques ou des symptômes visibles sont souvent observés.

Parfois, en raison d’une carence, la croissance est supprimée avant l’apparition d’autres symptômes.

Symptômes visibles de carence. Le résultat le plus important d’une carence en minéraux est une diminution de la croissance. Cependant, l’effet le plus visible est le jaunissement des feuilles causé par une diminution de la biosynthèse de la chlorophylle. Les feuilles semblent particulièrement sensibles aux carences. Faute de minéraux, ils diminuent de taille, changent de forme ou de structure, pâlissent de couleur et développent parfois même des zones mortes aux extrémités, sur les bords ou entre les nervures principales. Dans certains cas, les feuilles se rassemblent en touffes ou en rosettes, et les aiguilles de pin ne parviennent parfois pas à se séparer et se forment des « aiguilles fusionnées ». Signe général un certain type de carence en minéraux chez les plantes herbacées - suppression de la croissance de la tige et croissance réduite des limbes des feuilles, ce qui conduit à la formation de rosettes de petites feuilles, souvent avec un réseau de zones chlorotiques. Les symptômes visibles de carence des différents éléments sont si caractéristiques que des observateurs expérimentés peuvent identifier la carence par l'aspect des feuilles.

Parfois, en cas de manque de minéraux, les arbres produisent des quantités excessives de gomme. Ce phénomène est appelé omosis. L'excrétion de résine autour des bourgeons est courante chez les pins remarquables déficients en zinc en Australie. On retrouve également de la gomme sur l'écorce des arbres fruitiers souffrant de cimes sèches causées par un manque de cuivre. Une carence importante entraîne souvent la mort des feuilles, des pousses et d'autres parties, c'est-à-dire que des symptômes décrits comme sécheresse se développent. La mort des pousses causée par une carence en cuivre a été observée dans de nombreux arbres forestiers et fruitiers. Lorsque les pousses apicales meurent, les pommiers souffrant d'une carence en cuivre acquièrent un aspect touffu et rabougri. Un manque de bore provoque le dessèchement des points de croissance apicaux et finalement la mort du cambium chez les agrumes et les pins, la mort du phloème et la décomposition physiologique des fruits chez d'autres espèces. Une carence en un élément contribue parfois à l'apparition de plusieurs symptômes différents, par exemple, une carence en bore chez les pommiers provoque une déformation et une fragilité des feuilles, une nécrose du phloème, des dommages à l'écorce et aux fruits.

Chlorose. Le symptôme le plus couramment observé en cas de manque de divers éléments est la chlorose, qui résulte d'une biosynthèse altérée de la chlorophylle. La nature, le degré et la gravité de la chlorose des feuilles jeunes et vieilles dépendent du type de plante, de l'élément et du degré de carence. Le plus souvent, la chlorose est associée à un manque d’azote, mais elle peut aussi être causée par une carence en fer, manganèse, magnésium, potassium et autres éléments. De plus, la chlorose peut être causée non seulement par des carences en minéraux, mais également par divers autres facteurs environnementaux, notamment trop ou pas assez d’eau, des températures défavorables, des substances toxiques (telles que le dioxyde de soufre) et un excès de minéraux. La chlorose peut également être causée par des facteurs génétiques qui provoquent l'apparition de plantes de couleurs différentes : des albinos, totalement dépourvues de chlorophylle, aux plantules verdâtres ou aux plantules présentant diverses rayures et taches sur les feuilles.

Sur la base des nombreux facteurs qui provoquent la chlorose, nous pouvons conclure qu'elle résulte à la fois d'un trouble métabolique général et de l'influence spécifique d'éléments individuels.

L'un des types de développement végétal les plus courants et les plus dommageables est le type de chlorose que l'on retrouve dans un grand nombre d'arbres fruitiers, ornementaux et forestiers poussant sur des sols alcalins et calcaires. Elle est généralement causée par un manque de fer à des valeurs de pH élevées, mais elle est parfois provoquée par une carence en manganèse.

Lorsque la chlorose survient chez les angiospermes, les nervures médianes et les nervures plus petites des feuilles restent vertes, mais les zones situées entre les nervures deviennent vert pâle, jaunes ou même blanches. En règle générale, les feuilles les plus jeunes sont les plus touchées par la chlorose. Chez les conifères, les jeunes aiguilles deviennent vert pâle ou jaunes, et en cas de carence importante, les aiguilles peuvent brunir et tomber.

La chlorose causée par une carence en fer peut être partiellement ou totalement éliminée en abaissant le pH du sol.

3.2 Effets physiologiques d'une carence en minéraux

Les effets morphologiques visibles ou symptômes de carence en minéraux sont le résultat de modifications de divers processus biochimiques ou physiologiques internes. Cependant, en raison des relations complexes entre eux, il peut être difficile de déterminer comment la déficience d’un seul élément provoque les effets observés. Par exemple, un manque d’azote peut inhiber la croissance en raison d’un apport moindre en azote aux processus de biosynthèse du nouveau protoplasme. Mais en même temps, le taux de synthèse des enzymes et de la chlorophylle diminue et la surface photosynthétique diminue. Cela provoque un affaiblissement de la photosynthèse, ce qui altère l'approvisionnement en glucides des processus de croissance. En conséquence, une diminution supplémentaire du taux d'absorption de l'azote et des minéraux est possible. Un élément remplit souvent plusieurs fonctions dans une plante, il n’est donc pas facile de déterminer quelle fonction ou combinaison de fonctions est perturbée et provoque des symptômes visibles. Le manganèse par exemple, en plus d’activer certains systèmes enzymatiques, est également nécessaire à la synthèse. Chlorophylle. Sa carence entraîne certains troubles fonctionnels. Un manque d’azote entraîne généralement une diminution notable de la photosynthèse, mais l’effet d’un manque d’autres éléments n’est pas aussi certain.

