Influence des produits chimiques sur la croissance et le développement des plantes. L'influence de diverses substances sur la croissance et le développement des plantes L'influence des produits chimiques sur les plantes

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L'importance des plantes vertes dans la nature est grande, elles soignent l'air, l'enrichissent en oxygène nécessaire à la respiration de tous les êtres vivants et le purifient du dioxyde de carbone. Pour que les plantes poussent et se développent normalement, des conditions environnementales favorables sont nécessaires. Les conditions nécessaires sont la chaleur, l'air, l'eau, la nourriture, la lumière. En raison de la pollution de l'environnement, des composés nocifs pénètrent dans le sol et en sont absorbés par les racines, ce qui affecte négativement l'état et la croissance des représentants de la flore. Considérez l'influence de certains facteurs sur la croissance des plantes sous l'influence de produits chimiques.

L'un des types les plus dangereux de pollution chimique de l'environnement naturel est la pollution par les métaux lourds, notamment le fer, le zinc, le nickel, le plomb, le cuivre et le chrome. De nombreux métaux lourds, tels que le fer, le cuivre, le zinc, le molybdène, sont impliqués dans les processus biologiques et, dans certaines quantités, sont des microéléments nécessaires au fonctionnement des plantes, des animaux et des humains. D'autre part, les métaux lourds et leurs composés peuvent avoir un effet nocif sur le corps humain, ils peuvent s'accumuler dans les tissus, provoquant un certain nombre de maladies. Les métaux sans rôle utile dans les processus biologiques, tels que le plomb et le mercure, sont définis comme des métaux toxiques.

Parmi les différents polluants, les métaux lourds (dont le mercure, le plomb, le cadmium, le zinc) et leurs composés se distinguent par leur prévalence, leur toxicité élevée, beaucoup d'entre eux ont également la capacité de s'accumuler dans les organismes vivants. Ils sont largement utilisés dans diverses productions industrielles, par conséquent, malgré les mesures de purification, la teneur en composés de métaux lourds dans les eaux usées industrielles est assez élevée. Ils pénètrent également dans l'environnement avec les eaux usées domestiques, avec la fumée et la poussière des 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.

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MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION DE LA RÉPUBLIQUE DU BÉLARUS

établissement d'enseignement

"ÉTAT DE MOZYR

UNIVERSITÉ PÉDAGOGIQUE eux. IP CHAMYAKINE"

DÉPARTEMENT DE BIOLOGIE

DEPARTEMENT DE LA GESTION DE LA NATURE ET DE LA PROTECTION DE LA NATURE

Cours par discipline

"physiologie des plantes"

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

Exécuteur:

Bogdanovitch Vladimir Grigorievitch

MOZYR 2011

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

RÉFÉRENCES

INTRODUCTION

minéral végétal

Nutrition minérale des plantes - un ensemble de processus d'absorption, de mouvement et d'assimilation par les plantes d'éléments chimiques obtenus à partir 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 constituant des acides aminés, les blocs de construction qui composent les protéines. L'azote est également présent 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 des huiles essentielles.

Le potassium est concentré dans les jeunes organes riches en plasma, ainsi que dans les organes d'accumulation de substances de réserve - graines, tubercules, joue probablement le rôle de neutralisant de la réaction acide de la sève cellulaire et est impliqué dans la turgescence.

Le magnésium se trouve dans la plante au même endroit que le potassium et, en plus, fait 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 et la protège des effets toxiques de divers sels, et participe à la formation de membranes mécaniques.

En plus de ces éléments vitaux, le chlorure de sodium, le manganèse, le fer, le fluor, l'iode, le brome, le zinc, le cobalt, qui stimulent la croissance des plantes, ont une importance certaine.

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

1. Étudier le matériel sur les principaux types de minéraux et leur effet sur la croissance et le développement des plantes.

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

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

CHAPITRE 1. REVUE DE LA LITTÉRATURE

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

Parmi ces principaux nutriments, 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 donnés entre parenthèses, car ils sont nécessaires car toutes les plantes supérieures n'ont pas encore été établies. Le sodium est absorbé en quantités relativement élevées par certaines espèces de la famille. Chenopodiaceae (Chenopodiaceae), en particulier les betteraves, ainsi que les espèces adaptées aux conditions de salinité, et dans ce cas est nécessaire. Il en est de même pour le silicium, que l'on trouve en quantité particulièrement importante dans la paille des céréales ; pour le riz, c'est 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 tous ensemble - 95%. Les 5% restants sont des substances de cendres : P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na, etc. La composition minérale des plantes est généralement jugée par l'analyse des cendres restant après combustion de la matière organique des plantes. . La teneur en éléments minéraux (ou leurs oxydes) dans une plante est généralement exprimée en pourcentage de la masse de matière sèche ou en pourcentage de la masse de cendres. Les substances de cendres énumérées ci-dessus sont classées comme macronutriments.

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 de l'un ou l'autre élément dans les tissus végétaux n'est pas constante et peut changer considérablement sous l'influence de facteurs environnementaux. Par exemple, Al, Ni, F et d'autres peuvent s'accumuler dans les plantes à 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, à propos desquels les groupes de plantes natriophiles, calciophiles (la plupart des légumineuses, y compris les haricots, les haricots, trèfle), phobes calciques (lupin, barbu, oseille, etc.). Ces spécificités tiennent à la nature des sols dans les lieux d'origine et d'habitat des espèces, à un certain rôle génétiquement fixé que ces éléments jouent dans le métabolisme des plantes.

Les feuilles sont les plus riches en éléments minéraux, dont les cendres peuvent représenter de 2 à 15 % de la masse 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 supporte pas la respiration et la combustion. Par conséquent, il s'appelait azote, ce qui signifie "non-vie". Cependant, l'azote fait partie des protéines, des acides nucléiques et de nombreuses substances organiques vitales. L'élimination du manque de certains composés azotés irremplaçables - acides aminés, vitamines, etc. - est le problème le plus aigu des programmes alimentaires de l'humanité.

