Формы соединений химических элементов в почвах и их доступность растениям. Элементы химические растений

Содержание менеральных элементов в растениях

Растения способны поглощать из окружающей среды в больших или меньших количествах практически все элементы периодической системы. Между тем для нормального жизненного цикла растительного организма необходима лишь опреде­ленная группа основных питательных элементов, функции ко­торых в растении не могут быть заменены другими химическими элементами. В эту группу входят следующие 19 элементов:

Среди этих основных питательных элементов лишь 16 являются собственно минеральными, так как С, Н и О посту­пают в растения преимущественно в виде СО2, О2 и Н2О. Эле­менты Na, Si и Со приведены в скобках, поскольку их необхо­димость для всех высших растений пока не установлена. Натрий поглощается в относительно высоких количествах не­которыми видами сем. Chenopodiaceae (маревых}, в частности свеклой, а также видами, адаптированными к условиям засоле­ния, и в этом случае является необходимым. То же справедли­во для кремния, который в особенно больших количествах встречается в соломине злаковых, для риса он является необхо­димым элементом.

Первые четыре элемента - С, Н. О, N — называют органо­генами. Углерод в среднем составляет 45% сухой массы тка­ней, кислород — 42, водород — 6,5 и азот — 1.5. а все вме­сте — 95%. Оставшиеся 5% приходятся на зольные вещества: Р, S, К, Са, Мg, Ре, А1, Si, Na и др. О минеральном составе растений обычно судят но анализу золы, остающейся после сжигания органического вещества растений. Содержание мине­ральных элементов (или их окислов) в растении выражают, как правило, в процентах по отношению к массе сухого вещества или в процентах к массе золы. Перечисленные выше вещества золы относятся к макроэлементам.

Элементы, которые присутствуют в тканях в концентрациях 0,001 % и ниже от сухой массы тканей, называют микроэлемен­тами. Некоторые из них играют важную роль в обмене ве­ществ (Мg, Сu, Zn, Со, Мо, В, С1).

Содержание того или другого элемента в тканях растений непостоянно и может сильно изменяться под влиянием факто­ров внешней среды. Например. Аl, Ni, F и другие могут нака­пливаться в растениях до токсическою уровня. Среди высших растений встречаются виды, резко различающиеся по содержанию в тканях такпх элементов, как Na, о чем уже говорилось, и Са, в связи с чем выделяют группы расстении натриефилов, кальциефилов (большинство бобовых, в том числе фасоль, бобы, клевер), кальциефобов (люпин, белоус, щавелек и др.). Эти видовые особенности обусловлены характером почв в ме­стах происхождения и обитания видов, определенной генетиче­ски закрепленной ролью, которую укачанные элементы играют в обмене веществ растений.

Наиболее богаты минеральными элементами листья, у ко­торых зола может составлять от 2 до 15% от массы сухого ве­щества. Минимальное содержание золы (0.4—1%) обнаружено в стволах древесных.

Азот. Для растений азот - дефицитный элемент, Если неко­торые микроорганизмы способны усваивать атмосферный азот, то растения могут использовать лишь азот минеральный, а животные — только азот органическою происхождения, да и то не любой. Например, мочевина животным организмом не­посредственно не усваивается. В то время как животные отно­сятся к азоту довольно расточительно, выделяя мочевую кислоту. мочевину и др. азотсодержащие вещества, растения почти не выделяют азотистые соединения как про­дукты отброса и там где то возможно, азотистые соединения заменены на безазотистые вещества. Например, у растений в состав полиеахаридов клеточных оболочек не входят гекеозамины характерные для мукополисахаридов животных и хитина членистоногих и грибов.

При недостатке азота в среде обитания тормозит­ся рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность. Одновре­менно уменьшается ветвление корней, но соотношение массы корней и надземной части может увеличиваться. Одно из ран­них проявлений азотного дефицит — бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза хлорофилла. Длитель­ное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла прежде всею в нижних, более старых листьях и от­току растворимых соединений азота к более молодым листьям и почкам роста. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желто-оранжевые или красные тона, а при сильно выражен­ном азотном дефиците возможно появление некрозов, высыха­ние и отмирание тканей. Азотное голодание приводит к сокра­щению периода вегетативного роста и более раннему созрева­нию семян.