Un manque de minéraux réduit à la fois la biosynthèse des glucides et leur déplacement vers les tissus en croissance. Les carences affectent souvent différemment la photosynthèse et la respiration. Par exemple, une carence importante en potassium ralentit la photosynthèse et augmente la respiration, réduisant ainsi la quantité de glucides pouvant être utilisée pour la croissance. Parfois, le mouvement des glucides est également inhibé. Cet effet est prononcé chez les arbres déficients en bore présentant une nécrose du phloème. En raison de la réduction de la quantité de glucides disponibles, le taux de croissance des tissus dans une partie de l'arbre diminue, mais en même temps, une accumulation de glucides dans une autre partie peut se produire. Parfois, en raison de la faible teneur en glucides de stockage, la formation de graines est réduite. L'application abondante d'engrais azotés a entraîné une augmentation significative du processus de formation des graines des hêtres et des érables à sucre, le pourcentage de graines saines et le poids sec des graines d'érable ont augmenté. La formation de cônes et de graines chez les jeunes pins à encens a également fortement augmenté après l'application d'engrais. Si les arbres ne manquent pas de minéraux, l’application de grandes quantités d’engrais azoté peut réduire la production de fruits et de graines en stimulant la croissance végétative.

3.3 Excès de minéraux

Les sols forestiers contiennent rarement un excès de nutriments minéraux, mais une forte fertilisation des jardins et des pépinières entraîne parfois des concentrations de sel suffisantes pour causer des dommages. Il existe également de vastes zones de terres arides où la plupart des espèces végétales ne peuvent exister en raison de leur forte teneur en sel. L'irrigation avec de l'eau contenant beaucoup de sels provoque également des dégâts. Cela se produit en raison d'une augmentation de la pression osmotique, de changements de pH défavorables pour les plantes, d'un déséquilibre de divers ions ou d'une combinaison de ces facteurs.

L'augmentation de la pression osmotique de la solution du sol réduit l'absorption d'eau, augmente la carence en eau dans les feuilles et entraîne des lésions tissulaires dues au dessèchement les jours où le vent et les températures élevées provoquent une transpiration élevée. Avec une déshydratation plus longue et plus profonde, une fermeture stomatique est également observée, empêchant la photosynthèse. Des concentrations élevées de sels dans le sol peuvent endommager les racines par plasmolyse, en particulier dans les sols sableux, ce qui interfère avec l'activité de synthèse des racines. Parfois, les feuilles sont endommagées à la suite de l'application d'engrais liquides à fortes concentrations.

Les effets nocifs d’un excès d’engrais dépendent de l’espèce végétale, du type d’engrais utilisé et du moment de l’application.

La surfertilisation des arbres fruitiers et ornementaux prolonge parfois la saison de croissance à tel point que les arbres et arbustes n'ont pas le temps de devenir résistants au froid avant le gel. Une fertilisation excessive favorise parfois la production de nombreuses branches, fleurs et fruits sur les arbres plus âgés. D'autres types de réponses des plantes à la surfertilisation comprennent la fasciation, ou aplatissement de la tige, et la nécrose interne de l'écorce. Sur les semis, l'effet indésirable d'un excès d'engrais se manifeste sous la forme d'une croissance apicale excessive, conduisant à un faible rapport entre les parties souterraines et aériennes, de sorte que les plantes ne s'enracinent souvent pas bien après le repiquage.

Utiliser un excès d’engrais est un gaspillage économique. Il est également indésirable pour l'environnement, car les excédents peuvent être emportés et se retrouver dans les plans d'eau ou eaux souterraines. En particulier grande importance Il y a lessivage de l'excès d'azote, généralement sous forme de nitrate, mais le problème de la pollution de l'environnement peut survenir lorsqu'un élément est introduit en quantités excessives.

3.4 Carence en azote

Avec un manque d'azote dans l'habitat, la croissance des plantes est inhibée, la formation de pousses latérales et le tallage des céréales sont affaiblis et de petites feuilles sont observées. Dans le même temps, la ramification des racines diminue, mais le rapport entre la masse des racines et celle des parties aériennes peut augmenter. L’une des premières manifestations d’une carence en azote est la couleur vert pâle des feuilles causée par une synthèse affaiblie de la chlorophylle. Une privation prolongée d'azote entraîne l'hydrolyse des protéines et la destruction de la chlorophylle, principalement dans les feuilles inférieures et les plus âgées, ainsi que l'écoulement de composés azotés solubles vers les feuilles plus jeunes et les points de croissance. En raison de la destruction de la chlorophylle, la couleur des feuilles inférieures, selon le type de plante, acquiert des tons jaunes, oranges ou rouges, et en cas de carence sévère en azote, une nécrose, un dessèchement et la mort des tissus peuvent survenir. Le manque d'azote entraîne une période de croissance végétative plus courte et une maturation plus précoce des graines.