L'azote est l'un des éléments les plus répandus 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 représente 75,6 % de l'air en masse. Selon les calculs, les réserves de N 2 dans l'atmosphère sont estimées à 4 * 10 15 tonnes.Une colonne d'air sur 1 m 2 de la surface terrestre contient 8 tonnes d'azote. Cependant, l'azote moléculaire en tant que tel n'est pas assimilé par les plantes supérieures et ne peut être transformé en une forme qui leur est accessible que par l'activité de microorganismes fixateurs d'azote.

Les réserves d'azote lié 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 le sol est directement disponible pour les plantes. 1 hectare de chernozem arable ne contient en moyenne pas plus de 200 kg d'azote disponible pour les plantes, et sur les podzols, sa quantité est 3 à 4 fois moindre. Cet azote est présent principalement sous forme d'ions NH 4 + - et NO 3 -.

micro-organismes 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, les hétérotrophes, ont besoin d'une source de nutrition glucidique et sont donc souvent associés à des micro-organismes capables de dégrader la cellulose et d'autres polysaccharides. Les bactéries des genres Azotobacter et Beijerinckia se déposent généralement à la surface des racines des plantes supérieures. De telles associations s'expliquent par le fait que les bactéries utilisent les produits sécrétés par les racines dans la rhizosphère comme source de carbone.

Récemment, une grande attention a été accordée aux cyanobactéries, en particulier Tolypothrix tenius. En enrichir les rizières, on augmente le rendement en riz de 20 % en moyenne. En général, la valeur 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 quelques kilogrammes d'azote pour 1 ha, mais dans des conditions de sol favorables (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. Actuellement, il existe environ 190 espèces végétales de différentes familles capables d'assimiler l'azote en symbiose. Il s'agit notamment de certains arbres et arbustes : aulne, cere, meunier, argousier, etc. Les nodules poussant sur les racines de l'aulne et de quelques autres non-légumineuses sont habitées par des actinomycètes du genre Frankia.

Les bactéries nodulaires du genre Rhizobium, vivant en symbiose avec les légumineuses et fixant en moyenne 100 à 400 kg N/ha par an, sont du plus grand intérêt pour l'agriculture. Parmi les légumineuses, la luzerne peut accumuler jusqu'à 500-600 kg N/ha par an, le trèfle - 250-300, le lupin - 150, les haricots fourragers, les pois, les haricots - 50-60 kg N/ha. En raison des résidus de culture et des engrais verts, ces plantes enrichissent considérablement le sol en azote.

Les réserves d'azote dans le sol peuvent être reconstituées de différentes manières. Lors de la culture de cultures agricoles, une grande attention est accordée à l'application d'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 se minéraliser et de se transformer en NH 4 + ou NO 3 - azote organique des résidus végétaux et animaux non assimilables par les plantes et de l'azote de l'humus, qui représente l'essentiel de l'azote du sol.

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 aussi par la perte d'azote dans le processus de dénitrification effectué par des micro-organismes anaérobies capables de réduire l'ion NO 3 en N 2 gazeux. Ce processus est particulièrement intense dans les sols humides, inondés et mal aérés, en particulier dans les rizières.

Ainsi, l'azote est un élément très labile circulant entre l'atmosphère, le sol et les organismes vivants.

1.3 Phosphore

Le phosphore, comme l'azote, est un nutriment essentiel pour les 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 est de 0,2 à 1,3 % de la masse sèche de la plante.

Formes de composés phosphorés disponibles pour les plantes

Les réserves de phosphore dans la couche arable du sol sont relativement faibles, environ 2,3 à 4,4 t / ha (en termes de P 2 O 5). De cette quantité, 2/3 tombent sur les sels minéraux de l'acide orthophosphorique (H 3 PO 4), et 1/3 - sur les 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 dans la couche arable est l'altération de la roche formant le sol, où il se trouve 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 difficilement assimilables par les plantes. Les sels disubstitués et surtout monosubstitués de calcium et de magnésium, en particulier les sels de cations monovalents et d'acide phosphorique 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'assimiler certaines formes organiques de phosphore (phosphates de sucre, phytine). La concentration de phosphore dans la solution du sol est faible (0,1 - 1 mg / l). Le phosphore des résidus organiques et de l'humus est minéralisé par les micro-organismes du sol et la majeure partie est convertie en sels peu solubles. Les plantes en tirent du phosphore, ce qui le rend plus mobile. Ceci est réalisé grâce à la libération d'acides organiques par les racines, qui chélatent les cations divalents et acidifient la rhizosphère, facilitant la transition de HPO 4 3-> HPO 4 2-> HP0 4 - . Certaines cultures absorbent bien les phosphates peu solubles (lupin, sarrasin, pois). Cette capacité chez les 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 phosphates de sucre, des nucléotides impliqués dans le métabolisme énergétique (ATP, NAD+, etc.), 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 éther à haute énergie du phosphore (C--O ~ P) ou de liaisons pyrophosphates dans les nucléoside di-, nucléoside triphosphates et polyphosphates que l'énergie est stocké dans une cellule vivante. Ces liaisons ont une énergie libre d'hydrolyse standard élevée (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). C'est un moyen tellement universel de stocker et d'utiliser l'énergie que presque toutes les voies métaboliques impliquent certains esters phosphoriques 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 les acides nucléiques, le phosphore forme des ponts entre les nucléosides, les unissant 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 de manière polaire, avec leurs extrémités phosphate vers l'extérieur, et le noyau lipophile de la molécule est fermement maintenu dans la bicouche lipidique, stabilisant la membrane.

Une autre fonction unique du phosphore est sa participation à la phosphorylation des protéines cellulaires par les 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 d'ARN et de protéines, la division cellulaire, la différenciation cellulaire et bien d'autres.

La principale forme de réserve de phosphore dans les plantes est la phytine - le sel de calcium et de magnésium de l'acide phosphorique d'inositol (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 le long du phloème vers d'autres parties de la plante, en particulier vers les cônes de croissance et les fruits en développement. Une sortie similaire de phosphore se produit à partir des feuilles vieillissantes.

Le soufre est l'un des principaux éléments nutritifs nécessaires à la vie végétale. Il y pénètre 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.

