Gradski znanstveno-praktični skup školaraca “Dan znanosti”

Istraživački projekt na temu:

„Utjecaj kemikalija

o rastu i razvoju biljaka"

Rad izradila: učenica 9b razreda

MBOU "Gimnazija br. 2"

Baškireva Marija

Voditelji:

profesor biologije

Charaeva Svetlana Aleksandrovna, učiteljica kemije

Rusakova Elena Vitalievna

Kurčatov

Uvod……………………………………………………………………………………3

Poglavlje I. Teorijski dio…………………………………………………………6

1.1 Povijest studije………………………………………………………………6

1.2 Biljke u uvjetima onečišćenja okoliša……………6

1.3 Utjecaj raznih kemikalija na žive organizme...8

PoglavljeII. Eksperimentalni dio…………..…………………………11

2.1. Opis eksperimenta……………………………………………...12

2.2. Rezultati istraživanja…………………………………………………….. 13

2.3. Mikroskopski pregled…………………………….. 14

Zaključak……………………………………………………………….15

Literatura…………………………………………………………16

Internetski izvori………………………………………………………..17

Uvod

Obrazloženje odabira teme projekta i njegova relevantnost

Zelene biljke imaju veliku važnost u prirodi, one poboljšavaju zdravlje zraka, obogaćuju ga kisikom potrebnim za disanje svih živih bića i čiste ga od ugljičnog dioksida. Da bi biljke normalno rasle i razvijale se, potrebni su povoljni uvjeti. vanjsko okruženje. Potrebni uvjeti– toplina, zrak, voda, hrana, svjetlost. Zbog onečišćenja okoliša štetni spojevi prodiru u tlo i iz njega se upijaju korijenjem, što negativno utječe na stanje i rast flore. Razmotrimo utjecaj nekih čimbenika na rast biljaka pod utjecajem kemikalija.

Jedan od naj opasne vrste Kemijsko onečišćenje prirodnog okoliša je onečišćenje teškim metalima u koje spadaju željezo, cink, nikal, olovo, bakar i krom. Mnogi teški metali, poput željeza, bakra, cinka, molibdena, sudjeluju u biološkim procesima te su u određenim količinama elementi u tragovima neophodni za funkcioniranje biljaka, životinja i ljudi. S druge strane, teški metali i njihovi spojevi mogu štetno djelovati na ljudski organizam te se nakupljati u tkivima uzrokujući niz bolesti. Metali koji nemaju korisnu ulogu u biološkim procesima, poput olova i žive, definirani su kao toksični metali.

Među različitim zagađivačima, teški metali (uključujući živu, olovo, kadmij, cink) i njihovi spojevi ističu se svojom rasprostranjenošću, visokom toksičnošću, a mnogi od njih također su sposobni akumulirati u živim organizmima. Naširoko se koriste u raznim industrijska proizvodnja, stoga je unatoč mjerama čišćenja sadržaj spojeva teških metala u industrijskim otpadnim vodama dosta visok. U okoliš ulaze i iz kućne otpadne vode, s dimom i prašinom industrijska poduzeća. Mnogi metali tvore stabilne organske spojeve; dobra topljivost tih kompleksa olakšava migraciju teških metala u prirodnim vodama.

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA REPUBLIKE BJELORUSIJE

Obrazovna ustanova

"DRŽAVA MOZIR

PEDAGOŠKO SVEUČILIŠTE nazvano po. I.P. ŠAMJAKIN"

ODJEL ZA BIOLOGIJU

ODJEL ZA UPRAVLJANJE PRIRODOM I ZAŠTITU PRIRODE

Nastavni rad iz discipline

"fiziologija biljaka"

Utjecaj minerala na rast i razvoj biljaka

Izvršitelj:

Bogdanovič Vladimir Grigorijevič

MOZIR 2011

UVOD

POGLAVLJE 1. PREGLED LITERATURE

1.3 Fosfor

1.6 Kalcij

1.7 Magnezij

3.4 Nedostatak dušika

3.5 Nedostatak fosfora

3.6 Nedostatak sumpora

3.7 Nedostatak kalija

3.8 Nedostatak kalcija

3.9 Nedostatak magnezija

ZAKLJUČAK

BIBLIOGRAFSKI POPIS

UVOD

biljka mineralnih tvari

Mineralna ishrana biljaka - skup procesa apsorpcije, kretanja i asimilacije biljaka kemijski elementi, dobivenih iz tla u obliku iona mineralnih soli.

Svaki kemijski element ima posebnu ulogu u životu biljke.

Dušik je sastavni dio aminokiselina, građevnih blokova koji čine proteine. Dušik se također nalazi u mnogim drugim spojevima: purini, alkaloidi, enzimi, regulatori rasta, klorofil i stanične membrane

Fosfor biljka apsorbira u obliku soli fosforne kiseline (fosfata) i nalazi se u njoj u slobodnom stanju ili zajedno s proteinima i drugim organskim tvarima koje čine plazmu i jezgru.

Sumpor biljka apsorbira u obliku soli sumporne kiseline, dio je proteina i esencijalna ulja.

Kalij je koncentriran u mladim organima bogatim plazmom, kao iu organima koji skladište rezervne tvari - sjemenkama, gomoljima; vjerojatno igra ulogu neutralizatora kisele reakcije staničnog soka i uključen je u turgor.

Magnezij se u biljci nalazi na istom mjestu kao i kalij, a osim toga je i dio klorofila.

Kalcij se nakuplja u odraslim organima, posebno u lišću, služi kao neutralizator oksalne kiseline, koja je štetna za biljku, štiti je od toksičnog djelovanja raznih soli, te sudjeluje u stvaranju mehaničkih membrana.

Uz navedene vitalne elemente od posebnog su značaja natrijev klorid, mangan, željezo, fluor, jod, brom, cink, kobalt koji stimuliraju rast biljaka i dr.

Svrha: Proučiti utjecaj minerala na rast i razvoj biljaka.

1. Proučiti materijale o glavnim vrstama minerala i njihovom utjecaju na rast i razvoj biljaka.

2. Upoznati metode određivanja minerala u biljnim tkivima.

3. Prepoznati simptome nedovoljnog i prekomjernog sadržaja minerala u biljkama

POGLAVLJE 1. PREGLED LITERATURE

Biljke su sposobne apsorbirati gotovo sve elemente periodnog sustava iz okoliša u većim ili manjim količinama. U međuvremenu, za normalan životni ciklus biljnog organizma potrebna je samo određena skupina osnovnih hranjivih tvari čije funkcije u biljci ne mogu nadomjestiti drugi kemijski elementi. Ova grupa uključuje sljedećih 19 elemenata:

Među ovim osnovnim hranjivim elementima samo je 16 zapravo mineralnih, budući da C, H i O ulaze u biljke uglavnom u obliku CO 2, O 2 i H 2 O. Elementi Na, Si i Co navedeni su u zagradama, jer su neophodna za sve više biljke još nije instaliran. Neke vrste iz obitelji apsorbiraju natrij u relativno velikim količinama. Chenopodiaceae (chenopodiaceae), posebice cikla, kao i vrste prilagođene uvjetima slanosti, također su potrebne u ovom slučaju. Isto vrijedi i za silicij, koji se u posebno velikim količinama nalazi u slami žitarica, a za rižu je esencijalni element.

Prva četiri elementa - C, H, O, N - nazivaju se organogeni. Ugljik u prosjeku čini 45% suhe mase tkiva, kisik - 42, vodik - 6,5 i dušik - 1,5, a sve zajedno - 95%. Preostalih 5% dolazi od pepelnih tvari: P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na itd. Mineralni sastav biljaka obično se prosuđuje analizom pepela koji ostaje nakon spaljivanja organske tvari biljaka. Sadržaj mineralnih elemenata (ili njihovih oksida) u biljci izražava se u pravilu kao postotak mase suhe tvari ili kao postotak mase pepela. Gore navedene pepelne tvari klasificiraju se kao makroelementi.

Elementi koji su prisutni u tkivima u koncentracijama od 0,001% ili manje od suhe mase tkiva nazivaju se mikroelementima. Neki od njih imaju važnu ulogu u metabolizmu (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B, C1).

Sadržaj jednog ili drugog elementa u biljnim tkivima nije konstantan i može jako varirati pod utjecajem čimbenika okoliša. Na primjer, Al, Ni, F i drugi mogu se akumulirati u biljkama do toksičnih razina. Među višim biljkama postoje vrste koje se oštro razlikuju u sadržaju u tkivima elemenata kao što su Na, kao što je već spomenuto, i Ca, pa su skupine biljaka natriefili, kalcijevi (većina mahunarki, uključujući grah, mahunarke, djetelinu), kalcijumfobi (lupin, bijelica, kiseljak itd.). Ove karakteristike vrste određene su prirodom tla u mjestima porijekla i staništa vrste, određenom genetski fiksiranom ulogom koju ovi elementi igraju u metabolizmu biljaka.

Mineralnim elementima najbogatiji su listovi, u kojima pepeo može iznositi od 2 do 15% mase suhe tvari. Minimalni sadržaj pepela (0,4-1%) utvrđen je u deblima.

Dušik je 1772. godine otkrio škotski kemičar, botaničar i liječnik D. Rutherford kao plin koji ne podržava disanje i izgaranje. Zato je nazvan nitrogen, što znači "ne-život". Međutim, dušik je dio proteina, nukleinskih kiselina i mnogih vitalnih organskih tvari. Uklanjanje nedostatka nekih esencijalnih spojeva koji sadrže dušik - aminokiselina, vitamina itd. - najakutniji je problem prehrambenih programa čovječanstva.

Dušik je jedan od najrasprostranjenijih elemenata u prirodi. Njegovi glavni oblici na Zemlji su vezani dušik iz litosfere i plinoviti molekularni dušik (N 2) iz atmosfere, koji čini 75,6% masenog udjela zraka. Prema proračunima zalihe N 2 u atmosferi procjenjuju se na 4 * 10 15 tona Zračni stup iznad 1 m 2 površine zemlje sadrži 8 tona dušika. Međutim, više biljke ne apsorbiraju molekularni dušik kao takav i mogu ga pretvoriti u njima dostupan oblik samo zahvaljujući aktivnosti mikroorganizama koji vežu dušik.

Zalihe vezanog dušika u litosferi također su značajne i procjenjuju se na 18 * 10 15 tona.Međutim, samo je minimalan dio zemljinog litosferskog dušika koncentriran u tlu, a samo 0,5 - 2% ukupnih rezervi u tlu. tlo je izravno dostupno biljkama. U prosjeku, 1 hektar obradivog černozema ne sadrži više od 200 kg dušika dostupnog biljkama, a na podzolima njegova je količina 3-4 puta manja. Ovaj dušik prisutan je uglavnom u obliku NH 4 + - i NO 3 -iona.

Mikroorganizmi koji vežu dušik. Mikroorganizmi koji provode biološku fiksaciju dušika mogu se podijeliti u dvije glavne skupine: a) slobodnoživući fiksatori dušika i b) mikroorganizmi koji žive u simbiozi s višim biljkama.

