Gradski znanstveno-praktični skup školaraca "Dan znanosti"

Istraživački projekt na temu:

„Utjecaj kemikalija

o rastu i razvoju biljaka"

Rad su izradile: učenica 9.b 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

6

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

1.3 Utjecaj raznih kemikalija na žive organizme ... 8

poglavlje II. Eksperimentalni dio…………..…………………………11

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

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

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

Zaključak………………………………………………………………….15

Reference………………………………………………………………16

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

Uvod

Obrazloženje odabira teme projekta i njegova relevantnost

Važnost zelenih biljaka u prirodi je velika, one lječe zrak, obogaćuju ga kisikom potrebnim za disanje svih živih bića i pročišćavaju 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 apsorbiraju se iz njega korijenjem, što negativno utječe na stanje i rast predstavnika flore. Razmotrite utjecaj nekih čimbenika na rast biljaka pod utjecajem kemikalija.

Jedan od naj opasne vrste kemijsko onečišćenje prirodnog okoliša onečišćenje je teškim metalima u koje spadaju željezo, cink, nikal, olovo, bakar i krom. Mnogi teški metali, poput željeza, bakra, cinka, molibdena, uključeni su u biološke procese iu određenim su 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, mogu se nakupljati u tkivima uzrokujući niz bolesti. Metali bez korisne uloge u biološkim procesima, kao što su olovo i živa, definirani su kao toksični metali.

Među različitim zagađivačima, teški metali (uključujući živu, olovo, kadmij, cink) i njihovi spojevi razlikuju se po svojoj rasprostranjenosti, visokoj toksičnosti, mnogi od njih također imaju sposobnost nakupljanja u živim organizmima. Naširoko se koriste u raznim industrijske proizvodnje, stoga je unatoč mjerama pročišćavanja sadržaj spojeva teških metala u industrijskim otpadnim vodama dosta visok. Također ulaze u okolinu sa kućni otpad, 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 im. I.P. ŠAMJAKIN"

ODJEL ZA BIOLOGIJU

ODJEL ZA UPRAVLJANJE PRIRODOM I ZAŠTITU PRIRODE

Nastavni rad po disciplinama

"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

REFERENCE

UVOD

biljni mineral

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 je također uključen u mnoge druge spojeve: purine, alkaloide, enzime, regulatore 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 nakupljanja rezervnih 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 štetne za biljku i štiti je od toksičnog djelovanja raznih soli, te sudjeluje u stvaranju mehaničkih membrana.

Osim ovih vitalnih elemenata, od određene važnosti su natrijev klorid, mangan, željezo, fluor, jod, brom, cink, kobalt koji stimuliraju rast biljaka.

Svrha: Proučiti utjecaj minerala na rast i razvoj biljaka.

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

2. Upoznati se s metodama određivanja mineralnih tvari u biljnim tkivima.

3. Prepoznati simptome nedovoljnog i prekomjernog sadržaja minerala u biljkama

POGLAVLJE 1. PREGLED LITERATURE

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

Među ovim glavnim hranjivim tvarima 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 neophodni za sve više biljke još nije instaliran. Neke vrste iz obitelji apsorbiraju natrij u relativno velikim količinama. Chenopodiaceae (Chenopodiaceae), posebice cikle, kao i vrste prilagođene uvjetima slanosti, iu ovom slučaju je neophodna. 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% su pepelne tvari: P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na i dr. O mineralnom sastavu biljaka obično se prosuđuje analizom pepela zaostalog nakon spaljivanja organske tvari biljaka. . Sadržaj mineralnih elemenata (ili njihovih oksida) u biljci obično se izražava kao postotak mase suhe tvari ili kao postotak mase pepela. Gore navedene tvari pepela klasificiraju se kao makronutrijenti.

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 se jako promijeniti 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 elemenata u tkivima kao što je Na, kao što je već spomenuto, i Ca, u vezi s kojima su skupine biljaka natriofila, kalciofila (većina mahunarki, uključujući grah, grah, djetelina), fobi kalcija (lupina, bjelobrada, kiselica i dr.). Ove specifičnosti su zbog prirode tla u mjestima podrijetla i staništa vrsta, određene genetski fiksirane uloge koju ti elementi igraju u metabolizmu biljaka.

Mineralnim elementima najbogatije je lišće u kojem pepeo može biti 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. Stoga je nazvan nitrogen, što znači "ne-život". Međutim, dušik je dio proteina, nukleinskih kiselina i mnogih vitalnih organskih tvari. Uklanjanje nedostatka nekih nezamjenjivih spojeva koji sadrže dušik - aminokiselina, vitamina itd. - najakutniji je problem prehrambenih programa čovječanstva.

Dušik je jedan od najraširenijih 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, rezerve N 2 u atmosferi procjenjuju se na 4 * 10 15 tona Zračni stupac na 1 m 2 zemljine površine sadrži 8 tona dušika. Međutim, više biljke ne asimiliraju molekularni dušik kao takav i mogu ga pretvoriti u njima dostupan oblik samo djelovanjem 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 litosferskog dušika Zemlje koncentriran u tlu, a samo 0,5 - 2% ukupnih rezervi u tlu. tlo je izravno dostupno biljkama. 1 hektar obradivog černozema u prosjeku 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 fiksiraju dušik. Mikroorganizmi koji obavljaju 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, heterotrofi, zahtijevaju izvor prehrane ugljikohidratima 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 produkte koje izlučuje korijenje u rizosferu.