Le soufre se trouve dans le sol sous des formes inorganiques et organiques. Dans la plupart des sols, le soufre organique des restes de plantes et d'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 être sous forme de sels de CaSO 4 , MgSO 4 , Na 2 SO 4 dans la solution du sol sous forme ionique ou adsorbé 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 dans les 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 s'effectue en co-transport 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 perçus.

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 des sulfates qui s'y déroulent 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 sulfaté des racines, éventuellement sous forme de CaSO 4 ou sulfate métabolique, qui est 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 transférée avec le courant de transpiration vers les jeunes organes en croissance, où elle est intensément incluse dans le métabolisme et perd sa mobilité.

À partir des feuilles, le sulfate et les formes réduites de soufre (acides aminés contenant du soufre, glutathion) peuvent se déplacer le long du phloème à la fois acropète et basipète vers les parties en croissance des plantes et les organes de stockage. Dans les graines, le soufre se présente principalement sous une forme organique et, au cours de leur germination, il se transforme partiellement en une forme oxydée. La réduction du sulfate et la synthèse d'acides aminés soufrés et de protéines sont observées au cours de la maturation des graines.

La proportion de sulfate dans le bilan total de soufre dans les tissus peut aller de 10 à 50 % ou plus. Elle est minime chez les jeunes feuilles et augmente fortement avec leur vieillissement en raison de l'intensification des processus de dégradation des protéines soufrées.

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

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 soutiennent 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, les cendres ont été la principale source de potassium, ce qui se reflète dans le nom de l'élément (le potassium vient du mot potasses - cendres de creuset). La teneur en potassium dans la cellule est 100 à 1000 fois supérieure à son niveau dans le milieu extérieur. Il est beaucoup plus présent dans les tissus que les autres cations.

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

La meilleure source de nutrition sont les sels de potassium solubles (0,5 - 2% des réserves brutes dans le sol). Au fur et à mesure que les formes mobiles du potassium sont consommées, 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 jeunes tissus en croissance caractérisés par un haut niveau de 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 aux jeunes feuilles est facilité par le sodium, qui peut le remplacer dans les tissus des plantes qui ont cessé de croître.

Dans les cellules végétales, environ 80 % du potassium est contenu dans les vacuoles. Il constitue l'essentiel des cations de la sève cellulaire. Par conséquent, le potassium peut être lessivé des plantes par les pluies, en particulier des vieilles feuilles. Pendant la privation de potassium, la structure lamellaire-granulaire des chloroplastes est perturbée et les structures membranaires des mitochondries sont désorganisées. Jusqu'à 20% du potassium de la cellule est adsorbé sur les colloïdes du cytoplasme. À la lumière, la force de liaison du potassium avec les colloïdes est plus élevée que dans l'obscurité. La nuit, même la libération de potassium par le système racinaire des plantes peut être observée.

Le potassium contribue au maintien de l'état d'hydratation des colloïdes du cytoplasme, régulant sa 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 pour l'absorption et le transport de l'eau dans toute la plante. Les calculs montrent que le travail du "moteur inférieur", c'est-à-dire la pression racinaire, est de 3/4 en raison de la présence d'ions potassium dans la sève. Le potassium joue un rôle important dans le processus d'ouverture et de fermeture des stomates. À la lumière, dans les vacuoles des cellules de garde des stomates, la concentration en 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 dans la cellule. C'est probablement pourquoi c'est le potassium qui crée l'asymétrie ionique et la différence de potentiels électriques entre la cellule et l'environnement (potentiel de membrane).

Le potassium est l'un des cations - activateurs des systèmes enzymatiques. Actuellement, plus de 60 enzymes sont connues pour être 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 des groupements 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 pectiniques dans la paroi cellulaire des plantes augmente. En conséquence, la résistance de la paille de céréales à la verse augmente et la qualité de la fibre s'améliore dans le lin et le chanvre. Un apport suffisant de potassium aux plantes augmente leur résistance aux maladies fongiques et bactériennes.

1.6 Calcium

La teneur totale en calcium dans différentes espèces végétales est de 5 à 30 mg pour 1 g de poids sec. Les plantes vis-à-vis du calcium sont divisées en trois groupes : les calciophiles, les calciophobes et les espèces neutres. Beaucoup de calcium contient des légumineuses, du sarrasin, du tournesol, des pommes de terre, du chou, du chanvre, beaucoup moins - des céréales, du lin, de la betterave à sucre. Dans les tissus des plantes dicotylédones, cet élément est généralement plus important que chez les monocotylédones.

Le calcium s'accumule dans les vieux organes et tissus. Cela est dû au fait que son transport s'effectue à travers le xylème et que sa réutilisation 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 gênent 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 plus faible que dans 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 à travers elles et les phénomènes bioélectriques, sur le réarrangement 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 NADP-dépendante), b 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 affecter 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 des membranes. 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 racinaire est occupée par le calcium et en partie par H+. Cela indique l'implication 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 ion d'équilibre lors de la création d'un équilibre physiologique de 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 famine prononcée en calcium est rare, par exemple avec une forte acidité ou une salinité des sols, sur des tourbières, avec une violation du développement du système racinaire, 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. Dans les plantes supérieures, sa teneur moyenne en poids sec est de 0,02 à 3,1%, dans les algues de 3,0 à 3,5%. Surtout beaucoup dans les plantes de jours courts - maïs, millet, sorgho, chanvre, ainsi que pommes de terre, betteraves, tabac et légumineuses. 1 kg de feuilles fraîches contient 300 à 800 mg de magnésium, dont 30 à 80 mg (soit 1/10 partie) font partie de la chlorophylle. Il y a surtout beaucoup de magnésium dans les cellules jeunes et les tissus en croissance, ainsi que dans les organes génératifs et les tissus de stockage. Dans les caryopses, le magnésium s'accumule dans l'embryon, où son niveau est plusieurs fois supérieur au contenu de l'endosperme et de la peau (pour le maïs, respectivement, 1,6, 0,04 et 0,19 % en poids sec).