Slobodno živući fiksatori dušika su heterotrofi, zahtijevaju izvor ugljikohidrata za prehranu i stoga su često povezani s mikroorganizmima sposobnima za razgradnju celuloze i drugih polisaharida. Bakterije rodova Azotobacter i Beijerinckia, u pravilu, naseljavaju se na površini korijena viših biljaka. Takve se povezanosti objašnjavaju činjenicom da bakterije kao izvor ugljika koriste proizvode koje korijenje ispušta u rizosferu.

U novije vrijeme puno se pažnje posvećuje cijanobakterijama, posebice Tolypothrix tenius. Obogaćivanje rižinih polja njima povećava prinos riže u prosjeku za 20%. Općenito, poljoprivredni značaj slobodnoživućih fiksatora dušika nije tako velik. U umjerenim klimatskim uvjetima njihova godišnja fiksacija dušika iznosi u pravilu nekoliko kilograma dušika po 1 ha, ali ako postoje povoljni uvjeti u tlu (npr. velika količina organskih ostataka), može doseći i 20 - 40 kg. N/ha.

U skupinu simbiotskih fiksatora dušika prvenstveno spadaju bakterije iz roda Rhizobium koje stvaraju kvržice na korijenu mahunarki, te neke aktinomicete i cijanobakterije. Trenutno postoji oko 190 vrsta biljaka različitih obitelji koje su sposobne simbiotski asimilirati dušik. Tu spadaju neka drveća i grmovi: joha, voštanica, loaster, obični trn i dr. Kvržice koje rastu na korijenju johe i nekih drugih neleguminoznih biljaka nastanjene su aktinomicetama roda Frankia.

Za poljoprivredu su od najvećeg interesa kvržične bakterije iz roda Rhizobium koje žive u simbiozi s leguminoznim biljkama i fiksiraju prosječno od 100 do 400 kg N/ha godišnje. Među mahunarke lucerna može akumulirati do 500 - 600 kg N/ha godišnje, djetelina - 250 - 300, lupin - 150, bob, grašak, bob - 50 - 60 kg N/ha. Zbog žetvenih ostataka i zelene gnojidbe ove biljke značajno obogaćuju tlo dušikom.

Rezerve dušika u tlu mogu se obnavljati na različite načine. Kod uzgoja poljoprivrednih kultura velika se pažnja posvećuje introdukciji mineralna gnojiva. U prirodnim uvjetima glavnu ulogu imaju specijalizirane skupine mikroorganizama. To su fiksatori dušika, kao i bakterije u tlu, sposobne mineralizirati i pretvoriti u oblik NH 4 + ili NO 3 - organski dušik biljnih i životinjskih ostataka te humusni dušik, koji čine glavninu nedostupnog dušika u tlu. na biljke.

Sadržaj dušika dostupan biljkama u tlu određen je ne samo mikrobiološkim procesima mineralizacije organskog dušika i fiksacije dušika, kao i brzinom apsorpcije dušika od strane biljaka i njegovog ispiranja iz tla, već i gubitkom dušik u procesu denitrifikacije, koji provode anaerobni mikroorganizmi sposobni reducirati NO 3 ion u plinoviti N 2. Ovaj se proces posebno intenzivno odvija u vlažnim, poplavljenim, slabo prozračnim tlima, posebno u rižinim poljima.

Dakle, dušik je vrlo labilan element koji kruži između atmosfere, tla i živih organizama.

1.3 Fosfor

Fosfor je, kao i dušik, bitan element ishrane biljaka. Oni ga apsorbiraju u obliku višeg oksida PO 4 3- i ne mijenjaju se, uključeni su u organske spojeve. U biljnim tkivima koncentracija fosfora je 0,2-1,3% suhe mase biljke.

Oblici fosfornih spojeva dostupni biljkama

Zalihe fosfora u obradivom sloju tla su relativno male, oko 2,3 - 4,4 t/ha (u odnosu na P 2 O 5). Od te količine 2/3 potječe od mineralnih soli ortofosforne kiseline (H 3 PO 4), a 1/3 od organskih spojeva koji sadrže fosfor (organski ostaci, humus, fitat i dr.). Fitati čine do polovice organskog fosfora u tlu. Većina fosfornih spojeva slabo je topljiva u otopini tla. Time se, s jedne strane, smanjuje gubitak fosfora iz tla zbog ispiranja, ali se, s druge strane, ograničavaju mogućnosti iskorištavanja od strane biljaka.

Glavni prirodni izvor fosfora koji ulazi u obradivi sloj je trošenje stijene koja tvori tlo, gdje se nalazi uglavnom u obliku apatita 3Ca 3 (P0 4) 2 * CaF 2, itd. Trisupstituirane fosforne soli kalcija i magnezija i soli seskvioksida željeza i aluminija (FeP0 4, AIPO 4 u kiselim tlima) slabo su topljive i nedostupne biljkama. Dvobazične, a posebno monosupstituirane soli kalcija i magnezija, posebice soli jednovalentnih kationa i slobodne ortofosforne kiseline, topljive su u vodi i biljke ih koriste kao glavni izvor fosfora u otopini tla. Biljke također mogu apsorbirati neke organske oblike fosfora (šećerne fosfate, fitin). Koncentracija fosfora u otopini tla je niska (0,1 - 1 mg/l). Fosfor iz organskih ostataka i humusa mikroorganizmi tla mineraliziraju i najvećim dijelom pretvaraju u slabo topljive soli. Biljke iz njih dobivaju fosfor, čineći ga pokretljivijim. To se postiže izlučivanjem organskih kiselina iz korijena, koje keliraju dvovalentne katione i zakiseljuju rizosferu, potičući prijelaz HPO 4 3-> HPO 4 2-> HP0 4 -. Neke poljoprivredne kulture dobro apsorbiraju teško topljive fosfate (lupina, heljda, grašak). Ta se sposobnost kod biljaka povećava s godinama.

Sudjelovanje fosfora u metabolizmu

U biljnim tkivima fosfor je prisutan u organskom obliku te u obliku ortofosforne kiseline i njenih soli. Dio je proteina (fosfoproteina), nukleinskih kiselina, fosfolipida, fosfornih estera šećera, nukleotida koji sudjeluju u energetskom metabolizmu (ATP, NAD+, itd.), vitamina i mnogih drugih spojeva.

Fosfor igra posebno važnu ulogu u energiji stanice, budući da je energija u obliku visokoenergetskih esterskih veza fosfora (C--O ~ P) ili pirofosfatnih veza u nukleozid di-, nukleozid trifosfatima i polifosfatima. pohranjena u živoj ćeliji. Ove veze imaju visoku standardnu ​​slobodnu energiju hidrolize (na primjer, 14 kJ/mol za glukoza-6-fosfat i AMP, 30,5 za ADP i ATP i 62 kJ/mol za fosfoenolpiruvat). To je toliko univerzalan način skladištenja i korištenja energije da gotovo svi metabolički putovi uključuju jedan ili drugi fosforni ester i (ili) nukleotid, a stanje adenin nukleotidnog sustava (energetski naboj) važan je mehanizam za kontrolu disanja.

U obliku stabilnog diestera, fosfat je sastavni dio strukture nukleinskih kiselina i fosfolipida. U nukleinske kiseline fosfor stvara mostove između nukleozida, povezujući ih u divovski lanac. Fosfat čini fosfolipid hidrofilnim, dok je ostatak molekule lipofilan. Stoga su na faznoj granici u membranama fosfolipidne molekule usmjerene polarno, s njihovim fosfatnim krajevima okrenutim prema van, a lipofilna jezgra molekule čvrsto se drži u lipidnom dvosloju, stabilizirajući membranu.

Još jedna jedinstvena funkcija fosfora je njegovo sudjelovanje u fosforilaciji staničnih proteina pomoću protein kinaza. Ovaj mehanizam kontrolira mnoge metaboličke procese, budući da uključivanje fosfata u proteinsku molekulu dovodi do preraspodjele električnih naboja u njoj i, kao rezultat, do modifikacije njezine strukture i funkcije. Fosforilacija proteina regulira procese kao što su sinteza RNA i proteina, dioba stanica, diferencijacija stanica i mnogi drugi.

Glavni rezervni oblik fosfora u biljkama je fitin - kalcij-magnezijeva sol inozitol fosforne kiseline (inozitol heksafosfat):

Značajne količine fitina (0,5 - 2% suhe mase) akumuliraju se u sjemenkama, čineći do 50% ukupnog fosfora u njima.

Radijalno kretanje fosfora u apsorpcijskoj zoni korijena do ksilema odvija se duž simplasta, a njegova koncentracija u stanicama korijena je nekoliko desetaka do stotina puta veća od koncentracije fosfata u otopini tla. Transport kroz ksilem odvija se uglavnom ili u potpunosti u obliku anorganskog fosfata; u ovom obliku dospijeva na lišće i u zone rasta. Fosfor se, kao i dušik, lako preraspodjeljuje između organa. Iz stanica lista ulazi u sitaste cijevi i transportira se floemom u druge dijelove biljke, posebice u češere rasta i plodove u razvoju. Sličan odljev fosfora događa se kod starenja lišća.

Sumpor je jedan od esencijalnih nutrijenata neophodnih za život biljaka. Ulazi u njih uglavnom u obliku sulfata. Njegov sadržaj u biljnim tkivima je relativno mali i iznosi 0,2-1,0% na suhu masu. Potreba za sumporom velika je kod biljaka bogatih bjelančevinama, kao što su mahunarke (lucerna, djetelina), ali je posebno izražena kod predstavnika porodice križnica koje u velikim količinama sintetiziraju ulja gorušice koja sadrže sumpor.

U tlu se sumpor nalazi u anorganskom i organskom obliku. U većini tala prevladava organski sumpor iz biljnih i životinjskih ostataka, au tresetnim tlima može činiti i do 100% ukupnog sumpora. Glavni anorganski oblik sumpora u tlu je sulfat, koji može biti u obliku soli CaSO 4, MgSO 4, Na 2 SO 4 u otopini tla u ionskom obliku ili adsorbiran na koloidima tla. U Na 2 SO 4 slanim tlima sadržaj sulfata može doseći 60% mase tla. U poplavnim tlima sumpor se nalazi u reduciranom obliku u obliku FeS, FeS 2 ili H 2 S. Ukupni sadržaj sumpora u tlima umjerenih klimatskih zona iznosi u prosjeku 0,005 - 0,040%.

Biljke apsorbiraju sumpor uglavnom u obliku sulfata. Transmembranski prijenos sulfata događa se u kotransportu s H + ili u zamjeni za HCO 3 - ione. Manje oksidirani (SO 2 ) ili jače reducirani (H 3 S) anorganski sumporni spojevi otrovni su za biljke. Biljke i organski spojevi (aminokiseline) koji sadrže smanjeni sumpor vrlo se slabo apsorbiraju.

Sumpor se u biljkama nalazi u dva glavna oblika - oksidiranom (u obliku anorganskog sulfata) i reduciranom. Apsolutni sadržaj i omjer oksidiranih i reduciranih oblika sumpora u biljnim organima ovisi kako o aktivnosti procesa redukcije i asimilacije sulfata koji se odvijaju u njima, tako io koncentraciji SO 4 2- u hranjivom mediju.