Nedavno se velika pažnja posvećuje cijanobakterijama, posebice Tolypothrix tenius. Obogaćivanje rižinih polja njima povećava prinos riže u prosjeku za 20%. Općenito, poljoprivredna vrijednost slobodnoživućih fiksatora dušika nije tako velika. U umjerenim klimatskim uvjetima njihova godišnja fiksacija dušika je u pravilu nekoliko kilograma dušika po 1 ha, ali pod povoljnim uvjetima tla (na primjer, velika količina organskih ostataka) može doseći 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 biljnih vrsta različitih obitelji koje mogu simbiotski asimilirati dušik. Tu spadaju neka drveća i grmovi: joha, cera, sivka, krkavina i dr. Kvržice koje rastu na korijenju johe i nekih drugih neleguminoza nastanjene su aktinomicetama roda Frankia.

Za poljoprivredu su od najvećeg interesa kvržične bakterije roda Rhizobium koje žive u simbiozi s leguminoznim biljkama i fiksiraju prosječno 100 do 400 kg N/ha godišnje. Među mahunarke lucerna može akumulirati do 500 - 600 kg N/ha godišnje, djetelina - 250 - 300, lupin - 150, stočni grah, grašak, grah - 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 tla sposobne mineralizirati i pretvoriti u oblik NH 4 + ili NO 3 - organski dušik biljnih i životinjskih ostataka nedostupan biljkama i humusni dušik, koji čine glavninu dušika u tlu.

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 dušika u tlu. dušika u procesu denitrifikacije koji provode anaerobni mikroorganizmi sposobni reducirati NO 3 ion u plinoviti N 2. Ovaj proces je posebno intenzivan u vlažnim, poplavljenim, slabo prozračenim 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 nutrijent za biljke. 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 ove količine, 2/3 otpada na mineralne soli ortofosforne kiseline (H 3 PO 4), a 1/3 - na organske spojeve koji sadrže fosfor (organski ostaci, humus, fitat, itd.). 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 u obradivom sloju je trošenje matične stijene, gdje se nalazi uglavnom u obliku apatita 3Ca 3 (P0 4) 2 * CaF 2 itd. Trisupstituirane fosforne soli kalcija i magnezija i soli željeznih i aluminijevih seskvioksida (FeP0 4, AIPO 4 u kiselim tlima) slabo su topljivi i teško dostupni biljkama. Disupstituirane i 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 asimilirati 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 teško topive soli. Biljke iz njih dobivaju fosfor, čineći ga pokretljivijim. To se postiže otpuštanjem organskih kiselina iz korijena, koje keliraju dvovalentne katione i zakiseljuju rizosferu, olakšavajući prijelaz HPO 4 3-> HPO 4 2-> HP0 4 - . Neke kulture dobro apsorbiraju teško topive 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, estera šećernog fosfata, 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 (npr. 14 kJ/mol za glukoza-6-fosfat i AMP, 30,5 za ADP i ATP i 62 kJ/mol za fosfoenolpiruvat). Ovo je toliko univerzalan način skladištenja i korištenja energije da su jedni ili drugi fosforni esteri i (ili) nukleotidi uključeni u gotovo sve metaboličke putove, a stanje sustava adenin nukleotida (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, spajajući ih u golemi 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 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, stanična dioba, stanična diferencijacija 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, što čini do 50% ukupnog fosfora u njima.

Radijalno kretanje fosfora u zoni apsorpcije 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 cijelosti 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 floemom se transportira u druge dijelove biljke, posebice u češere rasta i plodove u razvoju. Sličan odljev fosfora događa se kod starenja lišća.

Sumpor je jedan od glavnih nutrijenata potrebnih za život biljaka. Ulazi u njih uglavnom u obliku sulfata. Njegov sadržaj u biljnim tkivima je relativno nizak 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.

Sumpor se u tlu nalazi u anorganskom i organskom obliku. U većini tala prevladava organski sumpor biljnih i životinjskih ostataka, au tresetnim tlima može iznositi 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 slanim Na 2 SO 4 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 provodi 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 percipiraju.

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 apsorbira biljka zadržava se u sulfatnom bazenu korijena, moguće u obliku CaSO 4 ili metaboličkog sulfata, koji nastaje kao rezultat sekundarne oksidacije reduciranog sumpora. Glavnina sulfata kreće se od korijena do ksilemskih žila i prenosi se transpiracijskom strujom u mlade rastuće organe, gdje se intenzivno uključuje u metabolizam i gubi pokretljivost.

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

Udio sulfata u ukupnoj ravnoteži sumpora u tkivima može se kretati od 10 do 50% ili više. U mladom lišću minimalan je, a naglo raste s njihovim starenjem zbog intenziviranja procesa 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 i ima jedinstvena svojstva zahvaljujući sumpornoj i metilnoj skupini.

Jedna od glavnih funkcija sumpora u proteinima i polipeptidima je sudjelovanje SH skupina u stvaranju kovalentnih, vodikovih i merkaptidnih veza koje podržavaju 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 pepeo služio kao glavni izvor kalija, 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 veće su od 8 do 40 puta od sadržaja fosfora, a dušika od 5 do 50 puta. U tlu se kalij nalazi u sljedećim oblicima: u sastavu kristalne rešetke minerala, u izmjenjivačkom i neizmjenjivačkom stanju u koloidnim česticama, u sastavu žetvenih ostataka i mikroorganizama, u obliku mineralnih soli. otopine tla.

Najbolji izvor ishrane su topive kalijeve soli (0,5 - 2% bruto rezervi u tlu). Kako se troše pokretni oblici kalija, 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 doprinose prijelazu kalija u pristupačne oblike.