3.5 Carence en phosphore

Un symptôme externe du manque de phosphore est une couleur vert bleuâtre des feuilles, souvent avec une teinte violette ou bronze (preuve d'un retard dans la synthèse des protéines et de l'accumulation de sucres). Les feuilles deviennent petites et plus étroites. La croissance des plantes s'arrête et la maturation des cultures est retardée.

En cas de carence en phosphore, le taux d'absorption de l'oxygène diminue, l'activité des enzymes impliquées dans le métabolisme respiratoire change et certains systèmes d'oxydation non mitochondriaux (acide glycolique oxydase, ascorbate oxydase) commencent à fonctionner plus activement. Dans des conditions de manque de phosphore, les processus de décomposition des composés organophosphorés et des polysaccharides sont activés et la synthèse des protéines et des nucléotides libres est inhibée.

Les plantes sont plus sensibles à la carence en phosphore aux premiers stades de leur croissance et de leur développement. Une nutrition normale en phosphore dans une période ultérieure accélère le développement des plantes (contrairement à la nutrition azotée), ce qui, dans les régions du sud, permet de réduire le risque de sécheresse et dans les régions du nord, de gel.

3.6 Carence en soufre

Un apport insuffisant de soufre aux plantes inhibe la synthèse des acides aminés et des protéines soufrés, réduit la photosynthèse et le taux de croissance des plantes, en particulier des parties aériennes. Dans les cas aigus, la formation des chloroplastes est perturbée et leur désintégration est possible. Les symptômes d'une carence en soufre - blanchissement et jaunissement des feuilles - sont similaires à ceux d'une carence en azote, mais apparaissent d'abord sur les feuilles les plus jeunes. Cela montre que l’efflux de soufre des feuilles plus âgées ne peut compenser l’apport insuffisant de soufre aux plantes par les racines.

3.7 Carence en potassium

Avec un manque de potassium, les feuilles commencent à jaunir de bas en haut - du vieux au jeune. Les feuilles jaunissent sur les bords. Par la suite, leurs bords et leurs sommets acquièrent une couleur brune, parfois avec des taches rouges « rouillées » ; la mort et la destruction de ces zones se produisent. Les feuilles semblent brûlées. L’apport de potassium est particulièrement important pour les organes et tissus jeunes et en croissance active. Par conséquent, avec le manque de potassium, le fonctionnement du cambium diminue, le développement des tissus vasculaires est perturbé, l'épaisseur de la paroi cellulaire de l'épiderme et de la cuticule diminue et les processus de division et d'allongement cellulaires sont inhibés. En raison du raccourcissement des entre-nœuds, des formes de plantes en rosettes peuvent se former. Une carence en potassium entraîne une diminution de l'effet dominant des bourgeons apicaux. Les bourgeons apicaux et apical-latéraux cessent de se développer et meurent, la croissance des pousses latérales est activée et la plante prend la forme d'un buisson.

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Toutes les substances humiques sont formées à la suite de la transformation post-mortem (post-mortem) de résidus organiques. La transformation des résidus organiques en substances humiques est appelée processus d'humification. Elle se produit en dehors des organismes vivants, à la fois avec leur participation et par le biais de réactions purement chimiques d'oxydation, de réduction, d'hydrolyse, de condensation, etc.

Contrairement à une cellule vivante, dans laquelle la synthèse des biopolymères est réalisée conformément au code génétique, au cours du processus d'humification, il n'y a pas de programme défini, de sorte que des composés peuvent apparaître, à la fois plus simples et plus complexes que les biomolécules d'origine. Les produits résultants sont à nouveau soumis à des réactions de synthèse ou de décomposition, et ce processus se produit presque continuellement.

Les substances humiques constituent un groupe spécifique de substances de couleur foncée de haut poids moléculaire formées lors de la décomposition des résidus organiques dans le sol en synthétisant des tissus végétaux et animaux morts issus de la pourriture et des produits de décomposition. La quantité de carbone liée aux acides humiques des sols, de la tourbe et des charbons est presque quatre fois supérieure à la quantité de carbone liée à la matière organique de toutes les plantes et de tous les animaux de la planète. Mais les substances humiques ne sont pas seulement des déchets des processus vitaux, ce sont des produits naturels et importants de l’évolution conjointe des substances minérales et du monde végétal de la Terre.

Les substances humiques peuvent influencer directement les plantes, étant une source d'éléments nutritionnels minéraux (pool de nutriments). La matière organique du sol contient une quantité importante de nutriments ; la communauté végétale les consomme après leur transformation sous forme minérale par les micro-organismes du sol. C'est sous forme minérale que les nutriments pénètrent dans la biomasse végétale.

Les substances humiques peuvent affecter indirectement les plantes, c'est-à-dire influencer les propriétés physico-mécaniques, physico-chimiques et biologiques du sol. Ayant un effet complexe sur le sol, ils améliorent ses propriétés physiques, chimiques et biologiques. Parallèlement à cela, ils remplissent une fonction protectrice en liant les métaux lourds, les radionucléides et les substances toxiques organiques, les empêchant ainsi de pénétrer dans les plantes. Ainsi, en influençant le sol, ils influencent indirectement les plantes, favorisant leur croissance et leur développement plus actifs.

Récemment, de nouvelles orientations concernant l'influence des substances humiques sur les plantes ont été développées, à savoir : les plantes sont des hétérotrophes qui se nourrissent directement de substances humiques ; Les substances humiques peuvent avoir un effet hormonal sur la plante, stimulant ainsi sa croissance et son développement.