Dio sumpora koji biljka apsorbira zadržava se u sulfatnom bazenu korijena, vjerojatno u obliku CaSO 4 ili metaboličkog sulfata, novoformiranog kao rezultat sekundarne oksidacije reduciranog sumpora. Glavnina sulfata kreće se od korijena do ksilemskih posuda i transportira se transpiracijskom strujom do mladih rastućih organa, gdje intenzivno sudjeluje u metabolizmu i gubi pokretljivost.

Iz lišća se sulfat i reducirani oblici sumpora (aminokiseline koje sadrže sumpor, glutation) mogu kretati kroz floem i akropetalno i bazipetalno do rastućih dijelova biljaka i organa za pohranu. U sjemenu se sumpor nalazi pretežno u organskom obliku, a tijekom njihovog klijanja djelomično prelazi u oksidirani oblik. Smanjenje sulfata i sinteza aminokiselina i proteina koji sadrže sumpor opaža se tijekom sazrijevanja sjemena.

Udio sulfata u ukupnoj ravnoteži sumpora u tkivima može varirati od 10 do 50% ili više. Minimalna je u mladom lišću i naglo se povećava kako stari zbog povećane razgradnje proteina koji sadrže sumpor.

Sumpor je dio najvažnijih aminokiselina - cisteina i metionina, koje se nalaze u biljkama, kako u slobodnom obliku tako i u sastavu proteina. Metionin je jedna od 10 esencijalnih aminokiselina, a zahvaljujući svojoj sumpornoj i metilnoj skupini ima jedinstvena svojstva.

Jedna od glavnih funkcija sumpora u proteinima i polipeptidima je sudjelovanje SH skupina u stvaranju kovalentnih, vodikovih i merkaptidnih veza koje održavaju trodimenzionalnu strukturu proteina.

Sumpor također ulazi u sastav najvažnijih bioloških spojeva - koenzima A i vitamina (lipoična kiselina, biotin, tiamin) i u obliku ovih spojeva sudjeluje u enzimskim reakcijama stanice.

Kalij je jedan od najvažnijih elemenata mineralne ishrane biljaka. Njegov sadržaj u tkivima iznosi prosječno 0,5 - 1,2% u odnosu na suhu masu. Dugo je vremena glavni izvor kalija bio pepeo, što se odražava iu nazivu elementa (kalij dolazi od riječi potashes - pepeo iz lončića). Sadržaj kalija u stanici je 100-1000 puta veći od njegove razine u vanjskom okruženju. U tkivima ga ima mnogo više od ostalih kationa.

Zalihe kalija u tlu su 8 do 40 puta veće od sadržaja fosfora, a 5 do 50 puta veće od sadržaja dušika. U tlu kalij može biti u sljedećim oblicima: u sastavu kristalne rešetke minerala, u izmjenjivom i neizmjenjivom stanju u koloidnim česticama, u žetvenim ostacima i mikroorganizmima, u obliku mineralnih soli otopine tla.

Najbolji izvor ishrane su topive kalijeve soli (0,5 - 2% od ukupnih rezervi u tlu). Kako se mobilni oblici kalija troše, njegove rezerve u tlu mogu se obnavljati na račun izmjenjivih oblika, a kada se potonji smanjuju, na račun neizmjenjivih, fiksnih oblika kalija. Naizmjenično sušenje i vlaženje tla, kao i aktivnost korijenskog sustava biljaka i mikroorganizama pridonose prijelazu kalija u pristupačne oblike.

U biljkama, kalij je koncentriran u najvećim količinama u mladim, rastućim tkivima, koje karakterizira visoka razina metabolizam: meristemi, kambij, mladi listovi, izdanci, pupoljci. U stanicama je kalij prisutan uglavnom u ionskom obliku, nije dio organskih spojeva, ima visoku mobilnost i stoga se lako ponovno koristi. Kretanje kalija od starog do mladog lišća olakšava natrij koji ga može zamijeniti u tkivima biljaka koje su prestale rasti.

U biljnim stanicama oko 80% kalija nalazi se u vakuolama. Čini najveći dio kationa u staničnom soku. Stoga se kalij može isprati kišom iz biljaka, osobito iz starog lišća. Tijekom gladovanja kalijem, lamelarno-granularna struktura kloroplasta je poremećena, a membranske strukture mitohondrija su dezorganizirane. Do 20% staničnog kalija adsorbira se na citoplazmatskim koloidima. Na svjetlu je snaga veze između kalija i koloida veća nego u tami. Noću čak može doći do oslobađanja kalija korijenski sustav bilje.

Kalij pomaže u održavanju stanja hidratacije citoplazmatskih koloida, regulirajući njihovu sposobnost zadržavanja vode. Povećanje hidratacije proteina i kapaciteta citoplazme za zadržavanje vode povećava otpornost biljaka na sušu i mraz.

Kalij je neophodan za apsorpciju i transport vode kroz biljku. Izračuni pokazuju da je rad "motora donjeg kraja", tj. pritisak korijena, 3/4 zbog prisutnosti iona kalija u soku. Kalij je važan u procesu otvaranja i zatvaranja stomata. Na svjetlu, u vakuolama zaštitnih stanica stomata, koncentracija kalijevih iona naglo raste (4-5 puta), što dovodi do brzog ulaska vode, povećanja turgora i otvaranja stomatalne pukotine. U mraku, kalij počinje napuštati zaštitne stanice, turgorski tlak u njima pada i puči se zatvaraju.

Kalij biljke apsorbiraju kao kation i stvara samo slabe veze s različitim spojevima u stanici. Vjerojatno je zato upravo kalij taj koji stvara ionsku asimetriju i razliku u električnom potencijalu između stanice i okoline (membranski potencijal).

Kalij je jedan od kationa – aktivatora enzimskih sustava. Trenutno je poznato više od 60 enzima koje aktivira kalij s različitim stupnjevima specifičnosti. Neophodan je za ugradnju fosfata u organske spojeve, reakcije prijenosa fosfatnih skupina, za sintezu proteina i polisaharida, a sudjeluje i u sintezi riboflavina, komponente svih flavin dehidrogenaza. Pod utjecajem kalija povećava se nakupljanje škroba u gomoljima krumpira, saharoze u šećernoj repi, monosaharida u voću i povrću, celuloze, hemiceluloze i pektinskih tvari u staničnoj stijenci biljaka. Time se povećava otpornost slame žitarica na polijeganje, a kvaliteta vlakana lana i konoplje poboljšava. Dovoljna opskrba biljaka kalijem povećava njihovu otpornost na gljivične i bakterijske bolesti.

1.6 Kalcij

Ukupni sadržaj kalcija u različiti tipovi biljke je 5-30 mg na 1 g suhe mase. Biljke u odnosu na kalcij dijelimo u tri skupine: kalcijofile, kalcijumfobe i neutralne vrste. Mahunarke, heljda, suncokret, krumpir, kupus i konoplja sadrže puno kalcija, a znatno manje žitarice, lan i šećerna repa. Tkiva dikotiledonih biljaka u pravilu sadrže više ovog elementa nego jednosupnice.

Kalcij se nakuplja u starim organima i tkivima. To je zbog činjenice da se njegov transport odvija duž ksilema i recikliranje je teško. Kada stanice stare ili se njihova fiziološka aktivnost smanjuje, kalcij prelazi iz citoplazme u vakuolu i taloži se u obliku netopljivih soli oksalne, limunske i drugih kiselina. Nastale kristalne inkluzije sprječavaju pokretljivost i ponovnu upotrebu ovog kationa.

U većini kultiviranih biljaka kalcij se nakuplja u vegetativnim organima. U korijenskom sustavu njegov sadržaj je manji nego u nadzemnom dijelu. U sjemenkama je kalcij prisutan uglavnom kao sol inozitol fosforne kiseline (fitin).

Kalcij ima različite funkcije u metabolizmu stanica i organizma u cjelini. Povezani su s njegovim utjecajem na strukturu membrana, ionske tokove kroz njih i bioelektrične pojave, na preustroj citoskeleta, procese polarizacije stanica i tkiva itd.

Kalcij aktivira niz staničnih enzimskih sustava: dehidrogenaze (glutamat dehidrogenaza, malat dehidrogenaza, glukoza-6-fosfat dehidrogenaza, NADP-ovisna izocitrat dehidrogenaza), amilaza, adenilat i arginin kinaza, lipaza, fosfataza. U tom slučaju kalcij može pospješiti agregaciju proteinskih podjedinica, služiti kao most između enzima i supstrata te utjecati na stanje alosteričkog centra enzima. Višak kalcija u ionskom obliku inhibira oksidativnu fosforilaciju i fotofosforilaciju.

Ioni Ca 2+ imaju važnu ulogu u stabilizaciji membrane. U interakciji s negativno nabijenim skupinama fosfolipida stabilizira membranu i smanjuje njezinu pasivnu propusnost. S nedostatkom kalcija povećava se propusnost membrane, pojavljuju se njihova puknuća i fragmentacija, a procesi transporta membrane su poremećeni.

Važno je napomenuti da je gotovo cijeli kapacitet kationske izmjene površine korijena zauzet kalcijem i djelomično H+. To ukazuje na sudjelovanje kalcija u primarnim mehanizmima ulaska iona u stanice korijena. Ograničavanjem ulaska drugih iona u biljke, kalcij pomaže eliminirati toksičnost prekomjernih koncentracija iona amonija, aluminija, mangana i željeza, povećava otpornost biljaka na slanost i smanjuje kiselost tla. Upravo kalcij najčešće djeluje kao ravnotežni ion u stvaranju fiziološke ravnoteže u ionskom sastavu okoliša, budući da je njegov sadržaj u tlu prilično visok.

Većina tipova tala je bogata kalcijem, a izraženi nedostatak kalcija je rijedak, primjerice u jako kiselim ili zaslanjenim tlima, na tresetištu, u slučajevima poremećenog razvoja korijenskog sustava ili u nepovoljnim vremenskim uvjetima.

1.7 Magnezij

Po sadržaju u biljkama magnezij je na četvrtom mjestu iza kalija, dušika i kalcija. U višim biljkama njegov prosječni sadržaj po suhoj masi je 0,02 - 3,1%, u algama 3,0 - 3,5%. Posebno ga ima puno u biljkama kratkog dana - kukuruzu, prosu, sirku, konoplji, te krumpiru, repi, duhanu i mahunarkama. 1 kg svježeg lišća sadrži 300 - 800 mg magnezija, od čega je 30 - 80 mg (tj. 1/10) dio klorofila. Posebno puno magnezija ima u mladim stanicama i tkivima u razvoju te u generativnim organima i skladišnim tkivima. U zrnu, magnezij se akumulira u embriju, gdje je njegova razina nekoliko puta veća od sadržaja u endospermu i kori (za kukuruz 1,6, 0,04 i 0,19% suhe težine, respektivno).

Akumulacija magnezija u mladim tkivima je olakšana njegovom relativno velikom pokretljivošću u biljkama, što određuje njegovu sekundarnu upotrebu (reutilizaciju) iz tkiva koja stare. Međutim, stupanj reutilizacije magnezija znatno je niži od onog dušika, fosfora i kalija. Laka pokretljivost magnezija objašnjava se činjenicom da je oko 70% ovog kationa u biljci povezano s anionima organskih i anorganskih kiselina. Magnezij se prenosi kroz ksilem i floem. Dio magnezija stvara netopljive spojeve koji se ne mogu kretati po biljci (oksalat, pektat), a drugi dio vežu spojevi velike molekulske mase. U sjemenkama (embrij, ljuska) najviše magnezija nalazi se u fitinu.