L'accumulation du magnésium dans les tissus jeunes est facilitée par sa mobilité relativement élevée dans les plantes, ce qui conduit à son utilisation secondaire (réutilisation) à partir des tissus vieillissants. Cependant, le degré de réutilisation du magnésium est bien inférieur à celui de l'azote, du phosphore et du potassium. La mobilité facile du magnésium s'explique par le fait qu'environ 70% de ce cation dans la plante est associé à des anions d'acides organiques et inorganiques. Le mouvement du magnésium s'effectue à la fois dans le xylème et dans 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 macromoléculaires. Dans les graines (embryon, coque), l'essentiel du magnésium entre dans la composition de 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 direct des chlorophylles.

À la lumière, les ions magnésium sont libérés de la cavité des thylakoïdes dans le stroma du chloroplaste. Une augmentation de la concentration de magnésium dans le stroma active la RDF-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 affecter directement la conformation de l'enzyme, ainsi que fournir des conditions optimales pour son fonctionnement en affectant le pH du cytoplasme en tant que contre-ion de proton. Les ions potassium peuvent agir de manière similaire. Le magnésium active un certain nombre de réactions de transfert d'électrons lors de la photophosphorylation : réduction du NADP+, le taux de la réaction de Hill, il est nécessaire au transfert des électrons du PS II vers le PS I.

L'action du magnésium sur d'autres domaines du métabolisme est le plus souvent associée 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 des enzymes par le magnésium (à concentration optimale) est plus élevée que par le manganèse.

Le magnésium est essentiel pour de nombreuses enzymes de la glycolyse et du cycle de Krebs. Dans les mitochondries, avec sa déficience, on observe une diminution du nombre, une violation de la forme et, finalement, la disparition des crêtes. Neuf des douze réactions de glycolyse nécessitent la participation d'activateurs métalliques 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, participe à la formation d'une certaine structure spatiale des acides nucléiques.

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

Les plantes manquent de magnésium principalement sur les sols sablonneux. Les sols podzoliques sont pauvres en magnésium et en calcium, les sérozems sont riches ; les chernozems occupent une position intermédiaire. Magnésium soluble dans l'eau et échangeable dans le sol 3--10%. Le complexe absorbant du sol contient le plus d'ions calcium, le magnésium vient en deuxième position. Les plantes manquent de magnésium dans les cas où il contient moins de 2 mg par 100 g de sol. Avec une diminution du pH de la solution du sol, le magnésium pénètre dans les plantes en plus petites quantités.

CHAPITRE 2. MATERIELS ET METHODES DE RECHERCHE

2.1 Méthodes de dosage des minéraux

La détermination de la teneur de tout élément chimique dans une plante comprend, en tant que 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 - les cendres sèches et humides. Dans les deux cas, la procédure assure la minéralisation de tous les éléments, c'est-à-dire leur transformation en une forme soluble dans l'un ou l'autre solvant inorganique.

L'incinération humide est la principale méthode de décomposition des composés organiques d'azote et de phosphore et, dans certains cas, elle est plus fiable pour la détermination de nombreux autres éléments. Lors de la détermination du bore, seule la cendre sèche peut être utilisée, car la plupart des composés de bore se volatilisent avec l'eau et la vapeur d'acide.

La méthode d'incinération sèche est applicable à l'analyse de la teneur de presque tous les macro et microéléments du matériel biologique. Habituellement, l'incinération sèche des échantillons de plantes est effectuée dans un four à moufle électrique 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 les creusets en verre réfractaire ou en porcelaine 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 doser peu solubles dans l'acide chlorhydrique. Des oxydes peuvent être formés par réaction avec le matériau à partir duquel les creusets sont fabriqués.

2.2 Analyse microchimique des cendres

Matériaux et équipements : cendres obtenues en brûlant des feuilles, des graines, du bois ; Solutions HCl et NH 3 à 10 %, 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 % H 2 solution 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 rincer l'eau.

Information brève:

Lorsque les tissus sont brûlés, les éléments organogènes (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 une feuille - jusqu'à 10-15%, dans les graines - environ 3%, dans le bois - environ 1%. La majeure partie de la cendre se trouve dans des tissus vivants et fonctionnant activement, par exemple dans le mésophylle de la feuille. Ses cellules contiennent de la chlorophylle et de nombreuses enzymes, dont des éléments tels que le magnésium, le fer, le cuivre, etc. En raison de la forte activité métabolique des tissus vivants, elles contiennent également une quantité importante de potassium, de phosphore et d'autres éléments. La teneur en cendres dépend de la composition du sol sur lequel la plante pousse, de son âge et de sa nature biologique. Les organes végétaux diffèrent non seulement par la composition quantitative mais aussi qualitative des cendres.

La méthode microchimique permet de détecter un certain nombre d'éléments dans les cendres des plantes. La méthode est basée sur la capacité de certains réactifs, lorsqu'ils interagissent avec des éléments de cendres, à donner des composés qui diffèrent par une couleur ou une forme spécifique de cristaux.

Processus de travail

Une partie de la matière séchée (copeaux de bois, feuilles et graines broyées) est placée dans un creuset, additionnée d'un peu d'alcool et incendiée. Répétez la procédure 2-3 fois. Ensuite, transférez le creuset sur une cuisinière électrique et allumez-le 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 cendre dans le tube à essai avec une spatule en verre, le remplir de 4 ml de HCl à 10% et le secouer 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, avec une tige de verre, déposer une petite goutte d'extrait de cendre sur une lame de verre propre, ensuite, à une distance de 10 mm, une goutte de réactif et utiliser un bâton pour relier deux gouttes avec un cavalier. (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 de petits cristaux atypiques se forment en raison d'une cristallisation rapide; de plus, lorsque la goutte sèche, des cristaux des sels initiaux 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 lamelle. Après chaque réaction, la tige de verre doit être rincée à l'eau et essuyée avec du papier filtre.

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

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

En conséquence, le gypse se forme sous la forme de cristaux en forme d'aiguille séparés ou groupés.

Lorsque le 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 se déroule selon l'équation :

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

Le sel de phosphore-ammoniac-magnésie se forme sous la forme de cristaux plats incolores en forme de rectangles, d'ailes, de calottes.

La détection du phosphore est réalisée à l'aide de molybdate d'ammonium à 1 % dans 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 de couleur jaune-vert.

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

4FeCl3 + 3K4 > Fe43 + 12KCl.