Фосфор, как и азот, — важнейший элемент питания расте­ний. Он поглощается ими в виде высшего окисла РО4~ и не изменяется, включаясь в органические соединения. В раститель­ных тканях копнет рация фосфора составляет 0,2—1,3% от сухой массы растения Запасы фосфора в пахотном слое почвы относительно невелики, порядка 2,3—4,4 т/га (в пересчете на Р2О5). Из этого количества 2/з приходится на минеральные соли ортофосфорной кислоты (Н3РО4), а '/з ~~ на органические соединения, со­держащие фосфор (органические остатки, гумус, фитат и др.). Фитаты составляют до половины органического фосфо­ра почвы. Большая часть фосфорных соединений слабо раство­рима в почвенном растворе. Это, с одной стороны, снижает потери фосфора из почвы за счет вымывания, но, с другой, -ограничивает возможности использования его растениями. Основной природный источник поступления фосфора в пахотный слой — выветривание почвообразующей породы, где он содержится главным образом в виде апатитов ЗСа3(РО4)2 • СаР2 и др. Трех замещенные фосфорные соли каль­ция и магния и соли полуторных оксидов железа и алюми­ния (FеРО4. А1РО4 в кислых почвах) слаборастворимы и малодоступны для растений. Двух замешенные и особенно однозамещенные соли кальция и магния, тем более соли одно­валентных катионов и свободная ортофосфорная кислота раст­воримы в воде и используются растениями как главный ис­точник фосфора в почвенном растворе.

Сера входит в число основных питательных элементов, необходимых для жизни растения. Она поступает в них глав­ным образом в виде сульфата. Ее содержание в расти­тельных тканях относительно невелико и составляет в,2— 1,0% в расчете на сухую массу. Потребность в сере высока у растений, богатых белками, например у бобовых (люцерна, клевер), но особенно сильно она выражена у представите­лей семейства крестоцветных, которые в больших количествах синтезируют масла.

Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, особенно надземной части. В острых случаях нарушается формирование хлоропласте» и возможен их распад. Симптомы дефицита серы побледнение и пожелтение листьев — похожи на признаки не­достатка азота, но сначала появляются у самых молодых лис и, ев. Это показывает, что отток серы из более старых листьев не может компенсировать недостаточное снабжение растений серой через корпи.

Калий — один из самых необходимых элементов минерального питания растений о содержание в тканях составляет среднем 0,5—1.2% в расчете на сухую массу. Долгое время основным источников получения калия слу­жила зола, что нашло отражение в названии элемента ( происходит от слова — тигельная зола). Содержа­ние калия в клетке в 100—1000 раз превышает его уровень во внешней среде. Его гораздо больше в тканях, чем других катионов.

Запасы калия в почве больше содержания фосфора в 8 — 40 раз, а азота — в 5 — 50 раз. В почве калий может на­ходиться в следующих формах: в составе кристаллической решетки минералов, в обменном и необменном состоянии в коллоидных частицах, в составе пожнивных остатков и микроорганизмах, в виде минеральных солей почвенного раствора.

Наилучшим источником питания являются растворимые соли калия (0,5 — 2% от валовых запасов в почве). По мере потребления подвижных форм калия запасы его в почве могут восполняться за счет обменных форм, а при уменьшении последних — за счет необменных, фиксированных форм калия. Попеременное подсушивание и увлажнение почвы, а также дея­тельность корневой системы растений и микроорганизмов способствуют переходу калия в доступные формы.

В растениях калий в наибольшем количестве сосредоточен в молодых, растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ: меристемах, камбии, молодых листьях, побегах, почках. В клетках калий присутствует в основном в ионной форме, он не входит в состав орга­нических соединений, имеет высокую подвижность и поэтому легко регулируется. Передвижению калия из старых в молодые листья способствует натрий, который может заме­щать его в тканях растений, прекративших рост.

В растительных клетках около 80% калия содержится в вакуолях. Он составляет основную часть катионов клеточ­ного сока. Поэтому калий может вымываться из расте­ний дождями, особенно из старых листьев. Небольшая часть этого катиона (около 1 %) прочно связана с белками мито­хондрий и хлоропластов. Калий стабилизирует структуру этих органелл. При калиевом голодании нарушается ламеллярно транулярное строение хлоропластов и дезорганизуются мем­бранные структуры митохондрий. До 20% калия клетки адсор­бируется на коллоидах цитоплазмы. На свету прочность связи калия с коллоидами выше, чем в темноте. В ночное время мо­жет наблюдаться даже выделение калия через корневую систе­му растений.