I na kraju, oko 10-12% magnezija je dio klorofila. Ova zadnja funkcija magnezija je jedinstvena: niti jedan drugi element ne može ga zamijeniti u klorofilu. Magnezij je neophodan za sintezu protoporfirina IX, neposrednog prekursora klorofila.

Na svjetlu se ioni magnezija oslobađaju iz šupljine tilakoida u stromu kloroplasta. Povećanje koncentracije magnezija u stromi aktivira RDP karboksilazu i druge enzime. Pretpostavlja se da povećanje koncentracije Mg 2+ (do 5 mmol/l) u stromi dovodi do povećanja afiniteta RDP karboksilaze za CO 2 i aktivacije redukcije CO 2 . Magnezij može izravno utjecati na konformaciju enzima te također osigurati optimalne uvjete za njegov rad utječući na pH citoplazme kao protonski protuion. Ioni kalija mogu djelovati slično. Magnezij aktivira brojne reakcije prijenosa elektrona tijekom fotofosforilacije: smanjenje NADP+, brzina Hillove reakcije, neophodan je za prijenos elektrona iz PS II u PS I.

Djelovanje magnezija na ostala područja metabolizma najčešće se povezuje s njegovom sposobnošću reguliranja rada enzima te je njegova važnost za niz enzima jedinstvena. Samo mangan može zamijeniti magnezij u nekim procesima. Međutim, u većini slučajeva aktivacija enzima magnezijem (pri optimalnoj koncentraciji) je veća nego manganom.

Magnezij je neophodan za mnoge enzime u glikolizi i Krebsovom ciklusu. U mitohondrijima, s njegovim nedostatkom, uočava se smanjenje broja, poremećaj oblika, au konačnici i nestanak krista. Devet od dvanaest glikolitičkih reakcija zahtijeva sudjelovanje aktivirajućih metala, a šest od njih aktivira magnezij.

Magnezij pospješuje sintezu eteričnih ulja, kaučuka, vitamina A i C. Pretpostavlja se da, tvoreći složeni spoj s askorbinskom kiselinom, usporava njezinu oksidaciju. Mg2+ je neophodan za stvaranje ribosoma i polisoma, za aktivaciju aminokiselina i sintezu proteina te se koristi za sve procese u koncentraciji od najmanje 0,5 mmol/l. Aktivira DNA i RNA polimeraze i sudjeluje u stvaranju određene prostorne strukture nukleinskih kiselina.

S povećanjem opskrbljenosti biljaka magnezijem, povećava se sadržaj organskih i anorganskih oblika fosfornih spojeva. Taj je učinak vjerojatno posljedica uloge magnezija u aktiviranju enzima uključenih u metabolizam fosfora.

Biljke imaju manjak magnezija uglavnom u pjeskovitim tlima. Podzolna tla su siromašna magnezijem i kalcijem, dok su siva tla bogata; Černozemi zauzimaju srednji položaj. Vodotopivi i izmjenjivi magnezij u tlu je 3-10%. Apsorpcijski kompleks tla sadrži najviše iona kalcija, magnezij je na drugom mjestu. Biljke osjećaju manjak magnezija kada ga sadrži manje od 2 mg na 100 g tla. Kada se pH otopine tla smanji, magnezij u manjim količinama ulazi u biljke.

POGLAVLJE 2. MATERIJALI I METODE ISTRAŽIVANJA

2.1 Metode određivanja minerala

Određivanje sadržaja bilo kojeg kemijskog elementa u biljci uključuje, kao obvezni postupak koji prethodi samom određivanju, fazu razgradnje (digestije) uzorka.

U praksi biokemijske analize koriste se uglavnom dvije metode - suho i mokro pepeljenje. U oba slučaja postupak osigurava mineralizaciju svih elemenata, odnosno njihovo prevođenje u oblik topljiv u jednom ili drugom anorganskom otapalu.

Mokro pepeljenje je glavna metoda razgradnje organskih spojeva dušika i fosfora, au nekim slučajevima je pouzdanija u određivanju mnogih drugih elemenata. Pri određivanju bora može se koristiti samo suho pepeljenje, budući da većina spojeva bora ispari s vodom i kiselim parama.

Metoda suhog pepelenja primjenjiva je za analizu sadržaja gotovo svih makro i mikroelemenata u biološkom materijalu. Obično se suho pepeljenje biljnih uzoraka provodi u električnoj posudi muflna peć u porculanskim, kvarcnim ili metalnim loncima (ili čašama) na temperaturi ne višoj od 450-500 ° C. Najbolji su lončići od kvarca, ali obično se koriste lončići od vatrostalnog stakla ili porculana. Neke posebne studije mogu zahtijevati platinske lončiće. Niska temperatura tijekom izgaranja i pravilan izbor materijala lončića omogućuju izbjegavanje gubitaka od isparavanja i gubitaka zbog stvaranja oksida elementa koji se utvrđuje, a koji su slabo topljivi u klorovodičnoj kiselini. Oksidi mogu nastati kada reagiraju s materijalom od kojeg su izrađeni tiglovi.

2.2 Mikrokemijska analiza pepela

Materijal i oprema: pepeo dobiven spaljivanjem lišća, sjemena, drva; 10% otopine HCl i NH 3, 1% otopine sljedećih soli u kapalici: Na 2 HCO 3, NaHC 4 H 4 O 6, K 4, (NH 4) 2 MoO 4 u 1% HNO 3, 1% otopina H2SO4; epruvete, stakleni lijevci promjera 4-5 cm, metalne lopatice ili lopatice za oči, stakalci, staklene šipke, salvete ili komadići filtar papira, papirnati filtri, podlošci ili tikvice s destiliranom vodom, čaše za vodu za ispiranje.

Kratke informacije:

Pri spaljivanju tkiva organski elementi (C; H; O; N) isparavaju u obliku plinovitih spojeva i ostaje negorivi dio – pepeo. Njegov sadržaj u različitim organima je različit: u lišću - do 10-15%, u sjemenkama - oko 3%, u drvu - oko 1%. Većina pepela se nalazi u živim, aktivno funkcionalnim tkivima, kao što je mezofil lista. Njegove stanice sadrže klorofil i mnoge enzime, koji uključuju elemente kao što su magnezij, željezo, bakar itd. Zbog visoke metaboličke aktivnosti živih tkiva, u njima se nalazi i značajna količina kalija, fosfora i drugih elemenata. Sadržaj pepela ovisi o sastavu tla na kojem biljka raste, o njezinoj starosti i biološkoj prirodi. Biljni organi razlikuju se ne samo po kvantitativnom, već i po kvalitativnom sastavu pepela.

Mikrokemijska metoda omogućuje otkrivanje niza elemenata u biljnom pepelu. Metoda se temelji na sposobnosti nekih reagensa da u interakciji s elementima pepela proizvode spojeve koji se razlikuju po specifičnoj boji ili obliku kristala.

Napredak

Dio osušenog materijala (strugotina, lišća i usitnjenih sjemenki) stavite u lončić, dodajte malo alkohola i zapalite. Ponoviti postupak 2-3 puta. Zatim lončić premjestite na električni štednjak i zagrijavajte dok pougljeni materijal ne dobije pepeljasto sivu boju. Preostali ugljen mora se izgorjeti stavljanjem lončića u peć na 20 minuta.

Za određivanje Ca, Mg, P i Fe potrebno je u epruvetu staklenom lopaticom dodati dio pepela, uliti 4 ml 10% HCl i nekoliko puta protresti radi boljeg otapanja. Za određivanje kalija ista količina pepela mora se otopiti u 4 ml destilirane vode i filtrirati u čistu epruvetu kroz mali papirnati filtar. Zatim staklenim štapićem nanesemo malu kap ekstrakta pepela na čisto predmetno stakalce, pored njega, na udaljenosti od 10 mm, kap reagensa, pa štapićem te dvije kapi spojimo mostom. (Svaki reagens se nanosi posebnom pipetom.) Na mjestu kontakta otopina doći će do kristalizacije produkata reakcije (miješanje dviju kapi je nepoželjno, jer brza kristalizacija rezultira stvaranjem malih atipičnih kristala; osim toga, kada se kap osuši, mogu se formirati kristali izvornih soli ).

Nakon toga komadićima filtar papira uklonite kapljice preostale otopine sa stakla i pregledajte kristale pod mikroskopom bez pokrovnog stakla. Nakon svake reakcije stakleni štapić se mora isprati vodom i obrisati filtar papirom.

Za otkrivanje kalija koristi se 1% natrijev tartarat. Kao rezultat reakcije s ekstraktom pepela nastaju kristali kiselog kalijevog tartarata KHC 4 H 4 O 6 u obliku velikih prizmi. Ekstrakt kalija u vodi mora se najprije neutralizirati, jer u kiseloj i alkalna sredina produkt reakcije je topiv. Reakcija slijedi jednadžbu:

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

Detekcija kalcija provodi se s 1% sumpornom kiselinom, reakcija se odvija prema jednadžbi:

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

Kao rezultat toga, gips se formira u obliku pojedinačnih ili skupljenih u grozdove igličastih kristala.

Kada se otkrije magnezij, kap 10% otopine amonijaka prvo se doda kapi ekstrakta pepela i spoji mostom s kapi 1% otopine natrijevog fosfata. Reakcija slijedi jednadžbu:

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

Fosforno-amonijeva magnezijeva sol nastaje u obliku ravnih, bezbojnih kristala u obliku pravokutnika, krila i kapica.

Detekcija fosfora provodi se pomoću 1% amonijevog molibdata u dušičnoj kiselini. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

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

Fosforno-molibden amonijak nastaje u obliku malih žutozelenih grudica.

Za dokazivanje željeza u dvije epruvete ulije se jednaka količina ekstrakta pepela iz različitih organa (1-2 ml) i doda jednaka količina 1% žute krvne soli do pojave plave boje. Prusko plavo nastaje:

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

POGLAVLJE 3. REZULTATI ISTRAŽIVANJA I NJIHOVA ANALIZA

3.1 Simptomi nedostatka minerala

Nedostatak minerala uzrokuje promjene u biokemijskim i fiziološkim procesima, zbog čega se često uočavaju morfološke promjene, odnosno vidljivi simptomi.

Ponekad, zbog nedostatka, rast je potisnut prije nego što se pojave drugi simptomi.

Vidljivi simptomi nedostatka. Najznačajniji rezultat nedostatka minerala je smanjeni rast. Ipak, najuočljiviji učinak je žućenje lišća uzrokovano smanjenom biosintezom klorofila. Čini se da je lišće posebno osjetljivo na nedostatak. S nedostatkom minerala, smanjuju se u veličini, mijenjaju oblik ili strukturu, blijede u boji, a ponekad čak i stvaraju mrtve dijelove na vrhovima, rubovima ili između glavnih žila. U nekim slučajevima listovi se skupljaju u čuperke ili rozete, a borove se iglice ponekad ne uspiju odvojiti pa nastaju “spojene iglice”. Opći znak određena vrsta nedostatka minerala u zeljastih biljaka - potiskivanje rasta stabljike i smanjeni rast lisnih ploški, što dovodi do stvaranja rozeta sitnih listova, često s mrežom klorotičnih područja. Vidljivi simptomi nedostatka različitih elemenata toliko su karakteristični da iskusni promatrači mogu identificirati nedostatak prema izgledu lišća.