1. Fonctions de la biosphère des substances humiques affectant le développement des plantes

DANS dernières années Les scientifiques ont identifié les fonctions biochimiques et environnementales générales des substances humiques et leur influence sur le développement des plantes. Parmi les plus importants figurent les suivants :

Rechargeable- la capacité des substances humiques à accumuler des réserves à long terme de tous les nutriments, glucides, acides aminés dans divers environnements ;

Transport- formation de composés organominéraux complexes avec des métaux et des oligo-éléments qui migrent activement dans les plantes ;

Réglementaire- les substances humiques forment la couleur du sol et régulent la nutrition minérale, les échanges cationiques, les processus tampons et redox dans le sol ;

Protecteur- par sorption de substances toxiques et de radionucléides, les substances humiques empêchent leur pénétration dans les végétaux.

La combinaison de toutes ces fonctions garantit des rendements accrus et la qualité requise des produits agricoles. Il est particulièrement important de souligner l'effet positif des substances humiques dans des conditions environnementales défavorables : températures basses et élevées, manque d'humidité, salinité, accumulation de pesticides et présence de radionucléides.

Le rôle des substances humiques en tant que substances physiologiquement actives est indéniable. Ils changent la perméabilité membranes cellulaires, augmenter l'activité des enzymes, stimuler les processus de respiration, la synthèse des protéines et des glucides. Ils augmentent la teneur en chlorophylle et la productivité photosynthétique, ce qui crée les conditions préalables à l'obtention de produits respectueux de l'environnement.

Lors de l’utilisation agricole des terres, un apport constant d’humus dans le sol est nécessaire pour maintenir la concentration requise de substances humiques.

Jusqu'à présent, cette reconstitution s'effectuait principalement par l'application de composts, de fumier et de tourbe. Cependant, étant donné que leur teneur en substances humiques réelles est relativement faible, les taux d'application sont très élevés. Cela augmente les coûts de transport et autres coûts de production, qui sont plusieurs fois supérieurs au coût des engrais eux-mêmes. De plus, ils contiennent des graines de mauvaises herbes ainsi que des bactéries pathogènes.

Pour obtenir des rendements élevés et durables, il ne suffit pas de s'appuyer sur les capacités biologiques des cultures agricoles qui, comme on le sait, ne sont utilisées qu'à hauteur de 10 à 20 %. Bien sûr, il est nécessaire d'utiliser des variétés à haut rendement, des méthodes agro- et phytotechniques efficaces et des engrais, mais il n'est plus possible de se passer des régulateurs de croissance des plantes, qui, à la fin du XXe siècle, jouent déjà un rôle non moins important. rôle que les pesticides et les engrais.

2. L'influence de la teneur en humus du sol sur le rendement des plantes agricoles

Les sols riches en humus ont une teneur plus élevée en substances physiologiquement actives. L'humus active les processus biochimiques et physiologiques, augmente le métabolisme et le niveau énergétique global des processus dans le corps végétal, favorise un apport accru de nutriments, ce qui s'accompagne d'une augmentation du rendement et d'une amélioration de sa qualité.

La littérature s’est accumulée matériel expérimental, montrant la dépendance étroite du rendement au niveau de teneur en humus du sol. Le coefficient de corrélation entre la teneur en humus du sol et le rendement est de 0,7...0,8 (données de VNIPTIOU, 1989). Ainsi, dans les études de l'Institut biélorusse de recherche en sciences du sol et en agrochimie (BelNIIPA), une augmentation de 1 % de la quantité d'humus dans les sols gazeux-podzoliques (dans sa variation de 1,5 à 2,5...3 %) augmente la teneur en grains. rendement du seigle d'hiver et de l'orge de 10... 15 c/ha. Dans les fermes collectives et les fermes d'État de la région de Vladimir, avec une teneur en humus du sol allant jusqu'à 1%, le rendement en céréales a été observé pour la période 1976-1980. ne dépassait pas 10 c/ha, à 1,6...2% c'était 15 c/ha, 3,5...4% - 35 c/ha. Dans la région de Kirov, une augmentation de l'humus de 1% est payante en recevant 3...6 quintaux supplémentaires de céréales, dans la région de Voronej - 2 quintaux, en Région de Krasnodar- 3...4 c/ha.

Le rôle de l'humus dans l'augmentation du rendement grâce à une utilisation judicieuse des engrais chimiques est encore plus important ; son efficacité est multipliée par 1,5...2. Cependant, il ne faut pas oublier que les engrais chimiques appliqués au sol provoquent une décomposition accrue de l'humus, ce qui entraîne une diminution de sa teneur.

La pratique de la production agricole moderne montre que l'augmentation de la teneur en humus des sols est l'un des principaux indicateurs de leur culture. Avec un faible niveau de réserves d'humus, l'application seule d'engrais minéraux ne conduit pas à une augmentation stable de la fertilité des sols. De plus, la demande fortes doses les engrais minéraux sur les sols pauvres en matière organique s'accompagnent souvent d'un effet défavorable sur la micro et macroflore du sol, de l'accumulation de nitrates et d'autres composés nocifs dans les plantes et, dans de nombreux cas, d'une diminution des rendements des cultures.

3. Effet des substances humiques sur les plantes

Les acides humiques sont un produit de la transformation biochimique naturelle de la matière organique dans la biosphère. Ils constituent la majeure partie de la matière organique du sol - l'humus, jouant un rôle clé dans le cycle des substances naturelles et dans le maintien de la fertilité du sol.