Калий служит основным прогивоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анио­нов. Именно присутствие калия в значительной степени оп­ределяет коллоидно-химические свойства цитоплазмы, что существенно влияет практически на все процессы в клетке. Калий способствует поддержанию состояния гидратации кол­лоидов цитоплазмы, регулируя ее водоудерживаюшую спо­собность. Увеличение гидратации белков и водоудерживающей способности цитоплазмы повышает устойчивость растений к засухе и морозам.

Кальций. Общее содержание кальция у разных видов растений со­ставляет 5 — 30 мг на 1 г сухой массы. Рас гения по отноше­нию к кальцию деляг на три группы: калъциефилы, калъциефобы и нейтральные виды. Много кальция содержат бобовые, гречиха, подсолнечник, картофель, капуста, конопля, гораздо меньше — зерновые, лен, сахарная свекла. В тканях двудоль­ных растений этого элемента, как правило, больше, чем у однодольных.

Кальций накапливается в старых органах и тканях. Это связано с тем, что транспорт его осуществляется по ксиле­ме и реутилизация затруднена. При старении клеток или сни­жении их физиологической активности кальций из цитоплазмы перемещается в вакуоль и откладывается в виде нераствори­мых солей щавелевой, лимонной и других кислот. Образую­щиеся кристаллические включения затрудняют подвижность и возможность повторного использования этого кат Кальций выполняет многообразные функции в обмене ве­ществ клеток и организма в целом. Они связаны с его влиянием на структуру мембран, ионные потоки через них и биоэлектрические явления, на перестройки цитоскелета, процессы поляризации клеток и тканей и др. Кальций активирует ряд ферментных систем клетки: дегидрогеназы (глутаматдегидрогеназа, малатдетидрогеназа, глюкозо-6-фосфагдегидрогеназа. зависимая изоцитратдегидрогеназа), амилазу, аденилат- и аргининкиназы, липазы, фосфатазы. При этом кальций может способствовать агре­гации субъединиц белка, служить мостиком между ферментом и субстратом, влиять на состояние аллостерического центра фермента. Избыток кальция в ионной форме угнетает окис­лительное фосфорилирование и фотофосфорилирование иона.

От недостатка кальция в первую очередь стра­дают молодые меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются новые клеточные стенки и в результате возникают многоядерные клетки, характерные для меристем с дефицитом кальция. Прекращается образо­вание боковых корней и корневых волосков, замедляется рост корней. Недостаток кальция приводит к набуханию пектиновых веществ, что вызывает клеточных сте­нок и разрушение клеток. В результате корни, листья, отдель­ные участки стебля зашивают и отмирают. Кончики и края листьев вначале белею 1. а затем чернеют, листовые пластинки и скручиваются. На плодах, в запасающих и сосудистых тканях некротические участки.

Магний. По содержанию в растениях магний занимает четвертое место после калия, азота и кальция. У высших растений среднее его содержание в расчете на сухую массу 0.02 — 3.1% у водорослей 3,0 — 3,5%. Особенно мною его в растениях короткого дня — кукурузе, просе, сорго, конопле, а также в картофеле, свекле, табаке и бобовых. 1 кг свежих листьев содержит 300-800 мг магния, из них 30-80 мг (т. е. 1/10 часть) входит в состав хлорофилла. Особенно много магния в молодых клетках и растущих тканях, а также в генера­тивных органах и запасающих тканях. В зерновках магний накапливается в зародыше, где его уровень в несколько раз превышает содержание в эндосперме и кожуре (для кукурузы соответственно 1,6, 0,04 и 0,19% на сухую массу).

Действие магния на другие участки обмена веществ чаще всего связано с его способностью регулировать работу ферментов и значение его для ряда ферментов уникально. Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растениях, даже если фосфаты в достаточных количествах имеются в питательном субстрате, тем более, что транспортируется фосфор по растению в основном в орга­нической форме. Поэтому дефицит магния будет тормозить образование фосфорорганических соединений и соответствен­но распределение фосфора в растительном организме. При недостатке маг­ния нарушается формирование пластид: матрикс хлоропластов просветляется, граны слипаются. Ламеллы стромы разры­ваются и не образуют единой структуры, вместо них появ­ляется много везикул. При магниевом голодании между зе­леными жилками появляются пятна и полосы светло-зеле­ного, а затем желтого цвета. Края листовых пластинок при­обретают желтый, оранжевый, красный или темно-красный цвет, и такая «мраморная» окраска листьев наряду хлоро­зом служит характерным признаком нехватки магния. На более поздних стадиях магниевого голодания светло-желтые и бело­ватые полоски отмечаются и на молодых листьях, свидетель­ствуя о разрушении в них хлоропласте», а затем и каротиноидов, причем зоны листа, прилежащие к сосудам, дольше остаются зелеными. Впоследствии развиваются хлороз и нек­роз, затрагивая в первую очередь верхушки листьев.