Ponekad, kada postoji nedostatak minerala, drveće proizvodi suvišne količine gume. Taj se fenomen naziva omoza. Izlučivanje smole oko pupova uobičajeno je kod stabala Remarkable Pine u Australiji s nedostatkom cinka. Guma se nalazi i na kori voćaka koje pate od suhih vrhova uzrokovanih nedostatkom bakra. Značajan nedostatak često uzrokuje odumiranje lišća, izdanaka i drugih dijelova, odnosno razvijaju se simptomi koji se opisuju kao suhoća. Smrt izdanaka uzrokovana nedostatkom bakra opažena je u mnogim šumskim i voćkama. Kada vršni izbojci odumiru, stabla jabuke s nedostatkom bakra poprimaju grmoliki, zakržljali izgled. Nedostatak bora uzrokuje sušenje apikalnih točaka rasta i konačno odumiranje kambija kod agruma i borova, odumiranje floema i fiziološko propadanje voća kod drugih vrsta. Nedostatak jednog elementa ponekad pridonosi pojavi više različitih simptoma, na primjer, nedostatak bora kod stabala jabuke uzrokuje deformaciju i lomljivost lišća, nekrozu floema, oštećenje kore i plodova.

Kloroza. Najčešći simptom koji se opaža kod nedostatka raznih elemenata je kloroza, koja se javlja kao posljedica poremećene biosinteze klorofila. Priroda, stupanj i jačina kloroze mladog i starog lišća ovise o vrsti biljke, elementu i stupnju nedostatka. Najčešće je kloroza povezana s nedostatkom dušika, no može biti uzrokovana i nedostatkom željeza, mangana, magnezija, kalija i drugih elemenata. Štoviše, kloroza može biti uzrokovana ne samo nedostatkom minerala, već i nizom drugih čimbenika iz okoliša, uključujući previše ili premalo vode, nepovoljne temperature, otrovne tvari (kao što je sumporov dioksid) i višak minerala. Klorozu mogu uzrokovati i genetski čimbenici koji uzrokuju pojavu različito obojenih biljaka: od albina, potpuno lišenih klorofila, do zelenkastih klijanaca ili klijanaca s raznim prugama i mrljama na lišću.

Na temelju brojnih čimbenika koji uzrokuju klorozu možemo zaključiti da ona nastaje kao posljedica općeg metaboličkog poremećaja i specifičnog utjecaja pojedinih elemenata.

Jedan od najčešćih i najštetnijih oblika razvoja biljaka je tip kloroze koji se nalazi kod velikog broja voćaka, ukrasnog i šumskog drveća koje raste na alkalnim i vapnenastim tlima. Obično je uzrokovana nedostupnošću željeza pri visokim pH vrijednostima, ali ponekad je uzrokovana nedostatkom mangana.

Kada se kloroza pojavi kod kritosjemenjača, središnje žile i manje žilice lišća ostaju zelene, ali područja između žilica postaju blijedozelena, žuta ili čak bijela. Obično su najmlađi listovi najviše pogođeni klorozom. Kod crnogoričnih stabala mlade iglice postaju blijedozelene ili žute, a kod velikog nedostatka iglice mogu posmeđiti i otpasti.

Kloroza uzrokovana nedostatkom željeza može se djelomično ili potpuno eliminirati snižavanjem pH vrijednosti tla.

3.2 Fiziološki učinci nedostatka minerala

Vidljivi morfološki učinci ili simptomi nedostatka minerala rezultat su promjena u različitim unutarnjim biokemijskim ili fiziološkim procesima. Međutim, zbog složenih odnosa među njima, može biti teško odrediti kako nedostatak pojedinog elementa uzrokuje opažene učinke. Primjerice, nedostatak dušika može inhibirati rast zbog lošije opskrbljenosti dušikom procesa biosinteze nove protoplazme. No, istodobno se smanjuje brzina sinteze enzima i klorofila te se smanjuje fotosintetska površina. To uzrokuje slabljenje fotosinteze, pogoršavajući opskrbu procesa rasta ugljikohidratima. Kao rezultat toga, moguće je daljnje smanjenje brzine apsorpcije dušika i minerala. Često jedan element u biljci obavlja više funkcija, pa nije lako utvrditi koja funkcija ili kombinacija funkcija je poremećena i uzrokuje vidljive simptome. Mangan, primjerice, osim što aktivira određene enzimske sustave, neophodan je i za sintezu. Klorofil. Njegov nedostatak uzrokuje neke funkcionalne poremećaje. Nedostatak dušika obično dovodi do osjetnog smanjenja fotosinteze, ali učinak nedostatka drugih elemenata nije tako siguran.

Nedostatak minerala smanjuje i biosintezu ugljikohidrata i njihovo kretanje do rastućih tkiva. Nedostaci često različito utječu na fotosintezu i disanje. Na primjer, značajan nedostatak kalija usporava fotosintezu i povećava disanje, čime se smanjuje količina ugljikohidrata koji se mogu koristiti za rast. Ponekad je kretanje ugljikohidrata također inhibirano. Ovaj učinak je izražen kod stabala s nedostatkom bora s nekrozom floema. Smanjenjem količine dostupnih ugljikohidrata smanjuje se brzina rasta tkiva u jednom dijelu stabla, ali istovremeno može doći do nakupljanja ugljikohidrata u drugom dijelu. Ponekad je zbog niskog sadržaja skladišnih ugljikohidrata smanjeno stvaranje sjemena. Obilna primjena dušičnog gnojiva dovela je do značajnog povećanja procesa formiranja sjemena kod stabala bukve i javora šećerca, povećao se postotak zdravog sjemena i suhe mase sjemena javora. Formiranje češera i sjemenki kod mladog bora također se naglo povećalo nakon primjene gnojiva. Ako drveću ne nedostaje minerala, primjena velikih količina dušičnih gnojiva može smanjiti stvaranje plodova i sjemena stimulirajući vegetativni rast.

3.3 Višak minerala

Šumsko tlo rijetko sadrži višak mineralnih hranjiva, ali obilna gnojidba vrtova i rasadnika ponekad rezultira dovoljnim koncentracijama soli da izazovu štetu. Postoje i velika područja suhih zemalja gdje većina biljnih vrsta ne može postojati zbog visokog sadržaja soli. Navodnjavanje vodom koja sadrži mnogo soli također uzrokuje štetu. To se događa zbog povećanja osmotskog tlaka, nepovoljnih pH pomaka za biljke, neravnoteže različitih iona ili kombinacije ovih čimbenika.

Povećani osmotski tlak otopine tla smanjuje unos vode, povećava nedostatak vode u lišću i rezultira oštećenjem tkiva od isušivanja u danima kada vjetar i visoke temperature uzrokuju veliku transpiraciju. Kod dulje i dublje dehidracije također se opaža zatvaranje stomata, sprječavajući fotosintezu. Visoke koncentracije soli u tlu mogu uzrokovati oštećenje korijena plazmolizom, osobito u pjeskovitim tlima, što ometa sintetsku aktivnost korijena. Ponekad su listovi oštećeni zbog primjene tekućih gnojiva u visokim koncentracijama.

Štetni učinci viška gnojiva ovise o biljnoj vrsti, vrsti korištenog gnojiva i vremenu primjene.

Prekomjerna gnojidba voćaka i ukrasnog drveća ponekad produžuje vegetacijsku sezonu do te mjere da drveće i grmlje nemaju vremena postati hladno otporno prije mraza. Pretjerana gnojidba ponekad potiče stvaranje mnogo grana, cvjetova i plodova na starijim stablima. Druge vrste reakcija biljaka na prekomjernu gnojidbu uključuju fasciaciju ili spljoštenost stabljike i unutarnju nekrozu kore. Na presadnicama se nepoželjan učinak viška gnojiva očituje u obliku prekomjernog vršnog rasta, što dovodi do niskog omjera podzemnih i nadzemnih dijelova, zbog čega se biljke nakon presađivanja često ne ukorijene dobro.

Korištenje viška gnojiva je ekonomski rasipno. Također je nepoželjno za okoliš, jer se višak može isprati i završiti u vodenim tijelima ili podzemne vode. Posebno veliki značaj ima ispiranje viška dušika, obično u obliku nitrata, ali problem onečišćenja okoliša može nastati kada se bilo koji element unosi u prekomjernim količinama.

3.4 Nedostatak dušika

S nedostatkom dušika u staništu, rast biljaka je inhibiran, stvaranje bočnih izdanaka i bokorenje u žitaricama je oslabljeno, a opažaju se mali listovi. Istodobno se smanjuje grananje korijena, ali se omjer mase korijena i nadzemnih dijelova može povećati. Jedna od ranih manifestacija nedostatka dušika je blijedozelena boja lišća uzrokovana oslabljenom sintezom klorofila. Dugotrajno gladovanje dušikom dovodi do hidrolize proteina i razaranja klorofila, prvenstveno u donjem, starijem lišću i odljevu topivih dušikovih spojeva u mlađe lišće i točke rasta. Zbog razaranja klorofila boja donjeg lišća, ovisno o vrsti biljke, poprima žute, narančaste ili crvene tonove, a kod izraženijeg nedostatka dušika može doći do nekroze, sušenja i odumiranja tkiva. Izgladnjivanje dušikom dovodi do kraćeg razdoblja vegetativnog rasta i ranijeg sazrijevanja sjemena.

3.5 Nedostatak fosfora

Vanjski simptom gladovanja fosforom je plavkasto-zelena boja lišća, često s ljubičastom ili brončanom nijansom (dokaz kašnjenja u sintezi proteina i nakupljanju šećera). Listovi postaju mali i uži. Rast biljaka se zaustavlja, a sazrijevanje usjeva kasni.

S nedostatkom fosfora smanjuje se brzina apsorpcije kisika, mijenja se aktivnost enzima uključenih u respiratorni metabolizam, a neki nemitohondrijski oksidacijski sustavi (oksidaza glikolne kiseline, askorbat oksidaza) počinju aktivnije raditi. U uvjetima fosfornog gladovanja aktiviraju se procesi razgradnje organofosfornih spojeva i polisaharida, a sinteza proteina i slobodnih nukleotida je inhibirana.

Biljke su najosjetljivije na nedostatak fosfora u ranim fazama rasta i razvoja. Normalna prehrana fosforom u kasnijem razdoblju ubrzava razvoj biljaka (za razliku od prehrane dušikom), što u južnim regijama omogućuje smanjenje vjerojatnosti pada pod sušu, au sjevernim regijama - pod mraz.

3.6 Nedostatak sumpora

Nedovoljna opskrbljenost biljaka sumporom inhibira sintezu aminokiselina i proteina koji sadrže sumpor, smanjuje fotosintezu i brzinu rasta biljaka, osobito nadzemnih dijelova. U akutnim slučajevima dolazi do poremećaja stvaranja kloroplasta i moguća je njihova dezintegracija. Simptomi nedostatka sumpora - blijeđenje i žutilo lišća - slični su simptomima nedostatka dušika, ali se prvo pojavljuju na najmlađem lišću. To pokazuje da istjecanje sumpora iz starijeg lišća ne može nadoknaditi nedovoljnu opskrbu biljaka sumporom kroz korijenje.