Les acides humiques ont une structure moléculaire ramifiée, comprenant un grand nombre de groupes fonctionnels et de centres actifs. La formation de ces composés naturels se produit sous l'influence de processus physico-chimiques se produisant dans le sol et de l'activité des organismes du sol. Les sources de synthèse des acides humiques sont les résidus végétaux et animaux, ainsi que les déchets de la microflore du sol.

Ainsi, les acides humiques sont des accumulateurs de matière organique du sol - acides aminés, glucides, pigments, substances biologiquement actives et lignine. De plus, les acides humiques sont concentrés dans les composants inorganiques précieux du sol - éléments de nutrition minérale (azote, phosphore, potassium), ainsi que des microéléments (fer, zinc, cuivre, manganèse, bore, molybdène, etc.).

Sous l'influence des processus naturels se produisant dans le sol, tous les composants ci-dessus sont inclus dans un seul complexe moléculaire - les acides humiques. La variété des composants initiaux pour la synthèse de ce complexe détermine la structure moléculaire complexe et, par conséquent, un large éventail d'effets physiques, chimiques et biologiques des acides humiques sur le sol et les plantes.

Les acides humiques, en tant que composant de l'humus, se trouvent dans presque tous les types de sols. Ils font partie des combustibles fossiles solides (lignites dures et molles), ainsi que de la tourbe et du sapropel. Cependant, à l’état naturel, ces composés sont inactifs et se trouvent presque totalement sous forme insoluble. Seuls les sels formés d'acides humiques avec des métaux alcalins - sodium, potassium (humates) sont physiologiquement actifs.

3.1 L'influence des humates sur les propriétés du sol

L'influence des humates sur les propriétés physiques des sols

Le mécanisme de cet effet varie selon le type de sol.

Sur les sols argileux lourds, les humates favorisent la répulsion mutuelle des particules d'argile en éliminant les sels en excès et en détruisant la structure tridimensionnelle compacte de l'argile. En conséquence, le sol devient plus meuble, l’excès d’humidité s’évapore plus facilement et la circulation de l’air s’améliore, facilitant ainsi la respiration et le mouvement des racines.

Lorsqu'ils sont appliqués sur des sols légers, les humates enveloppent et collent ensemble les particules minérales du sol, contribuant ainsi à créer une structure à grains grumeleux très précieuse, résistante à l'eau, qui améliore la perméabilité et la capacité de rétention d'eau du sol, ainsi que sa perméabilité à l'air. Ces caractéristiques sont dues à la capacité des acides humiques à se gélifier.

Rétention d'humidité. La rétention d'eau par les humates est due à la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les groupes chargés d'humates, ainsi que les ions métalliques adsorbés sur celles-ci. En conséquence, l'évaporation de l'eau est réduite en moyenne de 30 %, ce qui entraîne une absorption accrue d'humidité par les plantes sur les sols arides et sableux.

Formation de couleur sombre. Les humates colorent le sol en noir. Ceci est particulièrement important dans les régions aux climats froids et tempérés, car une coloration foncée améliore l’absorption et le stockage de l’énergie solaire par le sol. En conséquence, la température du sol augmente.

L'influence des humates sur les propriétés chimiques des sols et les propriétés de l'humidité du sol.

De par leur nature, les acides humiques sont des polyélectrolytes. En combinaison avec les particules organiques et minérales du sol, ils forment un complexe d'absorption du sol. Possédant un grand nombre de groupes fonctionnels différents, les acides humiques sont capables d'adsorber et de retenir les nutriments, les macro et microéléments entrant dans le sol. Les nutriments retenus par les acides humiques ne sont pas liés aux minéraux du sol et ne sont pas emportés par l'eau, étant dans un état accessible aux plantes.

Augmenter la capacité tampon du sol. L’ajout d’humates augmente la capacité tampon des sols, c’est-à-dire la capacité du sol à maintenir un pH naturel même avec un apport excessif d’agents acides ou alcalins. Ainsi, lorsqu'ils sont appliqués, les humates sont capables d'éliminer l'excès d'acidité du sol, ce qui permet au fil du temps de semer des cultures sensibles à une acidité élevée dans ces champs.

L'influence des humates sur le transport des nutriments et des microéléments dans les plantes.

Contrairement aux acides humiques libres, les humates sont des composés mobiles solubles dans l’eau. En adsorbant les nutriments et les microéléments, ils contribuent à leur déplacement du sol vers les plantes.
Lors de l'application d'humates, il existe une nette tendance à augmenter la teneur en phosphore disponible (1,5 à 2 fois), en potassium échangeable et en azote assimilable (2 à 2,5 fois) dans la couche de sol arable.

Tous les microéléments, étant des métaux de transition (à l'exception du bore et de l'iode), forment des complexes chélatés mobiles avec les humates qui pénètrent facilement dans les plantes, ce qui assure leur absorption, et le fer et le manganèse, selon les scientifiques, sont absorbés exclusivement sous forme d'humates de ces métaux. .

Le mécanisme présumé de ce processus est que les humates, dans certaines conditions, sont capables d'absorber des ions métalliques et de les libérer lorsque les conditions changent. L'ajout d'ions métalliques chargés positivement se produit en raison des groupes fonctionnels chargés négativement des acides humiques (carboxyliques, hydroxyles, etc.).