Железо. Среднее содержание железа в растениях составляет 0,02-0,08%. В составе соединений, содержащих гем (все цитохромы, каталаза. и в негемовой форме железо принимает участие в функционировании ос­новных редокс-систем фотосинтеза и дыхания. Вместе с молиб­деном железо участвует в восстановлении нитратов и фик­сации молекулярного азота клубеньковыми бактериями, входя в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. Железо катализирует также начальные этапы синтеза хлорофилла (образование 8-аминолевулиновой кислоты и прогопорфиринов). Поэтому недостаточное поступление железа в растения в условиях переувлажнения и на карбонатных почвах приводит к снижению интенсивности дыхания и фотосинтеза и выра­жается в пожелтении листьев (хлороз) и быстром их опадении.

Кремний обнаружен у всех растений. Особенно много его в клеточных стенках. Растения, накапливающие кремний, имеют прочные стебли. Недо­статок кремния может задерживать рост злаков (куку­руза, овес, ячмень) и двудольных растений (огурцы, томаты, табак, бобы). Исключение кремния во время репродуктив­ной стадии вызывает уменьшение количества семян, при этом снижается число зрелых семян. При отсутствии в питатель­ной среде кремния нарушается ультраструктура клеточных органелл.

Алюминий также относится к макроэлементам, в которых нуждаются только некоторые растения. Предполагается, что он имеет большое значение в обмене веществ у гидрофитов. Интересно отметить, что этот катион концентрируют папо­ротники и чай. При недостатке алюминия у чай­ного листа наблюдается хлороз, однако высокие концентрации токсичны для расмений. В высоких дозах алюминий связы­вается в клетках с фосфором, что в итоге приводит к фосфор­ному голоданию растений.

studfiles.net

Какие химические элементы необходимы для жизни растений – Дачный совет

К числу элементов, без которых растение не может расти и развиваться, относятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, железо. Эти элементы поглощаются растениями в сравнительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами. Также есть ряд химических элементов, которые влияют на ход жизненных процессов и необходимы растительным организмам, но в очень незначительных количествах — их называют микроэлементами: бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и другие.

Растение усваивает питательные вещества только в жидком виде. Любой питательный элемент, содержащийся в почве, должен быть растворен в воде, иначе он будет недоступен растению.Кроме этого, для поглощения питательных веществ корням нужен воздух, точнее кислород. Можно внести много удобрений, наполнить почву всевозможными питательными элементами, но если в ней мало воздуха (вследствие излишней плотности, избытка влаги, почвенной корки), то весь труд, затраченный на внесение удобрений, окажется бесполезным.Для нормальной жизнедеятельности корней нужны также углеводы (сахара), которые вырабатывают листья. Если листьев мало, если они почему-то слабо «работают» (синтезируют органические вещества), корни будут плохо поглощать содержащиеся в почве элементы питания. Жизнь листьев, в свою очередь, напрямую зависит от нормальной жизнедеятельности корней. О взаимном влиянии корней и листьев следует постоянно помнить.После того как корни усвоили элементы питания из почвы, часть из них в том же виде сразу же поступает в листья; другая часть задерживается в корнях, преобразуясь в простейшие органические соединения, и только после этого поступает в листья.В листьях, которые являются «зеленой лабораторией» растения, под воздействием солнечной энергии, углекислого газа и воды поглощенные корнями элементы питания преобразуются в сложные органические соединения, из которых состоят клетки древесины, корней, листьев, плодов.Растение расходует не все выработанные им органические соединения. Часть их откладывается про запас и расходуется ранней весной, когда листьев еще нет.Так в самом простом виде протекает процесс питания растений.

Растение будет хорошо развиваться и обильно плодоносить только при условии обеспечения его всеми необходимыми элементами питания в правильном сочетании.С помощью проведения анализов почвы можно установить, какой элемент питания содержится в ней в недостаточном количестве или находится в форме, недоступной для усвоения растением.Кроме того, о недостатке в почве некоторых питательных элементов ориентировочно можно судить по внешним признакам растений и величине урожая.