3.7 Nedostatak kalija

S nedostatkom kalija, lišće počinje žutjeti odozdo prema gore - od starog do mladog. Lišće žuti na rubovima. Nakon toga, njihovi rubovi i vrhovi dobivaju smeđu boju, ponekad s crvenim "hrđavim" mrljama; dolazi do umiranja i uništavanja tih područja. Listovi izgledaju kao da su spaljeni. Opskrba kalijem posebno je važna za mlade organe i tkiva koji aktivno rastu. Stoga, s gladovanjem kalija, funkcioniranje kambija se smanjuje, razvoj krvožilnog tkiva je poremećen, debljina stanične stijenke epidermisa i kutikule se smanjuje, a procesi diobe i produljenja stanica su inhibirani. Kao rezultat skraćivanja internodija mogu se formirati rozetasti oblici biljaka. Nedostatak kalija dovodi do smanjenja dominantnog učinka vršnih pupova. Vršni i vršno-bočni pupovi prestaju se razvijati i odumiru, aktivira se rast bočnih izboja i biljka poprima oblik grma.

Slični dokumenti

Istraživanje fizikalnih i kemijski sastav tla sobne biljke, vrste mineralnih gnojiva. Znakovi nedostatka minerala u tlu. Savjeti za uzgoj sobnih biljaka u školskom okruženju. Biljne bolesti i štetnici, sredstva zaštite.

kolegij, dodan 03.09.2014


Uloga minerala u životu stanica i tkiva životinjskog tijela. Značaj makroelemenata za životinjski organizam. Kiselinsko-bazni odnos elemenata u hrani. Upotreba mikroelemenata u hranidbi, dnevni unos.

sažetak, dodan 25.10.2009


Podjela mineralnih gnojiva (jednostavna i mješovita). Iscrpljenost poljoprivrednog tla. Organska i mineralna gnojiva. Potpuni razvoj biljaka korištenjem složenih gnojiva. Utjecaj vode na život biljaka.

prezentacija, dodano 14.05.2014


Opis proteina, masti, ugljikohidrata, vitamina, minerala i elemenata u tragovima. Procjena hranidbene vrijednosti hrane za životinje. Metode proučavanja metabolizma u životinjskom tijelu, temeljene na zakonu održanja energije. Ravnoteža dušika, ugljika i energije u kravi.

sažetak, dodan 15.06.2014


Tla, uvjeti formiranja tla. Značajke mineralnih gnojiva. Geologija, geomorfologija, klima okolice rijeke Sozh. Obilježja tla i klimatskih uvjeta. Utjecaj mineralnih gnojiva na produktivnost i vrsta sastava travnate sastojine.

diplomski rad, dodan 03.11.2012


Ovisnost kakvoće poljoprivrednih proizvoda o sadržaju esencijalnih organskih i mineralnih spojeva u njima. Utjecaj mineralnih gnojiva (dušik, fosfor, kalij i kompleks) u različitim kombinacijama na razvoj i produktivnost biljaka.

sažetak, dodan 07.10.2009


Značaj minerala i vitamina u organizmu svinja. Primjena endogenih stimulansa i biološki aktivnih tvari u premiksima. Poželjnost korištenja biostimulansa (antibiotici, enzimi, eleutherococcus) u prehrani.

tutorijal, dodan 05.10.2012


Upotreba organskih i mineralnih gnojiva u regiji Duvan Republike Baškortostan, metode izračuna doze mineralnih gnojiva, planiranje žetve usjeva. Višegodišnji plan korištenja gnojiva u plodoredu, uzimajući u obzir plodnost tla.

kolegij, dodan 15.07.2009


Fiziološki značaj minerala u organizmu svinja. Primjena pikumina u krmača tijekom trudnoće. Čimbenici okoliša i njihov utjecaj na prirodnu otpornost i produktivnost svinja. Parametri krvi krmača.

monografija, dodano 05.10.2012


Prehrana pasa u urbanim uvjetima. Probava hrane i kapacitet želuca. Potrebe za hranjivim tvarima i energijom. Uloga masti u vitaminskoj prehrani i metabolizmu vode. Simptomi nedostatka folna kiselina. Funkcije minerala u tijelu.

Sve humusne tvari nastaju kao rezultat postmortalne (post mortem) transformacije organskih ostataka. Pretvorba organskih ostataka u humusne tvari naziva se procesom humifikacije. Nastaje izvan živih organizama, kako njihovim sudjelovanjem tako i čistim kemijskim reakcijama oksidacije, redukcije, hidrolize, kondenzacije itd.

Za razliku od žive stanice, u kojoj se sinteza biopolimera odvija u skladu s genetskim kodom, tijekom procesa humifikacije nema zadanog programa, pa mogu nastati bilo koji spojevi, jednostavniji i složeniji od izvornih biomolekula. Dobiveni produkti ponovno se podvrgavaju reakcijama sinteze ili razgradnje, a taj se proces odvija gotovo neprekidno.

Huminske tvari čine specifičnu skupinu visokomolekularnih tamno obojenih tvari koje nastaju razgradnjom organskih ostataka u tlu sintezom mrtvih biljnih i životinjskih tkiva iz truljenja i produkata truljenja. Količina ugljika vezana u huminskim kiselinama tla, treseta i ugljena gotovo je četiri puta veća od količine ugljika vezane u organskoj tvari svih biljaka i životinja na kugli zemaljskoj. Ali huminske tvari nisu samo otpadni proizvodi životnih procesa, oni su prirodni i važni produkti zajedničke evolucije mineralnih tvari i biljnog svijeta Zemlje.

Huminske tvari mogu izravno utjecati na biljke, budući da su izvor elemenata mineralne prehrane (bazen hranjivih tvari). Organska tvar tla sadrži značajnu količinu hranjivih tvari koje biljna zajednica troši nakon što ih mikroorganizmi tla pretvore u mineralni oblik. Hranjive tvari ulaze u biljnu biomasu u mineralnom obliku.

Huminske tvari mogu posredno utjecati na biljke, odnosno utjecati na fizikalno-mehanička, fizikalno-kemijska i biološka svojstva tla. Složenim djelovanjem na tlo poboljšavaju njegova fizikalna, kemijska i biološka svojstva. Uz to imaju zaštitnu funkciju, vežu teške metale, radionuklide i organske otrove, čime ih sprječavaju da uđu u biljke. Dakle, utječući na tlo, neizravno utječu na biljke, potičući njihov aktivniji rast i razvoj.

U posljednje vrijeme razvijeni su novi pravci utjecaja humusnih tvari na biljke, i to: Biljke su heterotrofi koji se izravno hrane humusnim tvarima; Huminske tvari mogu hormonalno djelovati na biljku, potičući njezin rast i razvoj.

1. Biosferne funkcije humusnih tvari na razvoj biljaka

U posljednjih godina Znanstvenici su identificirali opće biokemijske i ekološke funkcije humusnih tvari i njihov utjecaj na razvoj biljaka. Među najvažnijima su sljedeći:

Punjiva- sposobnost humusnih tvari da akumuliraju dugoročne rezerve svih hranjivih tvari, ugljikohidrata, aminokiselina u različitim sredinama;

Prijevoz- stvaranje složenih organomineralnih spojeva s metalima i elementima u tragovima koji aktivno migriraju u biljke;

Regulatorni- humusne tvari formiraju boju tla i reguliraju mineralnu ishranu, kationsku izmjenu, puferiranje i redoks procese u tlu;

Zaštitni- sorpcijom otrovnih tvari i radionuklida huminske tvari sprječavaju njihov ulazak u biljke.

Kombinacija svih ovih funkcija osigurava povećane prinose i potrebnu kvalitetu poljoprivrednih proizvoda. Posebno je važno istaknuti pozitivan učinak humusnih tvari u nepovoljnim okolišnim uvjetima: niske i visoke temperature, nedostatak vlage, salinitet, nakupljanje pesticida i prisutnost radionuklida.

Uloga humusnih tvari kao fiziološki aktivnih tvari je neosporna. Mijenjaju propusnost stanične membrane, povećavaju aktivnost enzima, potiču procese disanja, sintezu proteina i ugljikohidrata. Povećavaju sadržaj klorofila i produktivnost fotosinteze, što zauzvrat stvara preduvjete za dobivanje ekološki prihvatljivih proizvoda.

Pri poljoprivrednom korištenju zemljišta potrebno je stalno obnavljanje humusa u tlu kako bi se održala potrebna koncentracija humusnih tvari.

Do sada se to prihranjivanje provodilo uglavnom primjenom komposta, stajnjaka i treseta. Međutim, budući da je sadržaj stvarnih humusnih tvari u njima relativno mali, stope njihove primjene su vrlo visoke. To povećava troškove transporta i druge proizvodne troškove koji su višestruko veći od troškova samih gnojiva. Osim toga, sadrže sjemenke korova, kao i patogene bakterije.

Za postizanje visokih i održivih prinosa nije dovoljno oslanjati se na biološke mogućnosti poljoprivrednih kultura koje se, kao što je poznato, iskorištavaju samo 10-20%. Naravno, potrebno je koristiti visokoprinosne sorte, učinkovite metode agro- i fitotehnike te gnojiva, ali više nije moguće bez regulatora rasta biljaka, koji već krajem dvadesetog stoljeća igraju ne manje važnu ulogu. ulogu od pesticida i gnojiva.

2. Utjecaj sadržaja humusa u tlu na prinos poljoprivrednih biljaka

Visokohumusna tla imaju veći sadržaj fiziološki aktivnih tvari. Humus aktivira biokemijske i fiziološke procese, povećava metabolizam i ukupnu energetsku razinu procesa u biljnom organizmu, potiče povećanu opskrbu biljnog organizma hranjivim tvarima, što je popraćeno povećanjem prinosa i poboljšanjem njegove kvalitete.

Literatura se nakupila eksperimentalni materijal, pokazujući blisku ovisnost prinosa o razini sadržaja humusa u tlu. Koeficijent korelacije između sadržaja humusa u tlu i prinosa je 0,7 ... 0,8 (podaci iz VNIPTIOU, 1989). Prema tome, u studijama Bjeloruskog istraživačkog instituta za znanost o tlu i agrokemiju (BelNIIPA), povećanje količine humusa u soddy-podzolic tlima za 1% (unutar njegove varijacije od 1,5 do 2,5...3%) povećava zrno prinos ozime raži i ječma za 10... 15 c/ha. Na kolektivnim farmama i državnim farmama Vladimirske regije, sa sadržajem humusa u tlu do 1%, prinos zrna u razdoblju 1976-1980. nije prelazio 10 c/ha, kod 1,6...2% bio je 15 c/ha, 3,5...4% - 35 c/ha. U regiji Kirov, povećanje humusa za 1% isplati se dobivanjem dodatnih 3...6 kvintala žitarica, u regiji Voronezh - 2 kvintala, u Krasnodarska oblast- 3...4 c/ha.

Uloga humusa u povećanju prinosa vještom uporabom kemijskih gnojiva još je značajnija, njegova se učinkovitost povećava za 1,5 ... 2 puta. Međutim, treba imati na umu da kemijska gnojiva primijenjena na tlo uzrokuju povećanu razgradnju humusa, što dovodi do smanjenja njegovog sadržaja.