CHAPITRE 3. LES RESULTATS DE LA RECHERCHE ET LEUR ANALYSE

3.1 Symptômes de carence en minéraux

Le manque de minéraux provoque des changements dans les processus biochimiques et physiologiques, à la suite desquels 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 de carence visibles. Le résultat le plus important d'un manque de minéraux est une croissance réduite. Cependant, l'effet le plus notable est le jaunissement des feuilles, causé par une diminution de la biosynthèse de la chlorophylle. Les feuilles semblent particulièrement sensibles aux carences. En l'absence de minéraux, leur taille diminue, la forme ou la structure change, la couleur pâlit et parfois même des zones mortes se forment aux extrémités, sur les bords ou entre les nervures principales. Dans certains cas, les feuilles sont rassemblées en grappes ou en rosettes, et les aiguilles de pin ne se séparent parfois pas et forment des "aiguilles fusionnées". Un symptôme courant d'un certain type de carence en minéraux chez les plantes herbacées est la suppression de la croissance des tiges et la croissance réduite du limbe des feuilles, entraînant des rosettes de petites feuilles, souvent avec un réseau de plaques chlorotiques. Les symptômes visibles de carence en divers éléments sont si caractéristiques que des observateurs expérimentés peuvent identifier la carence par l'apparence des feuilles.

Parfois, avec un manque de minéraux, les arbres forment des quantités excessives de gomme. Ce phénomène est appelé homosis. La sécrétion de résine autour des bourgeons est caractéristique des pins d'Australie carencés en zinc. La gomme se trouve également sur l'écorce des arbres fruitiers souffrant de dépérissement dû à un manque de cuivre. Une carence sévère provoque souvent la mort des feuilles, des pousses et d'autres parties, c'est-à-dire que les symptômes décrits comme le dépérissement se développent. La mort des pousses causée par un manque de 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 une apparence touffue et rabougrie. Le manque de bore provoque le dessèchement des points de croissance apicaux et éventuellement la mort du cambium chez les agrumes et les pins, la mort du phloème et la décomposition physiologique des fruits chez d'autres espèces. Le manque d'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 avec un manque d'une grande variété d'éléments est la chlorose, résultant d'une violation de la biosynthèse de la chlorophylle. La nature, le degré et la sévérité de la chlorose des feuilles jeunes et âgées 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 une carence en minéraux, mais aussi par une variété d'autres facteurs environnementaux défavorables, y compris trop ou pas assez d'eau, des températures défavorables, des substances toxiques (comme 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 différentes couleurs: des albinos, complètement dépourvus de chlorophylle, aux semis verdâtres ou aux semis avec diverses rayures et taches foliaires.

Sur la base des nombreux facteurs à l'origine de la chlorose, on peut 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 chlorose les plus courants et qui perturbe le plus le développement des plantes est celui que l'on retrouve chez un grand nombre d'arbres fruitiers, ornementaux et forestiers poussant sur des sols alcalins et calcaires. Elle est généralement causée par l'inaccessibilité du fer à des valeurs de pH élevées, mais parfois la cause est une carence en manganèse.

Dans la chlorose des angiospermes, les nervures moyennes et plus petites des feuilles restent vertes et les zones entre les nervures deviennent vert pâle, jaunes ou même blanches. Habituellement, les feuilles les plus jeunes sont les plus touchées par la chlorose. Chez les conifères, les jeunes aiguilles deviennent vert pâle ou jaune, et avec une grande carence, les aiguilles peuvent brunir et tomber.

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

3.2 Effet physiologique de la carence minérale

Les effets morphologiques visibles ou les symptômes d'une carence minérale sont le résultat de changements dans divers processus biochimiques ou physiologiques internes. Cependant, en raison des relations complexes entre eux, il peut être difficile de déterminer comment la carence d'un élément particulier 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 aggrave l'approvisionnement des processus de croissance en glucides. En conséquence, une nouvelle diminution 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 marquée de la photosynthèse, mais l'effet d'un manque d'autres éléments n'est pas aussi clair.

Le manque de minéraux réduit à la fois la biosynthèse des glucides et leur mouvement vers les tissus en croissance. Une carence affecte 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 supprimé. Cet effet est prononcé chez les arbres déficients en bore avec nécrose du phloème. À la suite d'une diminution de la quantité de glucides disponibles, le taux de croissance des tissus dans une partie de l'arbre est réduit, 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 réserve, la formation de graines est réduite. L'application abondante d'engrais azoté a entraîné une augmentation significative du processus de formation des graines chez les hêtres et les 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 la fécondation. Si les arbres ne manquent pas de minéraux, l'application de grandes quantités d'engrais azotés peut réduire la formation de fruits et de graines grâce à la stimulation de la croissance végétative.

3.3 Excès de minéraux

Les sols forestiers ont rarement un excès de nutriments minéraux, mais une fertilisation abondante des vergers et des pépinières entraîne parfois des concentrations de sel suffisamment élevées pour causer des dommages. Il existe également de vastes zones de terres arides où la plupart des espèces végétales ne peuvent pas exister en raison de la forte teneur en sel. L'irrigation avec de l'eau contenant beaucoup de sel cause également des dommages. Cela est dû à une augmentation de la pression osmotique, à des changements de pH défavorables pour les plantes, à un déséquilibre de divers ions ou à 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 des feuilles et entraîne des lésions tissulaires dues au dessèchement les jours où le vent et les températures élevées provoquent une forte transpiration. Avec une déshydratation plus longue et plus profonde, les stomates se ferment également, empêchant la photosynthèse. Des concentrations élevées de sel 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 par l'application de fortes concentrations d'engrais liquides.

L'effet néfaste d'une fertilisation excessive dépend du type de plante, 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 les arbustes n'ont pas le temps d'acquérir une résistance au froid avant le gel. Une fertilisation excessive stimule parfois la formation d'un grand nombre de branches, de fleurs et de fruits sur les vieux arbres. D'autres types de réponse des plantes à une fertilisation excessive comprennent la fasciation ou l'aplatissement des tiges et la nécrose de l'écorce interne. Sur les semis, l'effet indésirable de l'excès d'engrais se manifeste sous la forme d'une croissance apicale excessive, entraînant de faibles valeurs du rapport entre les parties souterraines et aériennes, ce qui fait que les plantes ne s'enracinent souvent pas bien après la transplantation.