U biljkama, kalij je koncentriran u najvećoj količini 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 uključen u organske spojeve, ima visoku mobilnost i stoga se lako reciklira. 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 glavninu kationa staničnog soka. Stoga se kalij može isprati iz biljaka kišama, posebno iz starog lišća. Tijekom gladovanja kalijem dolazi do poremećaja lamelarno-granularne strukture kloroplasta i dezorganizacije membranskih struktura mitohondrija. Do 20% kalija iz stanice adsorbira se na koloide citoplazme. Na svjetlu je snaga veze kalija s koloidima veća nego u tami. Noću, čak i oslobađanje kalija kroz korijenski sustav bilje.

Kalij doprinosi održavanju stanja hidratacije koloida citoplazme, regulirajući njegovu 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. pritiska korijena, 3/4 zbog prisutnosti iona kalija u soku. Kalij ima važnu ulogu 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, a puči se zatvaraju.

Kalij biljke preuzimaju kao kation i stvara samo slabe veze s različitim spojevima u stanici. Vjerojatno je zato upravo kalij taj koji stvara ionsku asimetriju i razliku električnih potencijala 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 kod lana i konoplje poboljšava se kvaliteta vlakana. Dovoljna opskrba biljaka kalijem povećava njihovu otpornost na gljivične i bakterijske bolesti.

1.6 Kalcij

Ukupni sadržaj kalcija u različiti tipovi biljaka je 5-30 mg na 1 g suhe mase. Biljke se u odnosu na kalcij dijele u tri skupine: kalciofile, kalciofobi i neutralne vrste. Puno kalcija sadrži mahunarke, heljda, suncokret, krumpir, kupus, konoplja, mnogo manje - žitarice, lan, šećerna repa. U tkivima dvosupnica ovaj je element u pravilu veći nego u jednosupnicama.

Kalcij se nakuplja u starim organima i tkivima. To je zbog činjenice da se njegov transport odvija kroz ksilem i ponovna upotreba je teška. 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 niz funkcija u metabolizmu stanica i organizma u cjelini. Povezani su s njegovim utjecajem na strukturu membrana, ionske tokove kroz njih i bioelektrične pojave, na preuređenje 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), b amilaza, adenilat i arginin kinaze, lipaze, fosfataze. 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.

Važna uloga pripada ionima Ca 2+ u stabilizaciji membrana. U interakciji s negativno nabijenim skupinama fosfolipida stabilizira membranu i smanjuje njezinu pasivnu propusnost. S nedostatkom kalcija povećava se propusnost membrana, dolazi do njihovog pucanja i fragmentacije, a procesi membranskog transporta su poremećeni.

Važno je napomenuti da je gotovo cijeli kapacitet kationske izmjene na površini korijena zauzet kalcijem i djelomično H+. To ukazuje na uključenost kalcija u primarne mehanizme 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 pri stvaranju fiziološke ravnoteže ionskog sastava okoliša, budući da je njegov sadržaj u tlu dosta visok.

Većina vrsta tla bogata je kalcijem, a izraženo gladovanje kalcijem je rijetko, na primjer, s jakom kiselošću ili slanošću tla, na tresetnim močvarama, s kršenjem razvoja korijenskog sustava, pod 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 u odnosu na suhu masu iznosi 0,02 - 3,1%, u algama 3,0 - 3,5%. Osobito ga ima puno u biljkama kratkog dana - kukuruzu, prosu, sirku, konoplji, kao i krumpiru, repi, duhanu i mahunarkama. 1 kg svježeg lišća sadrži 300 - 800 mg magnezija, od čega je 30 - 80 mg (tj. 1/10 dio) dio klorofila. Posebno puno magnezija ima u mladim stanicama i tkivima u razvoju te u generativnim organima i skladišnim tkivima. U kariopsima se magnezij nakuplja u embriju, gdje je njegova razina nekoliko puta veća od sadržaja u endospermu i kori (za kukuruz 1,6, 0,04 i 0,19% na suhu masu).

Akumulacija magnezija u mladim tkivima je olakšana njegovom relativno velikom pokretljivošću u biljkama, što dovodi do njegove sekundarne upotrebe (reutilizacije) iz tkiva koja stare. Međutim, stupanj reutilizacije magnezija mnogo 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. Kretanje magnezija odvija se i u ksilemu i u floemu. Dio magnezija stvara netopljive spojeve koji se ne mogu kretati kroz biljku (oksalat, pektat), a drugi dio je vezan na makromolekularne spojeve. U sjemenkama (embrij, ljuska) najviše magnezija nalazi se u sastavu fitina.

I, konačno, 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, izravnog prekursora klorofila.

Na svjetlu se ioni magnezija oslobađaju iz šupljine tilakoida u stromu kloroplasta. Povećanje koncentracije magnezija u stromi aktivira RDF-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, kao i 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: redukciju NADP+, brzinu 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, a njegov značaj za niz enzima je jedinstven. 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 glikolize i Krebsov ciklus. U mitohondrijima, s njegovim nedostatkom, opaža se smanjenje broja, kršenje oblika i, na kraju, nestanak krista. Devet od dvanaest reakcija glikolize zahtijeva sudjelovanje metalnih aktivatora, 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, a koristi se za sve procese u koncentraciji od najmanje 0,5 mmol/L. Aktivira DNA i RNA polimeraze, sudjeluje u formiranju određene prostorne strukture nukleinskih kiselina.

S povećanjem opskrbljenosti biljaka magnezijem, povećava se sadržaj organskih i anorganskih oblika fosfornih spojeva. Taj je učinak vjerojatno povezan s ulogom magnezija u aktivaciji enzima uključenih u metabolizam fosfora.