Praksa suvremene poljoprivredne proizvodnje pokazuje da je povećanje sadržaja humusa u tlima jedan od glavnih pokazatelja njihove kultivacije. Pri niskoj razini zaliha humusa, samo primjena mineralnih gnojiva ne dovodi do stabilnog povećanja plodnosti tla. Štoviše, primjena visoke doze Mineralna gnojiva na tlima siromašnim organskom tvari često su praćena nepovoljnim učinkom na mikro i makrofloru tla, nakupljanjem nitrata i drugih štetnih spojeva u biljkama, au mnogim slučajevima i smanjenjem prinosa usjeva.

3. Djelovanje humusnih tvari na biljke

Huminske kiseline su proizvod prirodne biokemijske transformacije organske tvari u biosferi. Oni su glavni dio organske tvari tla – humusa, igrajući ključnu ulogu u kruženju tvari u prirodi i održavanju plodnosti tla.

Huminske kiseline imaju razgranatu molekularnu strukturu, uključujući veliki broj funkcionalnih skupina i aktivnih centara. Stvaranje ovih prirodnih spojeva događa se pod utjecajem fizikalno-kemijskih procesa koji se odvijaju u tlu i aktivnosti organizama u tlu. Izvori za sintezu huminskih kiselina su biljni i životinjski ostaci, kao i otpadni proizvodi mikroflore tla.

Dakle, huminske kiseline su akumulatori organske tvari tla - aminokiselina, ugljikohidrata, pigmenata, biološki aktivnih tvari i lignina. Osim toga, vrijedne anorganske komponente tla koncentrirane su u huminskim kiselinama - elementima mineralne prehrane (dušik, fosfor, kalij), kao i mikroelementima (željezo, cink, bakar, mangan, bor, molibden itd.).

Pod utjecajem prirodnih procesa koji se odvijaju u tlu, sve gore navedene komponente uključene su u jedan molekularni kompleks - huminske kiseline. Raznolikost početnih komponenti za sintezu ovog kompleksa određuje složenu molekularnu strukturu i, kao posljedicu, širok raspon fizikalnih, kemijskih i bioloških učinaka huminskih kiselina na tlo i biljke.

Huminske kiseline, kao sastavni dio humusa, nalaze se u gotovo svim tipovima tala. Oni su dio čvrstih fosilnih goriva (tvrdi i meki smeđi ugljen), kao i treseta i sapropela. Međutim, u svom prirodnom stanju, ovi spojevi su neaktivni i gotovo potpuno u netopljivom obliku. Fiziološki su aktivne samo soli nastale djelovanjem humusnih kiselina s alkalijskim metalima - natrijem, kalijem (humati).

3.1 Utjecaj humata na svojstva tla

Utjecaj humata na fizikalna svojstva tla

Mehanizam ovog učinka varira ovisno o vrsti tla.

Na teškim glinastim tlima humati potiču međusobno odbijanje čestica gline tako što uklanjaju višak soli i uništavaju kompaktnu trodimenzionalnu strukturu gline. Zbog toga tlo postaje rahlije, višak vlage lakše isparava, a protok zraka se poboljšava, što olakšava disanje i kretanje korijena.

Kada se nanose na laka tla, humati obavijaju i spajaju mineralne čestice tla, pomažući u stvaranju vrlo vrijedne vodootporne grudasto-zrnate strukture koja poboljšava propusnost i sposobnost zadržavanja vode u tlu, te njegovu propusnost za zrak. Ova svojstva su posljedica sposobnosti huminskih kiselina da geliraju.

Zadržavanje vlage. Zadržavanje vode humatima nastaje zbog stvaranja vodikovih veza između molekula vode i nabijenih skupina humata, kao i metalnih iona adsorbiranih na njima. Kao rezultat toga, isparavanje vode se smanjuje u prosjeku za 30%, što dovodi do povećanja apsorpcije vlage od strane biljaka na sušnim i pjeskovitim tlima.

Stvaranje tamne boje. Humati boje tlo u tamnu boju. Ovo je posebno važno za područja s hladnom i umjerenom klimom, budući da tamna boja poboljšava apsorpciju i skladištenje sunčeve energije u tlu. Kao rezultat toga, temperatura tla raste.

Utjecaj humata na kemijska svojstva tla i svojstva vlažnosti tla.

Huminske kiseline su po svojoj prirodi polielektroliti. U kombinaciji s organskim i mineralnim česticama tla tvore apsorpcijski kompleks tla. Posjedujući veliki broj različitih funkcionalnih skupina, huminske kiseline mogu adsorbirati i zadržati hranjive tvari, makro- i mikroelemente koji ulaze u tlo. Hranjive tvari zadržane huminskim kiselinama ne vežu se za minerale tla i ne ispiraju se vodom, već su u stanju dostupnom biljkama.

Povećanje puferskog kapaciteta tla. Dodatkom humata povećava se puferski kapacitet tla, odnosno sposobnost tla da održi prirodnu pH vrijednost čak i uz preveliku opskrbu kiselim ili alkalnim sredstvima. Dakle, kada se primjenjuju, humati mogu ukloniti višak kiselosti tla, što s vremenom omogućuje sijanje usjeva koji su osjetljivi na visoku kiselost na ovim poljima.

Utjecaj humata na transport hranjiva i mikroelemenata u biljke.

Za razliku od slobodnih huminskih kiselina, humati su pokretni spojevi topljivi u vodi. Adsorpcijom hranjivih tvari i mikroelemenata pridonose njihovom kretanju iz tla u biljke.
Pri primjeni humata postoji jasna tendencija povećanja sadržaja raspoloživog fosfora (1,5-2 puta), izmjenjivog kalija i asimilativnog dušika (2-2,5 puta) u obradivom sloju tla.

Svi mikroelementi, kao prijelazni metali (osim bora i joda), tvore pokretne kelatne komplekse s humatima koji lako prodiru u biljke, što osigurava njihovu apsorpciju, a željezo i mangan, prema znanstvenicima, apsorbiraju se isključivo u obliku humata ovih metala. .

Pretpostavljeni mehanizam ovog procesa je da humati, pod određenim uvjetima, mogu apsorbirati metalne ione, otpuštajući ih kada se uvjeti promijene. Dodavanje pozitivno nabijenih metalnih iona događa se zbog negativno nabijenih funkcionalnih skupina huminskih kiselina (karboksilne, hidroksilne itd.).

Tijekom procesa upijanja vode korijenjem biljke, humati topljivih metala se približavaju stanicama korijena. Negativan naboj korijenskog sustava premašuje negativni naboj humata, što dovodi do odvajanja metalnih iona od molekula huminske kiseline i apsorpcije iona staničnom membranom.

Mnogi istraživači vjeruju da male molekule huminskih kiselina, zajedno s metalnim ionima i drugim hranjivim tvarima vezanim uz njih, biljka može izravno apsorbirati i asimilirati.
Zahvaljujući opisanim mehanizmima poboljšava se ishrana biljaka u tlu, što pridonosi njihovom učinkovitijem rastu i razvoju.

Utjecaj humata na biološka svojstva tla.

Huminske kiseline izvor su dostupnih fosfata i ugljika za mikroorganizme. Molekule huminskih kiselina sposobne su formirati velike agregate na kojima se aktivno razvijaju kolonije mikroorganizama. Dakle, humati značajno intenziviraju aktivnost različitih skupina mikroorganizama koji su usko povezani s mobilizacijom hranjivih tvari u tlu i pretvaranjem potencijalne plodnosti u efektivnu.
Zbog povećanja broja silikatnih bakterija, izmjenjivi kalij koji apsorbiraju biljke stalno se obnavlja.

Humati povećavaju broj mikroorganizama u tlu koji razgrađuju teško topljive mineralne i organske spojeve fosfora.

Humati poboljšavaju opskrbljenost tla probavljivim rezervama dušika: broj amonifikacijskih bakterija povećava se tri do pet puta, u nekim slučajevima zabilježen je deseterostruki porast amonifikacijskih bakterija; povećava se broj nitrifikacijskih bakterija 3-7 puta. Poboljšanjem životnih uvjeta slobodnoživućih bakterija, njihova sposobnost fiksiranja molekularnog dušika iz atmosfere povećava se gotovo 10 puta.

Kao rezultat, tlo je obogaćeno dostupnim hranjivim tvarima. Prilikom raspadanja organske tvari nastaje velika količina organskih kiselina i ugljičnog dioksida. Pod njihovim utjecajem teško dostupni mineralni spojevi fosfora, kalcija, kalija i magnezija pretvaraju se u biljci pristupačne oblike.

Zaštitna svojstva humata

Složeni učinak humata na tlo osigurava njihova zaštitna svojstva.
Ireverzibilno vezanje teških metala i radionuklida. Ovo svojstvo humata posebno je važno u uvjetima povećanog antropogenog opterećenja tla. Spojevi olova, žive, arsena, nikla i kadmija, koji se oslobađaju izgaranjem ugljena, radom metalurških poduzeća i elektrana, ulaze u tlo iz atmosfere u obliku prašine i pepela, kao i s ispušnim plinovima vozila. U isto vrijeme, razina zagađenja zračenjem značajno je porasla u mnogim regijama.
Kada se unesu u tlo, humati nepovratno vežu teške metale i radionuklide. Kao rezultat toga nastaju netopljivi, sjedilački kompleksi koji se uklanjaju iz ciklusa tvari u tlu. Dakle, humati sprječavaju ulazak ovih spojeva u biljke, a time i u poljoprivredne proizvode.

Uz to, aktivacija mikroflore humatima dovodi do dodatnog obogaćivanja tla huminskim kiselinama. Kao rezultat toga, zahvaljujući gore opisanom mehanizmu, tlo postaje otpornije na tehnogeno onečišćenje.
Ubrzanje razgradnje organskih ekotoksikanata. Aktiviranjem aktivnosti mikroorganizama u tlu, humati doprinose ubrzanoj razgradnji toksičnih organskih spojeva nastalih izgaranjem goriva, kao i otrovnih kemikalija.
Višekomponentni sastav huminskih kiselina omogućuje im učinkovitu sorpciju teško dostupnih organskih spojeva, smanjujući njihovu toksičnost za biljke i ljude.

3.2 Utjecaj humata na opći razvoj biljaka, sjemena i korijenskog sustava

Intenziviranje fizikalno-kemijskih i biokemijskih procesa. Humati povećavaju aktivnost svih biljnih stanica. Zbog toga se povećava energija stanice, poboljšavaju se fizikalno-kemijska svojstva protoplazme, intenziviraju se metabolizam, fotosinteza i disanje biljaka.

Kao rezultat toga, ubrzava se dioba stanica, što znači da se poboljšava ukupni rast biljke. Poboljšanje ishrane bilja. Kao rezultat upotrebe humata, aktivno se razvija korijenski sustav, poboljšava se ishrana korijena biljaka, kao i apsorpcija vlage. Intenziviranje ishrane korijena je olakšano složenim učinkom humata na tlo. Povećanje biljne biomase i aktivacija metabolizma dovodi do povećane fotosinteze i nakupljanja ugljikohidrata u biljkama.