L'utilisation de quantités excessives d'engrais est un gaspillage d'un point de vue économique. Il est également indésirable pour l'environnement, car l'excédent peut être lessivé et se retrouver dans les plans d'eau ou les eaux souterraines. Le lessivage de l'excès d'azote, généralement sous forme de nitrate, revêt une importance particulière, mais le problème de la pollution de l'environnement peut également 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 des feuilles à petites feuilles sont observées. Dans le même temps, la ramification des racines diminue, mais le rapport entre la masse des racines et la partie aérienne peut augmenter. L'une des premières manifestations de la carence en azote est la couleur vert pâle des feuilles, causée par un affaiblissement de la synthèse de la chlorophylle. Une privation prolongée d'azote conduit à l'hydrolyse des protéines et à la destruction de la chlorophylle, principalement dans les feuilles inférieures et les plus âgées, et à la sortie 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 avec une carence prononcée en azote, une nécrose, un dessèchement et la mort des tissus peuvent survenir. La privation d'azote entraîne une réduction de la période de croissance végétative et un mûrissement plus précoce des graines.

3.5 Carence en phosphore

Un symptôme externe de carence en phosphore est une couleur vert bleuté des feuilles, souvent avec une teinte violette ou bronze (preuve d'un retard de synthèse des protéines et d'une accumulation de sucres). Les feuilles deviennent plus petites et plus étroites. La croissance des plantes est suspendue, la maturation de la récolte est retardée.

Avec une carence en phosphore, le taux d'absorption d'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 privation 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 dans les premiers stades de croissance et de développement. La nutrition normale en phosphore dans une période ultérieure accélère le développement des plantes (par opposition à l'azote), ce qui dans les régions du sud réduit la probabilité qu'elles tombent sous la sécheresse et dans le nord sous le gel.

3.6 Carence en soufre

Un apport insuffisant de soufre aux plantes inhibe la synthèse des acides aminés et des protéines contenant du soufre, réduit la photosynthèse et le taux de croissance des plantes, en particulier les 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 pas compenser l'apport insuffisant de soufre aux plantes par les racines.

3.7 Carence en potassium

Avec un manque de potassium, le jaunissement des feuilles commence de bas en haut - de vieux à jeune. Les feuilles jaunissent sur les bords. À l'avenir, leurs bords et leurs sommets deviennent de couleur brune, parfois avec des taches rouges "rouillées" ; il y a une mort et une destruction de ces sites. Les feuilles semblent brûlées. L'apport de potassium est particulièrement important pour les jeunes organes et tissus en pleine croissance. Par conséquent, pendant la privation 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'étirement cellulaires sont inhibés. À la suite du raccourcissement des entre-nœuds, des formes de rosettes de plantes peuvent se former. Le manque de 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) des résidus organiques. La transformation des résidus organiques en substances humiques s'appelle le processus d'humification. Elle se produit en dehors des organismes vivants, à la fois avec leur participation et par des réactions purement chimiques d'oxydation, de réduction, d'hydrolyse, de condensation, etc.

Contrairement à une cellule vivante, dans laquelle la synthèse de biopolymères est réalisée conformément au code génétique, il n'y a pas de programme défini dans le processus d'humification, de sorte que tous les 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 poursuit presque en continu.

Les substances humiques constituent un groupe spécifique de substances de couleur foncée à haut poids moléculaire formées lors de la décomposition des résidus organiques dans le sol en synthétisant les tissus végétaux et animaux morts à partir de la décomposition et des produits de décomposition. La quantité de carbone liée dans les acides humiques des sols, de la tourbe, du charbon est presque quatre fois supérieure à la quantité de carbone liée dans la matière organique de toutes les plantes et animaux du globe. Mais les substances humiques ne sont pas seulement des déchets des processus de la vie, ce sont des produits naturels et les plus importants de l'évolution conjointe des substances minérales et de la flore de la Terre.

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

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

Récemment, de nouvelles directions de 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 sont capables d'avoir un effet hormonal sur la plante, stimulant ainsi sa croissance et son développement.

1. Fonctions biosphériques des substances humiques affectant le développement des plantes

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

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

Le transport- formation de composés organo-minéraux 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, l'échange cationique, le tamponnement et les processus 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 permet d'augmenter les rendements et la qualité requise des produits agricoles. Il est particulièrement important de souligner l'effet positif de l'action 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 modifient la perméabilité des membranes cellulaires, augmentent l'activité des enzymes, stimulent les processus de respiration, la synthèse des protéines et des glucides. Ils augmentent la teneur en chlorophylle et la productivité de la photosynthèse, ce qui crée à son tour les conditions préalables à l'obtention de produits respectueux de l'environnement.

Dans l'utilisation agricole de la terre, un renouvellement constant de l'humus dans le sol est nécessaire pour maintenir la concentration requise de substances humiques.

Jusqu'à présent, cette reconstitution s'est effectuée principalement par l'introduction de composts, de fumier et de tourbe. Cependant, étant donné que leur teneur en substances humiques propres est relativement faible, leurs taux d'application sont très élevés. Cela augmente les coûts de transport et autres coûts de production, qui sont plusieurs fois plus élevés que le coût de l'engrais lui-même. 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 10-20%. Bien sûr, il est nécessaire d'utiliser des variétés à haut rendement, des méthodes agro- et phytotechniques efficaces, des engrais, mais il n'est plus possible de se passer des régulateurs de croissance des plantes, qui à la fin du XXe siècle ne jouent pas un rôle moins important que pesticides et engrais.

2. Influence du niveau de teneur en humus du sol sur le rendement des plantes agricoles

Les sols riches en humus se caractérisent par une teneur plus élevée en substances physiologiquement actives. L'humus active les processus biochimiques et physiologiques, augmente le métabolisme et le niveau d'énergie global des processus dans le corps de la plante, favorise une augmentation de l'apport en nutriments, ce qui s'accompagne d'une augmentation du rendement et d'une amélioration de sa qualité.