Au cours du processus d’absorption de l’eau par les racines des plantes, les humates métalliques solubles se rapprochent des cellules des racines. La charge négative du système racinaire dépasse la charge négative des humates, ce qui conduit au détachement des ions métalliques des molécules d'acide humique et à l'absorption des ions par la membrane cellulaire.

De nombreux chercheurs pensent que les petites molécules d’acides humiques, ainsi que les ions métalliques et autres nutriments qui y sont attachés, peuvent être absorbées et assimilées directement par la plante.
Grâce aux mécanismes décrits, la nutrition du sol des plantes est améliorée, ce qui contribue à leur croissance et à leur développement plus efficaces.

L'influence des humates sur les propriétés biologiques des sols.

Les acides humiques sont des sources de phosphates et de carbone disponibles pour les micro-organismes. Les molécules d'acides humiques sont capables de former de grands agrégats sur lesquels se développent activement des colonies de micro-organismes. Ainsi, les humates intensifient considérablement l'activité de différents groupes de micro-organismes, avec lesquels la mobilisation des nutriments du sol et la transformation de la fertilité potentielle en fertilité effective sont étroitement liées.
En raison de l'augmentation du nombre de bactéries silicatées, le potassium échangeable absorbé par les plantes est constamment reconstitué.

Les humates augmentent le nombre de micro-organismes dans le sol qui décomposent les composés phosphorés minéraux et organiques peu solubles.

Les humates améliorent l'apport du sol en réserves d'azote digestible : le nombre de bactéries ammonifiantes est multiplié par trois à cinq dans certains cas, une multiplication par dix des bactéries ammonifiantes a été enregistrée ; le nombre de bactéries nitrifiantes augmente de 3 à 7 fois. En améliorant les conditions de vie des bactéries libres, leur capacité à fixer l’azote moléculaire de l’atmosphère est presque décuplé.

En conséquence, le sol est enrichi en nutriments disponibles. Lorsque la matière organique se décompose, une grande quantité d’acides organiques et de dioxyde de carbone se forme. Sous leur influence, les composés minéraux difficiles d'accès du phosphore, du calcium, du potassium et du magnésium se transforment en formes accessibles à la plante.

Propriétés protectrices des humates

L'effet complexe des humates sur le sol confère leurs propriétés protectrices.
Liaison irréversible des métaux lourds et des radionucléides. Cette propriété des humates est particulièrement importante dans des conditions de charge anthropique accrue sur les sols. Les composés de plomb, de mercure, d'arsenic, de nickel et de cadmium, libérés lors de la combustion du charbon, du fonctionnement des entreprises métallurgiques et des centrales électriques, pénètrent dans le sol depuis l'atmosphère sous forme de poussière et de cendres, ainsi qu'avec les gaz d'échappement des véhicules. Dans le même temps, le niveau de pollution radiologique a considérablement augmenté dans de nombreuses régions.
Lorsqu’ils sont introduits dans le sol, les humates fixent de manière irréversible les métaux lourds et les radionucléides. En conséquence, des complexes insolubles et sédentaires se forment, qui sont retirés du cycle des substances présentes dans le sol. Ainsi, les humates empêchent ces composés de pénétrer dans les plantes et, par conséquent, dans les produits agricoles.

Parallèlement à cela, l'activation de la microflore par les humates conduit à un enrichissement supplémentaire du sol en acides humiques. De ce fait, grâce au mécanisme décrit ci-dessus, le sol devient plus résistant à la pollution technogène.
Accélération de la décomposition des écotoxiques organiques. En activant l'activité des micro-organismes du sol, les humates contribuent à la décomposition accélérée des composés organiques toxiques formés lors de la combustion des combustibles, ainsi que des produits chimiques toxiques.
La composition à plusieurs composants des acides humiques leur permet d'absorber efficacement les composés organiques difficiles à atteindre, réduisant ainsi leur toxicité pour les plantes et les humains.

3.2 Effet des humates sur le développement général des plantes, des graines et du système racinaire

Intensification des processus physico-chimiques et biochimiques. Les humates augmentent l'activité de toutes les cellules végétales. En conséquence, l'énergie de la cellule augmente, les propriétés physicochimiques du protoplasme s'améliorent et le métabolisme, la photosynthèse et la respiration des plantes s'intensifient.

En conséquence, la division cellulaire s’accélère, ce qui signifie que la croissance globale de la plante s’améliore. Améliorer la nutrition des plantes. Grâce à l'utilisation d'humates, le système racinaire se développe activement, la nutrition des racines des plantes est améliorée ainsi que l'absorption de l'humidité. L'intensification de la nutrition des racines est facilitée par l'effet complexe des humates sur le sol. Une augmentation de la biomasse végétale et une activation du métabolisme entraînent une augmentation de la photosynthèse et une accumulation de glucides par les plantes.

Augmentation de la résistance des plantes. Les humates sont des activateurs non spécifiques système immunitaire. Grâce au traitement aux humates, la résistance des plantes à diverses maladies augmente considérablement. Le trempage des graines dans des solutions humates est extrêmement efficace pour prévenir les infections des graines et en particulier la pourriture des racines. Parallèlement à cela, lorsqu'elles sont traitées avec des humates, la résistance des plantes aux facteurs environnementaux défavorables augmente - températures extrêmes, engorgement, vents forts.

L'effet des humates sur les graines

Grâce au traitement avec des préparations à base de substances humiques, la résistance des graines aux maladies et aux dommages traumatiques augmente et les infections superficielles sont soulagées.