Povećanje otpornosti biljaka. Humati su nespecifični aktivatori imunološki sustav. Kao rezultat tretmana humatima, otpornost biljaka na razne bolesti značajno se povećava. Namakanje sjemena u otopinama humata izuzetno je učinkovito u sprječavanju infekcija sjemena, a posebno truljenja korijena. Uz to, kada se tretiraju humatima, povećava se otpornost biljaka na nepovoljne čimbenike okoliša - ekstremne temperature, vlaženje, jake vjetrove.

Djelovanje humata na sjeme

Zahvaljujući tretiranju pripravcima na bazi huminskih tvari povećava se otpornost sjemena na bolesti i traumatska oštećenja, a uklanjaju se i površinske infekcije.

Tretiranim sjemenom povećava se sposobnost klijavosti, energija klijanja te potiče rast i razvoj presadnica.
Tako se tretiranjem povećava klijavost sjemena i sprječava razvoj gljivičnih bolesti, posebice infekcija korijena.

Učinak humata na korijenski sustav

Povećava se propusnost stanične membrane korijena. Kao rezultat toga, poboljšava se prodiranje hranjivih tvari i mikroelemenata iz otopine tla u biljku. Kao rezultat toga, hranjive tvari se isporučuju uglavnom u obliku kompleksa s humatima.

Poboljšava se razvoj korijenskog sustava, povećava se učvršćenost biljaka u tlu, odnosno biljke postaju otpornije na jake vjetrove, ispiranje kao posljedicu obilnih oborina i erozijske procese.
Posebno je učinkovit na usjevima s nedovoljno razvijenim korijenovim sustavom: jara pšenica, ječam, zob, riža, heljda.

Razvojem korijenskog sustava biljka intenzivira upijanje vlage i kisika, kao i ishranu tla.
Zbog toga se u korijenskom sustavu pojačava sinteza aminokiselina, šećera, vitamina i organskih kiselina. Povećava se metabolizam između korijena i tla. Organske kiseline koje luči korijen (ugljična, jabučna i dr.) aktivno utječu na tlo, povećavajući dostupnost hranjiva i mikroelemenata.

4. Zaključak

Huminske tvari nedvojbeno utječu na rast i razvoj biljaka. Organska tvar tla služi kao izvor hranjivih tvari za biljke. Mikroorganizmi, razlažući huminske tvari, opskrbljuju biljke hranjivim tvarima u mineralnom obliku.

Huminske tvari značajno utječu na složena svojstva tla, čime posredno utječu na razvoj biljaka.

Huminske tvari, poboljšavajući fizikalno-kemijska, kemijska i biološka svojstva tla, potiču intenzivniji rast i razvoj biljaka.

Također, u današnje vrijeme, zbog intenzivnog porasta antropogenog utjecaja na okoliš općenito, a posebno na tlo, od velike je važnosti zaštitna funkcija humusnih tvari. Huminske tvari vežu otrovne tvari i radionuklide te tako pridonose proizvodnji ekološki prihvatljivih proizvoda.

Humusne tvari svakako povoljno djeluju i na tlo i na biljke.

Popis korištene literature.

1. Aleksandrova L.N. Organska tvar tla i procesi njezine pretvorbe. L., Nauka, 1980.,
2. Orlov D.S. Huminske kiseline tla i opća teorija humifikacije. M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1990.
3. Ponomareva V.V., Plotnikova T.A. Formiranje humusa i tla. L., Nauka, 1980.,
4. Tyurin I.V. Organska tvar tla i njezina uloga u formiranju i plodnosti tla. Doktrina humusa tla. Selkhozgiz, 1967.
5. Tate R., III. Organska tvar tla. M.: Mir, 1991.
6. Khristeva L.A.. Stimulativni učinak huminske kiseline na rast viših biljaka i priroda ovog fenomena. 1957. godine.
7. Huminske tvari u biosferi. ur. D.S. Orlova. M.: Nauka, 1993.

laser za zračenje sjemena ječma

Najvažniji i najučinkovitiji dio tretiranja je kemijsko, odnosno tretiranje sjemena.

Još prije 4 tisuće godina, u starom Egiptu i Grčkoj, sjemenke su bile namočene u sok od luka ili pohranjene s iglicama čempresa.

U srednjem vijeku, s razvojem alkemije i zahvaljujući njoj, kemičari su počeli močiti sjemenke u kamenim i kalijevim solima, bakrenom sulfatu i solima arsena. U Njemačkoj su najpopularniji bili jednostavnih načina- držanje sjemena u vrućoj vodi ili u otopini stajnjaka.

Početkom 16. stoljeća uočeno je da sjemenke koje su bile u brodolomu morska voda, proizvode usjeve koji su manje zahvaćeni plamenjačom. Mnogo kasnije, prije 300 godina, djelotvornost predsjetvenog kemijskog tretiranja sjemena znanstveno je dokazana tijekom pokusa francuskog znanstvenika Thielea, koji je proučavao učinak tretiranja sjemena solju i vapnom na širenje plamenjače kroz sjeme.

Početkom 19. stoljeća zabranjena je uporaba pripravaka s arsenom kao opasnih po život ljudi, no početkom 20. stoljeća počinju se koristiti tvari koje sadrže živu, a koje su zabranjene za uporabu tek 1982., a tek u zapadnoj Europi.

Tek 60-ih godina prošlog stoljeća razvijeni su sistemični fungicidi za predtretman sjemena, a industrijalizirane zemlje su ih počele aktivno koristiti. Od 90-ih godina prošlog stoljeća koriste se kompleksi modernih, visoko učinkovitih i relativno sigurnih insekticida i fungicida.

Ovisno o tehnologiji tretiranja sjemena, postoje tri vrste: jednostavno obrađivanje, panovanje i inkrustiranje.

Standardna obrada je najčešći i tradicionalni način tretiranja sjemena. Najčešće se koristi u domaćinstvima i farmama, kao iu proizvodnji sjemena. Povećava težinu sjemena za najviše 2%. Ako sastav koji stvara film potpuno prekrije sjemenke, njihova se težina može povećati do 20%

Korištenje - sjemenke su obložene ljepljivim tvarima kako bi se osiguralo da kemikalije prianjaju na njihovu površinu. Tretirano sjeme može postati 5 puta teže, ali se oblik ne mijenja.

Peletiranje - tvari prekrivaju sjemenke debelim slojem, povećavaju njihovu težinu do 25 puta i mijenjaju oblik u sferni ili eliptični. Najsnažnije paniranje (peletiranje) čini sjemenke i do 100 puta težima.

Najzastupljeniji pripravci za tretiranje sjemena žitarica su Raxil, Premix, Vincit, Divident i Colfugo Super Color. To su sistemski fungicidi koji ubijaju spore kamena, prašnjavu i tvrdu pljuvačku, nematode, učinkovito se bore protiv fuzarija, septorije i truleži korijena. Proizvode se u obliku tekućina, praha ili koncentriranih suspenzija i koriste se za obradu sjemena u posebnim uređajima u količini od 0,5-2 kg na 1 tonu sjemena.

U privatnim kućanstvima i farmama upotreba jakih kemikalija nije uvijek opravdana. Relativno male količine male sjemenke povrće ili ukrasne kulture, kao što su neven, mrkva ili rajčica, mogu se tretirati manje otrovnim tvarima. Važno je ne samo i ne toliko inicijalno uništiti cjelokupnu zarazu na sjemenu, već i u biljci, već u fazi sjemenog zametka, stvoriti otpornost na bolesti, odnosno trajni imunitet.

Na početku klijanja također je koristan utjecaj stimulansa rasta koji će pospješiti razvoj velikog broja bočnih korijena u biljkama, stvarajući snažan korijenski sustav. Stimulansi rasta biljaka koji ulaze u embrij prije početka klijanja uzrokuju aktivan transport hranjivih tvari do nadzemnih dijelova biljke. Sjeme tretirano takvim pripravcima brže klija i povećava mu se klijavost. Sadnice postaju otpornije ne samo na bolesti, već i na promjene temperature, nedostatak vlage i druge stresne uvjete. Dugoročnijim posljedicama pravilne predsjetvene pripreme smatra se povećanje prinosa i skraćenje vremena dozrijevanja.

Mnogi pripravci za predsjetvenu obradu sjemena stvaraju se na humusnoj osnovi. Oni su koncentrirana (do 75%) vodena otopina huminskih kiselina i humata, kalija i natrija, zasićena kompleksom mineralnih tvari potrebnih biljci, koja se također može koristiti kao gnojivo. Takvi pripravci se proizvode na bazi treseta, kao njegovog vodenog ekstrakta.

Z.F. Rakhmankulova i suradnici proučavali su učinak predsjetvenog tretiranja sjemena pšenice (Triticum aestivum L.) s 0,05 mm salicilne kiseline (SA) na njen endogeni sadržaj i omjer slobodnih i vezanih oblika u izdancima i korijenu klijanaca. Tijekom dvotjednog rasta presadnica uočeno je postupno smanjenje ukupnog sadržaja SA u mladicama; nisu otkrivene nikakve promjene u korijenu. Istodobno je došlo do preraspodjele SA oblika u izdancima - povećanja razine konjugiranog oblika i smanjenja slobodnog oblika. Tretiranje sjemena salicilatom prije sjetve dovelo je do smanjenja ukupnog sadržaja endogene SA u izdancima i korijenu sadnica. Sadržaj slobodne SA najintenzivnije se smanjivao u mladicama, a nešto manje u korijenu. Pretpostavlja se da je ovo smanjenje uzrokovano kršenjem biosinteze SA. To je bilo popraćeno povećanjem mase i duljine izdanaka, a posebno korijena, stimulacijom totalnog tamnog disanja i promjenom omjera respiratornog trakta. U korijenu je uočeno povećanje udjela respiracijskog puta citokroma, au mladicama alternativnog otpornog na cijanid. Prikazane su promjene u antioksidativnom sustavu biljaka. Stupanj lipidne peroksidacije bio je izraženiji u mladicama. Pod utjecajem predtretmana SA sadržaj MDA u izdancima se povećao 2,5 puta, dok se u korijenu smanjio 1,7 puta. Iz prikazanih podataka proizlazi da se priroda i intenzitet učinka egzogene SA na rast, energetsku ravnotežu i antioksidativni status biljaka može povezati s promjenama njezinog sadržaja u stanicama te s preraspodjelom između slobodnih i konjugiranih oblika SA.

E.K. Eskov je u proizvodnim pokusima proučavao učinak predsjetvene obrade sjemena kukuruza nanočesticama željeza na intenziviranje rasta i razvoja, povećanje prinosa zelene mase i zrna ove kulture. Zbog toga su se intenzivirali fotosintetski procesi. Sadržaj Fe, Cu, Mn, Cd i Pb u ontogenezi kukuruza vrlo je varirao, ali je adsorpcija nanočestica Fe u početnim fazama razvoja biljke utjecala na smanjenje sadržaja ovih kemijskih elemenata u zrnu koje je dozrijevalo. praćeno promjenom njegovih biokemijskih svojstava.

Stoga je predsjetvena obrada sjemena kemikalijama povezana s visokim troškovima rada i niskom tehnološkom učinkovitošću procesa. Osim toga, korištenje pesticida za dezinfekciju sjemena uzrokuje veliku štetu okolišu.