Du matériel expérimental a été accumulé dans la littérature, montrant une étroite dépendance du rendement au niveau de la 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 sur les sciences du sol et l'agrochimie (BelNIIPA), une augmentation de 1% de la quantité d'humus dans les sols soddy-podzoliques (dans son passage de 1,5 à 2,5 ... 3%) augmente la rendement de seigle d'hiver et d'orge pour 10 ... 15 kg / ha. Dans les fermes collectives et les fermes d'État de la région de Vladimir, avec une teneur en humus dans le sol allant jusqu'à 1%, le rendement en céréales de 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 obtenant 3 ... 6 cents supplémentaires de céréales, dans la région de Voronej - 2 cents, dans le territoire de Krasnodar - 3 ... 4 cents / ha.

Encore plus important est le rôle de l'humus dans l'augmentation du rendement grâce à l'utilisation habile d'engrais chimiques, tandis que son efficacité augmente de 1,5 à 2 fois. Cependant, il faut se rappeler 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 d'engrais minéraux à elle seule ne conduit pas à une augmentation stable de la fertilité des sols. De plus, l'utilisation de fortes doses d'engrais minéraux sur des sols pauvres en matière organique s'accompagne souvent de leurs effets néfastes sur la microflore et la 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. L'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 dans la nature et 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 précieux composants inorganiques du sol sont concentrés dans les acides humiques - éléments nutritifs minéraux (azote, phosphore, potassium), ainsi que dans les oligo-éléments (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 partie intégrante de l'humus, se trouvent sur presque tous les types de sols. Ils font partie des combustibles fossiles solides (charbons durs et tendres), ainsi que de la tourbe et du sapropel. Cependant, à l'état naturel, ces composés sont inactifs et se trouvent presque totalement sous une forme insoluble. Seuls les sels formés par les acides humiques avec les métaux alcalins - sodium, potassium (humates) sont physiologiquement actifs.

3.1 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 contribuent à 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, le flux d'air s'améliore, ce qui facilite la respiration et l'avancement des racines.

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

Rétention d'humidité. La rétention d'eau par les humates se produit en raison de la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau et les groupes chargés d'humates, ainsi que des ions métalliques adsorbés sur eux. En conséquence, l'évaporation de l'eau est réduite de 30% en moyenne, ce qui entraîne une augmentation de l'absorption d'humidité par les plantes sur des sols arides et sableux.

Formation de couleur sombre. Les humates tachent le sol d'une couleur sombre. Ceci est particulièrement important dans les régions froides et tempérées, car la coloration foncée améliore l'absorption et le stockage de l'énergie solaire par les sols. En conséquence, la température du sol augmente.

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 des particules de sol organiques et minérales, ils forment un complexe absorbant le 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 par les minéraux du sol et ne sont pas lessivés par l'eau, étant dans un état disponible pour les plantes.

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

Influence des humates sur le transport des nutriments et oligo-éléments dans les plantes.

Contrairement aux acides humiques libres, les humates sont des composés mobiles hydrosolubles. En adsorbant les nutriments et les oligo-éléments, ils facilitent leur passage du sol aux plantes.
Avec l'introduction d'humates, il y a une nette tendance à augmenter la teneur en phosphore mobile (de 1,5 à 2 fois), en potassium échangeable et en azote assimilable (de 2 à 2,5 fois) dans la couche de sol arable.

Tous les oligo-éléments, étant des métaux de transition (sauf le bore et l'iode), forment des complexes de chélates mobiles avec les humates, qui pénètrent facilement dans les plantes, ce qui assure leur absorption, tandis que le fer et le manganèse, selon les scientifiques, sont absorbés exclusivement sous forme d'humates de ces métaux.

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

Lors du processus d'absorption de l'eau par les racines des plantes, les humates métalliques solubles s'approchent des cellules racinaires à une distance proche. La charge négative du système racinaire dépasse la charge négative des humates, ce qui conduit à l'élimination des ions métalliques des molécules d'acide humique et à l'absorption des ions par la membrane cellulaire.

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

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 gros agrégats, sur lesquels il y a un développement actif de colonies de micro-organismes. Ainsi, les humates intensifient considérablement l'activité de divers groupes de micro-organismes, qui sont étroitement liés à la mobilisation des nutriments du sol et à la transformation de la fertilité potentielle en efficace.
En raison de la croissance du nombre de bactéries silicatées, il y a un renouvellement constant du potassium échangeable absorbé par les plantes.

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'approvisionnement du sol en réserves d'azote assimilables : le nombre de bactéries ammonifiantes est multiplié par trois à cinq, dans certains cas une multiplication par dix des ammonifiants 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 multipliée par près de 10.

En conséquence, le sol est enrichi en nutriments disponibles. Lors de la décomposition de la matière organique, une grande quantité d'acides organiques et de dioxyde de carbone se forme. Sous leur influence, les composés minéraux difficiles à atteindre de phosphore, calcium, potassium, magnésium passent sous des formes accessibles à la plante.

Propriétés protectrices des humates

L'effet complexe des humates sur le sol fournit leurs propriétés protectrices.
Liaison irréversible des métaux lourds et des radionucléides. Cette propriété des humates est particulièrement importante dans des conditions de charge technogénique 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 radioactive 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 lents se forment, qui sont retirés de la circulation des substances dans le sol. Ainsi, les humates empêchent l'entrée de ces composés dans les plantes et, par conséquent, dans les produits agricoles.

Parallèlement à cela, l'activation de la microflore par les humates entraîne un enrichissement supplémentaire du sol en acides humiques. En conséquence, 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 du carburant, ainsi que des pesticides.
La composition multicomposant 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 Influence 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, le métabolisme, la photosynthèse et la respiration des plantes s'intensifient.

En conséquence, la division cellulaire est accélérée, 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 augmente, ainsi que l'absorption d'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 de l'accumulation de glucides par les plantes.

Augmenter la résistance des plantes. Les humates sont des activateurs non spécifiques du système immunitaire. À la suite d'un traitement aux humates, la résistance des plantes à diverses maladies est considérablement augmentée. 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, le traitement aux humates augmente la résistance des plantes aux facteurs environnementaux défavorables - températures extrêmes, engorgement, vents violents.

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 blessures traumatiques augmente, et il y a une libération d'infections de surface.