Biljke imaju nedostatak magnezija uglavnom na pjeskovitim tlima. Podzolična tla su siromašna magnezijem i kalcijem, serozemi su bogati; černozemi zauzimaju srednji položaj. Vodotopljivi i izmjenjivi magnezij u tlu 3--10%. Upijajući kompleks tla sadrži najviše iona kalcija, magnezij je na drugom mjestu. Biljke imaju nedostatak magnezija u slučajevima kada ga sadrži manje od 2 mg na 100 g tla. Sa smanjenjem pH otopine tla, magnezij ulazi u biljke u manjim količinama.

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 uglavnom se koriste dvije metode - suho i mokro pepeljenje. U oba slučaja postupkom se osigurava mineralizacija svih elemenata, odnosno njihovo pretvaranje u oblik topljiv u jednom ili drugom anorganskom otapalu.

Mokro pepeljenje je glavna metoda za razgradnju organskih spojeva dušika i fosfora, au nekim je slučajevima 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 lončići su izrađeni 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 omogućavaju izbjegavanje gubitaka od isparavanja i gubitaka zbog stvaranja oksida elementa koji se određuje, a koji su slabo topljivi u klorovodičnoj kiselini. Oksidi mogu nastati reakcijom 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 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% H 2 SO otopina 4 ; 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 organogeni elementi (C; H; O; N) isparavaju u obliku plinovitih spojeva i ostaje negorivi dio – pepeo. Njegov sadržaj u različitim organima je različit: u listu - do 10-15%, u sjemenu - oko 3%, u drvu - oko 1%. Većina pepela nalazi se u živim, aktivno funkcionalnim tkivima, na primjer, u mezofilu lista. Njegove stanice sadrže klorofil i mnoge enzime, koji uključuju elemente kao što su magnezij, željezo, bakar itd. Zbog visoke metaboličke aktivnosti živih tkiva sadrže i značajnu količinu kalija, fosfora i drugih elemenata. Sadržaj pepela ovisi o sastavu tla na kojem biljka raste, o njezinoj starosti i biološkoj prirodi. Organi biljaka razlikuju se ne samo po kvantitativnom već i po kvalitativnom sastavu pepela.

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

Napredak

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

Za dokazivanje Ca, Mg, P i Fe potrebno je staklenom lopaticom za oči dodati dio pepela u epruvetu, napuniti s 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 na čisto predmetno stakalce stavite malu kap ekstrakta pepela, zatim na razmak od 10 mm kap reagensa i štapićem spojite dvije kapi premosnikom. (Svaki reagens se nanosi posebnom pipetom). Na mjestu kontakta otopina doći će do kristalizacije produkata reakcije (miješanje dviju kapi je nepoželjno, jer se zbog brze kristalizacije stvaraju mali atipični kristali; osim toga, kada se kap osuši, mogu se formirati kristali početnih soli ).

Nakon toga komadićima filtar papira odstraniti kapljice preostale otopine sa stakla i pregledati kristale pod mikroskopom bez pokrovnog stakalca. Nakon svake reakcije stakleni štapić treba isprati vodom i obrisati filtar papirom.

Za otkrivanje kalija koristi se 1% kiseli 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 prvo neutralizirati, kao u kiseloj i alkalna sredina produkt reakcije je topiv. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

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

Dokazivanje 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 zasebnih ili skupljenih 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 se odvija prema jednadžbi:

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

Fosforno-amonijačno-magnezijeva sol nastaje u obliku ravnih bezbojnih kristala u obliku pravokutnika, krila, kapa.

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 grudica žutozelene boje.

Za određivanje željeza u dvije epruvete ulije se jednaka količina ekstrakta pepela iz različitih organa (1-2 ml), doda se 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. Najznačajnija posljedica nedostatka minerala je smanjeni rast. Ipak, najuočljiviji učinak je žućenje lišća uzrokovano smanjenjem biosinteze klorofila. Čini se da je lišće posebno osjetljivo na nedostatak. S nedostatkom minerala smanjuje se njihova veličina, mijenja se oblik ili struktura, blijedi boja, a ponekad se na vrhovima, rubovima ili između glavnih žila stvaraju mrtve površine. U nekim slučajevima listovi su skupljeni u grozdove ili rozete, a borove iglice se ponekad ne uspiju odvojiti pa nastaju "spojene iglice". Zajednička značajka određena vrsta nedostatka minerala u zeljastih biljaka - potiskivanje rasta stabljike i smanjeni rast lisnih ploški, što dovodi do stvaranja rozeta malih listova, često s mrežom klorotičnih mrlja. Vidljivi simptomi nedostatka raznih elemenata toliko su karakteristični da iskusni promatrači mogu prepoznati nedostatak po izgledu lišća.

Ponekad, s nedostatkom minerala, stabla stvaraju višak gume. Taj se fenomen naziva homoza. Lučenje smole oko pupova karakteristično je za borove u Australiji s nedostatkom cinka. Guma se nalazi i na kori voćaka koje pate od odumiranja uzrokovanog nedostatkom bakra. Ozbiljan nedostatak često uzrokuje odumiranje lišća, mladica i drugih dijelova, tj. razvijaju se simptomi opisani kao odumiranje. U mnogim šumskim i voćkama uočeno je odumiranje izdanaka zbog nedostatka bakra. Kada vršni izbojci odumiru, stabla jabuke s nedostatkom bakra poprimaju grmoliki, zakržljali izgled. Nedostatak bora uzrokuje sušenje vršnih točaka rasta i na kraju odumiranje kambija kod citrusa i borova, odumiranje floema i fiziološko propadanje plodova 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 uočen s nedostatkom širokog spektra elemenata je kloroza, koja je posljedica kršenja 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, klorozu može uzrokovati ne samo nedostatak minerala, već i niz drugih nepovoljnih čimbenika iz okoliša, uključujući previše ili premalo vode, nepovoljne temperature, otrovne tvari (kao što je sumporov dioksid) i višak minerala. Uzrok kloroze mogu biti i genetski čimbenici koji uzrokuju pojavu raznoliko obojenih biljaka: od albina, potpuno lišenih klorofila, do zelenkastih presadnica ili presadnica s raznim prugama i pjegama na lišću.