Lorsqu'elles sont traitées, les graines augmentent la capacité de germination, l'énergie de germination et stimulent la croissance et le développement des plants.
Ainsi, le traitement augmente la germination des graines et prévient le développement de maladies fongiques, notamment les infections des racines.

L'effet des humates sur le système racinaire

La perméabilité de la membrane des cellules racinaires augmente. En conséquence, la pénétration des nutriments et des microéléments de la solution du sol dans la plante s'améliore. En conséquence, les nutriments sont apportés principalement sous forme de complexes avec les humates.

Le développement du système racinaire s'améliore, l'ancrage des plantes dans le sol augmente, c'est-à-dire que les plantes deviennent plus résistantes aux vents forts, au lessivage dû aux fortes pluies et aux processus d'érosion.
Il est particulièrement efficace sur les cultures au système racinaire sous-développé : blé de printemps, orge, avoine, riz, sarrasin.

Le développement du système racinaire intensifie l'absorption d'humidité et d'oxygène par la plante, ainsi que la nutrition du sol.
En conséquence, la synthèse des acides aminés, des sucres, des vitamines et des acides organiques est améliorée dans le système racinaire. Le métabolisme entre les racines et le sol augmente. Les acides organiques sécrétés par les racines (carbonique, malique, etc.) affectent activement le sol, augmentant la disponibilité de nutriments et de micro-éléments.

4. Conclusion

Les substances humiques influencent sans aucun doute la croissance et le développement des plantes. La matière organique du sol constitue une source de nutriments pour les plantes. Les micro-organismes, qui décomposent les substances humiques, fournissent aux plantes des nutriments sous forme minérale.

Les substances humiques ont un impact significatif sur les propriétés complexes du sol, affectant ainsi indirectement le développement des plantes.

Les substances humiques, améliorant les propriétés physico-chimiques, chimiques et biologiques du sol, stimulent une croissance et un développement plus intensifs des plantes.

La fonction protectrice des substances humiques est également d'une grande importance à l'heure actuelle, en raison de l'augmentation intense de l'influence anthropique sur l'environnement en général, et sur le sol en particulier. Les substances humiques lient les substances toxiques et les radionucléides et contribuent ainsi à la production de produits respectueux de l'environnement.

Les substances humiques ont certainement un effet bénéfique tant sur le sol que sur les plantes.

Liste de la littérature utilisée.

1. Alexandrova L.N. Matière organique du sol et processus de sa transformation. L., Nauka, 1980,
2. Orlov D.S. Acides humiques des sols et théorie générale de l'humification. M. : Maison d'édition de l'Université d'État de Moscou, 1990.
3. Ponomareva V.V., Plotnikova T.A. Humus et formation du sol. L., Nauka, 1980,
4. Tyurin I.V. La matière organique du sol et son rôle dans la formation et la fertilité des sols. La doctrine de l'humus du sol. Selkhozgiz, 1967.
5. Tate R., III. Matière organique des sols. M. : Mir, 1991..
6. Khristeva L.A.. Effet stimulant de l'acide humique sur la croissance des plantes supérieures et la nature de ce phénomène. 1957.
7. Substances humiques dans la biosphère. Éd. D.S. Orlova. M. : Nauka, 1993.

laser d'irradiation d'orge de semence

La partie la plus importante et la plus efficace du traitement est le traitement chimique ou le traitement des semences.

Il y a encore 4 000 ans, dans l'Égypte et la Grèce anciennes, les graines étaient trempées dans du jus d'oignon ou conservées avec des aiguilles de cyprès.

Au Moyen Âge, avec le développement de l'alchimie et grâce à elle, les chimistes ont commencé à tremper les graines dans des sels minéraux et de potassium, du sulfate de cuivre et des sels d'arsenic. En Allemagne, les plus populaires étaient des moyens simples- conserver les graines dans de l'eau chaude ou dans une solution de fumier.

Au début du XVIe siècle, on remarqua que des graines tombées dans un naufrage eau de mer, produisent des cultures moins affectées par le charbon. Bien plus tard, il y a 300 ans, l'efficacité du traitement chimique des semences avant le semis a été scientifiquement prouvée lors des expériences du scientifique français Thiele, qui a étudié l'effet du traitement des graines avec du sel et de la chaux sur la propagation du charbon par les graines.

Au début du 19ème siècle, l'utilisation de préparations contenant de l'arsenic comme dangereuses pour la vie humaine était interdite, mais au début du 20ème siècle, ils ont commencé à utiliser des substances contenant du mercure, dont l'utilisation n'a été interdite qu'en 1982, et seulement en Europe occidentale.

Ce n'est que dans les années 60 du siècle dernier que des fongicides systémiques pour le prétraitement des semences ont été développés et que les pays industrialisés ont commencé à les utiliser activement. Depuis les années 90, des complexes d'insecticides et de fongicides modernes, très efficaces et relativement sûrs ont été utilisés.

Selon la technologie de traitement des semences, il en existe trois types : simple pansement, panoramique et encroûtant.

L'habillage standard est la méthode la plus courante et la plus traditionnelle de traitement des semences. Le plus souvent utilisé dans les fermes et les fermes, ainsi que dans la production de semences. N'augmente pas le poids des graines de plus de 2 %. Si la composition filmogène recouvre entièrement les graines, leur poids peut augmenter jusqu'à 20 %

Encroûtantes : les graines sont recouvertes de substances collantes pour garantir que les produits chimiques adhèrent à leur surface. Les graines traitées peuvent devenir 5 fois plus lourdes, mais leur forme ne change pas.