Le traitement des semences augmente la germination, l'énergie de germination, stimule la croissance et le développement des semis.
Ainsi, le traitement augmente la germination des graines et prévient le développement de maladies fongiques, en particulier les infections racinaires.

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 oligo-éléments de la solution du sol dans la plante s'améliore. En conséquence, les nutriments se présentent principalement sous la forme de complexes avec les humates.

Le développement du système racinaire s'améliore, la fixation des plantes dans le sol augmente, c'est-à-dire que les plantes deviennent plus résistantes aux vents violents, au lessivage à la suite de fortes pluies et de processus d'érosion.
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. L'échange de substances entre les racines et le sol est renforcé. Les acides organiques sécrétés par les racines (carbonique, malique, etc.) affectent activement le sol, augmentant la disponibilité des nutriments et des microéléments.

4. Conclusion

Les substances humiques ont sans aucun doute un impact sur la croissance et le développement des plantes. La matière organique du sol sert de source de nutriments pour les plantes. Les micro-organismes, substances humiques en décomposition, fournissent aux plantes des nutriments sous forme minérale.

Les substances humiques ont un impact significatif sur le complexe des propriétés 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 intensive de l'impact anthropique sur l'environnement en général, et sur le sol en particulier. Les substances humiques lient les substances toxiques et les radionucléides et, par conséquent, contribuent à la production de produits respectueux de l'environnement.

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

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irradiation laser des graines d'orge

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

Il y a même 4 000 ans dans l'Égypte et la Grèce antiques, les graines étaient trempées dans du jus d'oignon ou déplacées pendant le stockage 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 du sel gemme et potassique, du vitriol bleu et des sels d'arsenic. En Allemagne, les méthodes les plus simples étaient populaires - conserver les graines dans de l'eau chaude ou dans une solution de fumier.

Au début du XVIe siècle, on s'est aperçu que les graines qui avaient été dans l'eau de mer lors d'un naufrage produisaient des cultures moins affectées par le charbon dur. Bien plus tard, il y a 300 ans, l'efficacité du traitement chimique des semences avant le semis a été scientifiquement prouvée au cours des expériences du scientifique français Thiele, qui a étudié l'effet du traitement des semences avec du sel et de la chaux sur la propagation à travers les semences de graines dures. cochonneries.

Au début du XIXe siècle, l'utilisation de préparations contenant de l'arsenic comme dangereux pour la vie humaine était interdite, mais au début du XXe 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 1960 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, on distingue trois types de traitement des semences : simple enrobage, dragéification et encroûtage.

L'enrobage standard est le moyen le plus courant et le plus traditionnel de traitement des semences. Le plus souvent utilisé dans les jardins familiaux et les fermes, ainsi que dans la production de semences. Augmente le poids des graines de pas plus de 2 %. Si la composition filmogène recouvre entièrement les graines, leur poids peut augmenter jusqu'à 20 %.

Encroûtant - les graines sont recouvertes de substances collantes qui assurent la fixation des produits chimiques à leur surface. Les graines traitées peuvent devenir 5 fois plus lourdes, mais la forme ne change pas.

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

Pour le traitement des semences de céréales, les préparations Raxil, Premix, Vincite, Divident, Colfugo Super Color sont les plus activement utilisées. Ce sont des fongicides systémiques qui tuent les spores de pierre, le charbon poussiéreux et dur, les nématodes qui combattent efficacement Fusarium, Septoria 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 semences dans des dispositifs spéciaux à raison de 0,5 à 2 kg pour 1 tonne de semences.

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

Au début de la germination, les stimulants de croissance sont également bénéfiques, ce qui favorisera le développement d'un grand nombre de racines latérales chez les plantes, créant un système racinaire fort. Les stimulants de croissance des plantes, qui pénètrent dans l'embryon avant 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, leur germination augmente. Les semis deviennent plus résistants non seulement aux maladies, mais aussi aux températures extrêmes, au manque d'humidité et à d'autres conditions stressantes. Les conséquences plus éloignées 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 d'humates, de potassium et de sodium, saturée d'un complexe de minéraux nécessaires à la plante, qui peut également être utilisée comme engrais. Ces préparations sont produites à base de tourbe, étant son extrait aqueux.

Z.F. Rakhmankulova et al ont étudié l'effet du traitement préalable des semences de blé (Triticum aestivum L.) avec 0,05 mm d'acide salicylique (AS) sur sa teneur endogène et le rapport des formes libres et liées dans les pousses et les racines des semis. Pendant deux semaines de croissance des semis, une diminution graduelle de la teneur totale en SA des pousses a été observée; aucun changement n'a été trouvé dans les racines. Dans le même temps, il y a eu une redistribution des formes SA dans les pousses - une augmentation du niveau de la forme conjuguée et une diminution de la forme libre. Le traitement préalable des semences avec du salicylate a entraîné une diminution de la teneur totale en SA endogène à la fois dans les pousses et dans les racines des semis. La teneur en SA libre a diminué le plus intensément dans les pousses et un peu moins dans les racines. On a supposé qu'une telle diminution était causée par une violation de la biosynthèse de 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 augmentation de la part de la voie alternative résistante au cyanure a été observée dans les pousses. Les 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. Il ressort des données présentées 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 la redistribution entre les formes d'AS libres et conjuguées.

E.K. Eskov dans des expériences de production a étudié l'effet du traitement préalable des semis de semences de maïs avec des nanoparticules de fer sur l'intensification de la croissance et du développement, augmentant le rendement de la masse verte et du grain de cette culture. En conséquence, il y a eu une intensification des processus photosynthétiques. La teneur en Fe, Cu, Mn, Cd et Pb dans l'ontogenèse du maïs variait considérablement, mais l'adsorption des nanoparticules de Fe aux stades initiaux du développement de la plante a affecté la diminution de la teneur en ces éléments chimiques dans le grain de maturation, qui s'est accompagnée par une modification de ses propriétés biochimiques.

Ainsi, le traitement des graines avant le semis avec des produits chimiques est associé à des coûts de main-d'œuvre élevés et à une faible fabricabilité du processus. De plus, l'utilisation de pesticides dans le but de désinfecter les semences cause de graves dommages à l'environnement.

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