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

Jedna od najčešćih vrsta kloroze, koja uzrokuje najveće smetnje u razvoju biljaka, je ona koja 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, no ponekad je uzrok nedostatak mangana.

Kod kloroze u kritosjemenjača srednje i manje žile lista ostaju zelene, a područja između žila 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 ukloniti snižavanjem pH vrijednosti tla.

3.2 Fiziološki učinak 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 određenog elementa uzrokuje opažene učinke. Na primjer, nedostatak dušika može inhibirati rast zbog slabije opskrbljenosti dušikom procese biosinteze nove protoplazme. No, istodobno se smanjuje brzina sinteze enzima i klorofila te se smanjuje fotosintetska površina. To uzrokuje slabljenje fotosinteze, što pogoršava 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 je funkcija ili kombinacija funkcija poremećena i uzrokuje vidljive simptome. Mangan, primjerice, osim što aktivira određene enzimske sustave, također je potreban za sintezu. Klorofil. Njegov nedostatak uzrokuje neke funkcionalne poremećaje. Nedostatak dušika obično dovodi do značajnog smanjenja fotosinteze, ali učinak nedostatka drugih elemenata nije tako jasan.

Nedostatak minerala smanjuje i biosintezu ugljikohidrata i njihovo kretanje do rastućih tkiva. Nedostatak često različito utječe na fotosintezu i disanje. Na primjer, značajan nedostatak kalija usporava fotosintezu i pojačava disanje, čime se smanjuje količina ugljikohidrata koji se mogu koristiti za rast. Ponekad je kretanje ugljikohidrata također potisnuto. Ovaj učinak je izražen kod stabala s nedostatkom bora s nekrozom floema. Smanjenjem količine raspoloživih 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 rezervnih ugljikohidrata smanjeno stvaranje sjemena. Obilna primjena dušičnog gnojiva dovela je do značajnog povećanja procesa formiranja sjemena kod stabala bukve i šećernog javora, povećao se postotak zdravog sjemena i suhe mase sjemena javora. Formiranje češera i sjemenki kod mladog bora također se naglo povećalo nakon oplodnje. Ako drveću ne nedostaje minerala, primjenom velikih količina dušičnih gnojiva može se smanjiti stvaranje plodova i sjemena zbog poticanja vegetativnog rasta.

3.3 Višak minerala

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

Povećani osmotski tlak otopine tla smanjuje upijanje vode, povećava nedostatak vode u lišću i rezultira oštećenjem tkiva od isušivanja u danima kada vjetar i visoke temperature uzrokuju jaku transpiraciju. Uz dužu i dublju dehidraciju, stomati se također zatvaraju, 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 visokih koncentracija tekućih gnojiva.

Štetan učinak prekomjerne gnojidbe ovisi o vrsti biljke, 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 steći hladnoću prije mraza. Pretjerana gnojidba ponekad potiče stvaranje velikog broja grana, cvjetova i plodova na starim stablima. Druge vrste odgovora biljaka na pretjeranu gnojidbu uključuju fasciaciju ili spljoštenje stabljika i unutarnju nekrozu kore. Na sadnicama se nepoželjni učinak viška gnojiva očituje u obliku prekomjernog vršnog rasta, što dovodi do niskih vrijednosti omjera podzemnih i nadzemnih dijelova, zbog čega se biljke često ne ukorijene dobro nakon presađivanja.

Upotreba prekomjernih količina gnojiva je rastrošna s ekonomskog gledišta. Također je nepoželjan 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, no problem onečišćenja okoliša može nastati i kada se bilo koji element primjenjuje u prekomjernim količinama.

3.4 Nedostatak dušika

S nedostatkom dušika u staništu, rast biljaka je inhibiran, formiranje bočnih izdanaka i bokorenje u žitaricama je oslabljeno, a opažaju se sitni listovi. Istodobno se smanjuje grananje korijena, ali se omjer mase korijena i nadzemnog dijela može povećati. Jedna od ranih manifestacija nedostatka dušika je blijedozelena boja lišća, uzrokovana slabljenjem sinteze 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 izraženog nedostatka dušika može doći do nekroze, sušenja i odumiranja tkiva. Izgladnjivanje dušikom dovodi do smanjenja 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 manji i uži. Rast biljaka je obustavljen, sazrijevanje usjeva kasni.

S nedostatkom fosfora smanjuje se unos kisika, mijenja se aktivnost enzima uključenih u respiratorni metabolizam, a neki nemitohondrijski oksidacijski sustavi (oksidaza glikolne kiseline, askorbat oksidaza) počinju djelovati aktivnije. 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 dušika), što u južnim regijama smanjuje vjerojatnost da padnu pod sušu, a na sjeveru - pod mraz.