Pelletage - les substances recouvrent les graines d'une couche épaisse, augmentant leur poids jusqu'à 25 fois et changeant leur forme en sphérique ou elliptique. Le panoramique le plus « puissant » (granulation) rend les graines jusqu'à 100 fois plus lourdes.

Les préparations les plus utilisées pour traiter les graines de céréales sont Raxil, Premix, Vincit, Divident et Colfugo Super Color. Ce sont des fongicides systémiques qui tuent les spores de pierre, de charbon poussiéreux et dur, les nématodes, luttant efficacement contre la fusariose, la septoriose et la pourriture des racines. Ils sont produits sous forme de liquides, de poudres ou de suspensions concentrées et sont utilisés pour le traitement des graines dans des dispositifs spéciaux à raison de 0,5 à 2 kg pour 1 tonne de graines.

Dans les ménages privés et les exploitations agricoles, l'utilisation de produits chimiques puissants n'est pas toujours justifiée. Des quantités relativement faibles petites graines légume ou cultures ornementales, comme les soucis, les carottes ou les tomates, peuvent être traités avec des substances moins toxiques. Il est important non seulement et pas tant de détruire initialement toute l'infection sur les graines, mais également de former dans la plante, même au stade de l'embryon de graine, une résistance aux maladies, c'est-à-dire une immunité durable.

Au début de la germination, l'influence des stimulants de croissance est également utile, ce qui favorisera le développement d'un grand nombre de racines latérales chez les plantes, créant ainsi un système racinaire solide. Les stimulants de croissance des plantes qui pénètrent dans l’embryon avant le début de la germination provoquent un transport actif des nutriments vers les parties aériennes de la plante. Les graines traitées avec de telles préparations germent plus rapidement et leur taux de germination augmente. Les semis deviennent plus résistants non seulement aux maladies, mais également aux changements de température, au manque d'humidité et à d'autres conditions stressantes. Les conséquences à plus long terme d'un prétraitement approprié avec des préparations de pré-semis sont considérées comme une augmentation du rendement et une réduction du temps de maturation.

De nombreuses préparations pour le traitement des semences avant le semis sont créées sur une base humique. Il s'agit d'une solution aqueuse concentrée (jusqu'à 75 %) d'acides humiques et humates, de potassium et de sodium, saturée d'un complexe de substances minérales nécessaires à la plante, qui peut également être utilisée comme engrais. De telles préparations sont produites à base de tourbe, qui est son extrait aqueux.

Z.F. Rakhmankulova et ses co-auteurs ont étudié l'effet du traitement avant le semis des graines de blé (Triticum aestivum L.) avec 0,05 mm d'acide salicylique (SA) sur son contenu endogène et le rapport des formes libres et liées dans les pousses et les racines des semis. Au cours des deux semaines de croissance des plants, une diminution progressive de la teneur totale en SA dans les pousses a été observée ; aucun changement n'a été détecté dans les racines. Dans le même temps, il y a eu une redistribution des formes SA dans les pousses - une augmentation du niveau de forme conjuguée et une diminution de la forme libre. Le traitement des graines avant le semis avec du salicylate a entraîné une diminution de la teneur totale en SA endogène dans les pousses et les racines des plants. La teneur en SA libre a diminué le plus intensément dans les pousses et légèrement moins dans les racines. On a supposé que cette diminution était due à une violation de la biosynthèse du SA. Cela s'est accompagné d'une augmentation de la masse et de la longueur des pousses et surtout des racines, d'une stimulation de la respiration totale dans l'obscurité et d'une modification du rapport des voies respiratoires. Une augmentation de la proportion de la voie respiratoire du cytochrome a été observée dans les racines, et une voie alternative résistante au cyanure a été observée dans les pousses. Des changements dans le système antioxydant des plantes sont montrés. Le degré de peroxydation lipidique était plus prononcé dans les pousses. Sous l'influence du prétraitement SA, la teneur en MDA dans les pousses a augmenté de 2,5 fois, tandis que dans les racines, elle a diminué de 1,7 fois. Des données présentées, il s'ensuit que la nature et l'intensité de l'effet de l'AS exogène sur la croissance, le bilan énergétique et le statut antioxydant des plantes peuvent être associées à des modifications de son contenu dans les cellules et à une redistribution entre les formes libres et conjuguées de l'AS.

E.K. Dans des expériences de production, Eskov a étudié l'effet du traitement préalable au semis des graines de maïs avec des nanoparticules de fer sur l'intensification de la croissance et du développement, augmentant ainsi le rendement en masse verte et en grains de cette culture. En conséquence, les processus photosynthétiques se sont intensifiés. La teneur en Fe, Cu, Mn, Cd et Pb dans l'ontogenèse du maïs variait considérablement, mais l'adsorption de nanoparticules de Fe aux premiers stades du développement de la plante a influencé la diminution de la teneur de ces éléments chimiques dans le grain en cours de maturation, ce qui a été accompagné d'un changement dans ses propriétés biochimiques.

Ainsi, le traitement des graines avec des produits chimiques avant le semis est associé à des coûts de main-d'œuvre élevés et à une faible efficacité technologique du processus. De plus, l'utilisation de pesticides pour désinfecter les graines nuit gravement à l'environnement.