3.6 Nedostatak sumpora

Nedovoljna opskrba 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, žutilo lišća počinje odozdo prema gore - od starog do mladog. Lišće postaje žuto na rubovima. U budućnosti, njihovi rubovi i vrhovi postaju smeđi, ponekad s crvenim "hrđavim" mrljama; dolazi do smrti i uništenja ovih mjesta. Lišće izgleda kao spaljeno. Opskrba kalijem posebno je važna za mlade organe i tkiva koji aktivno rastu. Stoga, tijekom gladovanja kalija, funkcioniranje kambija se smanjuje, razvoj krvožilnog tkiva je poremećen, debljina stanične stijenke epidermisa i kutikule se smanjuje, a procesi diobe i istezanja stanica su inhibirani. Kao rezultat skraćivanja internodija, mogu se formirati rozetasti oblici biljaka. Nedostatak kalija dovodi do smanjenja dominantnog učinka vršnih pupova. Apikalni i apikalno-bočni pupoljci prestaju se razvijati i odumiru, aktivira se rast bočnih izdanaka i biljka poprima oblik grma.

Slični dokumenti

Studij fizičke i kemijski sastav tlo sobne biljke, vrste mineralnih gnojiva. Znakovi nedostatka minerala u tlu. Savjeti za uzgoj sobnih biljaka u školskom okruženju. Bolesti i štetnici bilja, sredstva zaštite.

seminarski rad, dodan 03.09.2014


Uloga minerala u vitalnoj aktivnosti stanica i tkiva životinjskog tijela. Vrijednost makronutrijenata za životinjski organizam. Kiselinsko-bazni odnos elemenata u hrani. Korištenje elemenata u tragovima u hranidbi, dnevne stope potrošnje.

sažetak, dodan 25.10.2009


Podjela mineralnih gnojiva (jednostavna i mješovita). Iscrpljenost poljoprivrednog tla. Organska i mineralna gnojiva. Potpuni razvoj biljaka pri korištenju složenih gnojiva. Utjecaj vode na vitalnu aktivnost biljaka.

prezentacija, dodano 14.05.2014


Opis proteina, masti, ugljikohidrata, vitamina, minerala i elemenata u tragovima. Ocjena hranjive 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 nastanka tla. Značajke mineralnih gnojiva. Geologija, geomorfologija, klima u blizini rijeke Sozh. Obilježja tla i klimatskih uvjeta. Utjecaj mineralnih gnojiva na produktivnost i vrstni sastav ljekovitog bilja.

diplomski rad, dodan 03.11.2012


Ovisnost kakvoće poljoprivrednih proizvoda o sadržaju potrebnih organskih i mineralnih spojeva u njima. Utjecaj mineralnih gnojiva (dušičnih, fosfornih, kalijevih i kompleksnih) u različitim kombinacijama na razvoj i produktivnost biljaka.

sažetak, dodan 07.10.2009


Vrijednost minerala i vitamina u organizmu svinja. Upotreba endogenih stimulansa i biološki aktivnih tvari u sastavu premiksa. Svrhovitost korištenja biostimulansa u prehrani (antibiotici, enzimi, eleutherococcus).

tutorijal, dodan 05.10.2012


Korištenje organskih i mineralnih gnojiva u Duvanskom okrugu Republike Baškortostan, metode izračuna doze mineralnih gnojiva, planiranje usjeva. Dugoročni plan korištenja gnojiva u plodoredu, uzimajući u obzir plodnost tla.

seminarski rad, dodan 15.07.2009


Fiziološki značaj minerala u organizmu svinja. Primjena pikumina kod krmača tijekom razdoblja gestacije. Čimbenici okoliša i njihov utjecaj na prirodnu otpornost i produktivnost svinja. Krvna slika krmače.

monografija, dodano 05.10.2012


Prehrana psa u urbanom okruženju. 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, u procesu humifikacije nema određenog programa, stoga se mogu pojaviti bilo koji spojevi, jednostavniji i složeniji od izvornih biomolekula. Nastali 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 vezanog u huminskim kiselinama tla, treseta, ugljena gotovo je četiri puta veća od količine ugljika vezanog u organskoj tvari svih biljaka i životinja na kugli zemaljskoj. Ali huminske tvari nisu samo otpadni proizvodi životnih procesa, oni su prirodni i najvažniji produkti zajedničke evolucije mineralnih tvari i flore Zemlje.

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

Huminske tvari mogu neizravno utjecati na biljke, odnosno utjecati na fizikalno-mehanička, fizikalno-kemijska i biološka svojstva tla. Kompleksnim 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, djelujući na tlo, neizravno utječu na biljke, pridonoseći njihovom aktivnijem rastu i razvoju.

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

1. Biosferne funkcije humusnih tvari koje utječu 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:

akumulativni- 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 povećanje prinosa i potrebnu kvalitetu poljoprivrednih proizvoda. Posebno je važno istaknuti pozitivan učinak djelovanja humusnih tvari u nepovoljnim uvjetima okoliša: 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.

U 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 unošenjem komposta, stajnjaka i treseta. Međutim, budući da je sadržaj vlastitih humusnih tvari u njima relativno mali, njihove su količine primjene vrlo visoke. To povećava troškove transporta i druge proizvodne troškove koji su višestruko veći od cijene samog 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, gnojiva, ali više nije moguće bez regulatora rasta biljaka, koji do kraja dvadesetog stoljeća igraju ništa manje važnu ulogu od pesticida i gnojiva.

2. Utjecaj razine humusa u tlu na prinos poljoprivrednih biljaka

Visokohumusna tla karakterizira veći sadržaj fiziološki aktivnih tvari. Humus aktivira biokemijske i fiziološke procese, povećava metabolizam i ukupnu energetsku razinu procesa u biljnom organizmu, potiče povećani unos hranjivih tvari u njega, 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 sadržaja humusa u tlu i prinosa je 0,7 ... 0,8 (podaci iz VNIPTIOU, 1989). Dakle, u studijama Bjeloruskog istraživačkog instituta za znanost o tlu i agrokemiju (BelNIIPA), povećanje količine humusa u zemljano-podzolnim tlima za 1% (unutar njegove promjene od 1,5 do 2,5 ... 3%) povećava prinos zrna ozime raži i ječma za 10 ... 15 kg / ha. U 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 centnera žitarica, u regiji Voronezh - 2 centnera, u Krasnodarski kraj- 3...4 q/ha.

Još značajnija je uloga humusa u povećanju povrata uz vještu upotrebu kemijskih gnojiva, dok se njegova 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. Uz nisku razinu rezervi humusa, primjena samo mineralnih gnojiva ne dovodi do stabilnog povećanja plodnosti tla. Štoviše, primjena visoke doze mineralna gnojiva na tlima siromašnim organskom tvari često su praćena njihovim štetnim djelovanjem 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 sinteze 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 elementi u tragovima (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 rezultat toga, širok raspon fizikalnih, kemijskih i bioloških učinaka huminskih kiselina na tlo i biljke.

Huminske kiseline, kao sastavni dio humusa, nalaze se na gotovo svim tipovima tala. Oni su dio čvrstih fosilnih goriva (tvrdi i meki smeđi ugljen), kao i treseta i sapropela. Međutim, u prirodnom stanju ovi spojevi su neaktivni i gotovo potpuno u netopljivom obliku. Fiziološki su aktivne samo soli nastale djelovanjem huminskih 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 pridonose međusobnom odbijanju čestica gline tako što uklanjaju višak soli i uništavaju kompaktnu trodimenzionalnu strukturu gline. Kao rezultat toga, tlo postaje rahlije, višak vlage lakše isparava, poboljšava se protok zraka, što olakšava disanje i napredovanje korijena.

Kada se nanose na lagana tla, humati obavijaju i spajaju mineralne čestice tla, pridonoseći stvaranju vrlo vrijedne vodootporne grudvasto-zrnate strukture koja poboljšava vodopropusnost i sposobnost zadržavanja vode u tlu, njegov zrak. propusnost. 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 tamnoj boji. Ovo je posebno važno u hladnim i umjerenim regijama, jer 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 kompleks koji apsorbira tlo. 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 ispiru se vodom, već su u stanju dostupnom biljkama.

Povećanje puferskog kapaciteta tla. Unošenjem 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 su u stanju ukloniti prekomjernu kiselost tla, što s vremenom omogućuje sjetvu usjeva osjetljivih na visoku kiselost na ovim poljima.

Utjecaj humata na transport hranjivih tvari i elemenata u tragovima u biljkama.

Za razliku od slobodnih huminskih kiselina, humati su pokretni spojevi topljivi u vodi. Adsorpcijom hranjivih tvari i elemenata u tragovima olakšavaju njihovo kretanje iz tla u biljke.
Uvođenjem humata postoji jasna tendencija povećanja sadržaja pokretnog fosfora (za 1,5-2 puta), izmjenjivog kalija i asimilabilnog dušika (za 2-2,5 puta) u obradivom sloju tla.

Svi elementi u tragovima, koji su prijelazni metali (osim bora i joda), tvore mobilne kelatne komplekse s humatima, koji lako prodiru u biljke, što osigurava njihovu apsorpciju, dok se željezo i mangan, prema znanstvenicima, apsorbiraju isključivo u obliku humata. ovi metali.

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.).

U procesu apsorpcije vode korijenjem biljaka, humati topljivih metala približavaju se stanicama korijena na malu udaljenost. Negativan naboj korijenskog sustava premašuje negativni naboj humata, što dovodi do eliminacije metalnih iona iz 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 apsorbirati.
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 učinkovitu.
Zbog porasta broja silikatnih bakterija dolazi do stalne nadoknade izmjenjivog kalija koji su biljke apsorbirale.

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

Humati poboljšavaju opskrbljenost tla asimilirajućim rezervama dušika: broj amonifikatorskih bakterija se povećava tri do pet puta, u nekim slučajevima zabilježen je i deseterostruki porast amonifikatora; 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. Tijekom razgradnje organske tvari nastaje velika količina organskih kiselina i ugljičnog dioksida. Pod njihovim utjecajem teško dostupni mineralni spojevi fosfora, kalcija, kalija, magnezija prelaze 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 tehnogenog 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. Uslijed toga nastaju netopljivi, sporo pokretni kompleksi koji se uklanjaju iz kruženja 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 pesticida.
Višekomponentni sastav huminskih kiselina omogućuje im učinkovitu apsorpciju teško dostupnih organskih spojeva, čime se smanjuje njihova 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, intenzivira se metabolizam, fotosinteza i disanje biljaka.

Zbog toga se ubrzava dioba stanica, što znači da se poboljšava ukupni rast biljke. Poboljšanje ishrane bilja. Kao rezultat upotrebe humata, aktivno se razvija korijenski sustav, povećava 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 povećanja 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, tretman humatima povećava 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 traumatske ozljede te dolazi do oslobađanja od površinskih infekcija.

Doradom sjemena povećava se klijavost, energija klijanja, 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 elemenata u tragovima iz otopine tla u biljku. Kao rezultat toga, hranjive tvari dolaze uglavnom u obliku kompleksa s humatima.

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

Razvojem korijenskog sustava intenzivira se apsorpcija vlage i kisika od strane biljke, kao i ishrana tla.
Zbog toga se u korijenskom sustavu pojačava sinteza aminokiselina, šećera, vitamina i organskih kiselina. Pospješuje se izmjena tvari 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 bez sumnje 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.

Humusne tvari značajno utječu na kompleks svojstava 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 povećanja 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 doprinose 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., Znanost, 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., Znanost, 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. Orlov. Moskva: Nauka, 1993.

lasersko zračenje sjemena ječma

Najvažniji i najučinkovitiji dio tretiranja je kemijsko tretiranje sjemena.

Čak i prije 4 tisuće godina u starom Egiptu i Grčkoj, sjemenke su bile namočene u sok od luka ili pomaknute tijekom skladištenja iglicama čempresa.

U srednjem vijeku, razvojem alkemije, a zahvaljujući njoj i kemičara, sjemenke su počeli namakati u kamenu i kalijevu sol, modri vitriol i soli arsena. U Njemačkoj su najpopularniji bili jednostavnih načina- namakanje sjemena u vrućoj vodi ili otopini gnojiva.

Početkom 16. stoljeća uočeno je da sjemenke koje su doživjele brodolom u morska voda, daju usjeve koji su manje pogođeni tvrdom plamenjačom. Mnogo kasnije, prije 300 godina, djelotvornost predsjetvene kemijske obrade sjemena znanstveno je dokazana tijekom pokusa francuskog znanstvenika Thielea, koji je istraživao utjecaj tretiranja sjemena solju i vapnom na širenje kroz sjeme tvrdih biljaka. smućkati.

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 obrade sjemena razlikuju se tri vrste obrade sjemena: jednostavna obrada, dražiranje i inkrustacija.

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

Korištenje - sjemenke su prekrivene ljepljivim tvarima koje osiguravaju fiksiranje kemikalija na njihovoj površini. Tretirano sjeme može postati 5 puta teže, ali se oblik ne mijenja.

Obloga - tvari prekrivaju sjemenke debelim slojem, povećavajući njihovu težinu do 25 puta i mijenjajući oblik u sferni ili eliptični. „Najjače“ dražiranje (peletiranje) čini sjemenke i do 100 puta težima.

Za tretiranje sjemena žitarica najaktivnije se koriste pripravci Raxil, Premix, Vincite, Divident, Colfugo Super Color. To su sistemični fungicidi koji ubijaju spore kamenjara, prašnjavu i tvrdu plamenjaču, nematode koji se učinkovito bore protiv fusarija, septorije i truleži korijena. Proizvode se u obliku tekućine, praha ili koncentrirane suspenzije i koriste se za tretiranje sjemena u posebnim uređajima u količini od 0,5-2 kg na 1 tonu sjemena.

U privatnim i poljoprivrednim kućanstvima 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 je važno u biljci stvoriti otpornost na bolesti, odnosno stabilan imunitet, čak iu fazi embrija sjemena.

Na početku nicanja blagotvorno djeluju i stimulansi rasta koji će kod biljaka potaknuti razvoj većeg broja bočnih korijena stvarajući jak korijenov sustav. Stimulansi rasta biljaka, koji ulaze u embrij prije klijanja, uzrokuju aktivan transport hranjivih tvari u nadzemne dijelove biljke. Sjeme tretirano takvim pripravcima brže klija, povećava se njihova klijavost. Sadnice postaju otpornije ne samo na bolesti, već i na ekstremne temperature, nedostatak vlage i druge stresne uvjete. Daljnjim 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 minerala potrebnih biljci, koja se također može koristiti kao gnojivo. Takvi pripravci se proizvode na bazi treseta, koji je njegov vodeni ekstrakt.

Z.F. Rakhmankulova i suradnici proučavali su učinak predsjetvenog tretiranja sjemena pšenice (Triticum aestivum L.) s 0,05 mm salicilnom kiselinom (SK) na njezin endogeni sadržaj te omjer slobodnih i vezanih oblika u mladicama i korijenu klijanaca. Tijekom dva tjedna rasta presadnica uočeno je postupno smanjenje ukupnog sadržaja SA u mladicama; nisu pronađene promjene u korijenu. Istodobno je došlo do preraspodjele SA oblika u izdancima - povećanja razine konjugiranog oblika i smanjenja slobodnog oblika. Predsjetveni tretman sjemena salicilatom doveo je do smanjenja ukupnog sadržaja endogenog SA kako u izdancima tako iu korijenu sadnica. Sadržaj slobodne SA najintenzivnije se smanjivao u mladicama, a nešto manje u korijenu. Pretpostavlja se da je takvo smanjenje uzrokovano kršenjem biosinteze SA. To je bilo popraćeno povećanjem mase i duljine izdanaka, a posebno korijena, stimulacijom totalne tamne respiracije i promjenom omjera dišnih putova. U korijenu je uočeno povećanje udjela puta disanja citokroma, au mladicama povećanje udjela alternativnog puta rezistentnog 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 za 2,5 puta, dok se u korijenu smanjio za 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 i 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. Kao rezultat toga, došlo je do intenziviranja fotosintetskih procesa. Sadržaj Fe, Cu, Mn, Cd i Pb u ontogenezi kukuruza vrlo je varirao, no adsorpcija nanočestica Fe u početnim fazama razvoja biljke utjecala je na smanjenje sadržaja ovih kemijskih elemenata u zrnu koje dozrijeva, što je bilo popraćeno promjenom njegovih biokemijskih svojstava.

Stoga je obrada sjemena kemikalijama prije sjetve povezana s visokim troškovima rada i niskom proizvodnošću procesa. Osim toga, korištenje pesticida u svrhu dezinfekcije sjemena uzrokuje veliku štetu okolišu.