Наибольшее количество питательных веществ плодовые и ягодные растения потребляют весной и в первой половине лета — в период усиленного роста листьев, побегов и плодов.У земляники и малины этот период довольно длительный. У земляники он продолжается от весны до осени. После плодоношения у нее начинают мощно расти новые листья, стебель и усы. У малины в первой половине лета питательные вещества расходуются преимущественно на развитие плодоносящих побегов и ягод, во второй половине лета — на рост однолетних побегов. Поэтому в течение всего вегетационного периода малина поглощает питательные вещества равномерно (с весны до сентября). Но вносить поздно летом азотные удобрения под малину нельзя, в этом случае побеги могут не вызреть.

Нельзя злоупотреблять внесением азотных удобрений в период приживаемости растений и особенно во второй половине лета.При избытке азота древесина вызревает слабо, растения не успевают подготовиться к морозам и в суровые зимы могут быть повреждены морозами. Кроме того, при обильном питании азотом плоды растений созревают в поздние сроки, их вкус ухудшается, они становятся менее сладкими и непривлекательными на вид. Такие плоды плохо хранятся.У земляники, получившей чрезмерное количество азота, образуется много листьев в ущерб плодоношению. В этом случае ягоды земляники в большей степени подвергаются поражению серой гнилью.У молодых растений яблони избыточное азотное питание приводит к так называемому жированию — сильному росту побегов, вследствие чего дерево позже вступает в период плодоношения.

Похожие статьи:

dachnijsovet.ru

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ РАСТЕНИЙ

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА РОСТ РАСТЕНИЙ

1МОУ СОШ №17

1МОУ СОШ №17

Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Растительный организм состоит из множества клеток. Клетки представляют основные биологические единицы в строении тела растений. Во всех клетках происходят важнейшие жизненные процессы, и прежде всего процесс обмена веществ. Различные клетки приспособлены к различным видам жизнедеятельности. Однако, растение не простая совокупность клеток. Все клетки, ткани и органы тесно связаны между собой и составляют единое целое. Разные клетки специализированы в разных направлениях, они не могут жить без других клеток. Например, клетки корня не могли бы жить без зелёных клеток мякоти листа. Важную роль в жизни растений играет минеральное питание, осуществляемое корнем растения. Недостаток или избыток любого химического элемента в питании растений отрицательно сказывается на его росте и развитии. Целью моей работы стало исследование влияния химических веществ на рост растений.

Для решения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

• изучение литературы по данному вопросу;

• изучение влияния некоторых химических веществ на растения (на примере лука).

Таким образом, объектом исследования стало растение лука репчатого. Данное растение было выбрано, потому что в 5 классе при изучении темы «Строение клетки», я научилась готовить микропрепарат кожицы лука. Используя микропрепараты, можно изучить влияние химических веществ не только на рост растений, но и на развитие клеток растения. Предметом исследования стало влияние химических веществ на рост растения.

Была сформулирована гипотеза исследования – некоторые химические вещества могут негативно повлиять на рост и развитие растений

3

Глава I. Обзор литературы

1.  

   1. Роль растений в природе и жизни человека

Представим, что на свете не осталось ни одного растения. Что же тогда случится? То, что не красиво будет, - это полбеды. А вот то, что без растений мы не сможем жить – это действительно очень плохо. Ведь у растений есть один очень важный секрет!

Растения играют важную роль в нашей жизни, участвуя в пищевых экологических цепочках, являясь производителями кислорода воздуха, выполняя средозащитные функции. Поэтому особенно важно знать, как реагируют растения на разные химические вещества.

1.  

   1. Влияние различных химических веществ на живые организм

Химические вещества состоят из элементов. Минеральные элементы играют большую роль в обмене веществ растений, а также химических свойств цитоплазмы клетки. Нормальное развитие, рост не могут быть без минеральных элементов. Все питательные элементы делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в значительных количествах это углерод, кислород, водород, азот,

4

фосфор, калий, сера, магний и железо. К микроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в очень незначительных количествах, это бор, медь, цинк, молибден, марганец, кобальт и др.

Все растения не могут нормально развиваться без этих элементов, так как они входят в состав важнейших ферментов, витаминов, гормонов и других физиологически активных соединений, играющих большую роль в жизни растений. Макроэлементы регулируют рост вегетативной массы и определяют величину и качество урожая, активизируют рост корневой системы, усиливают образование сахаров и их передвижение их по тканям растений; микроэлементы участвуют в процессах синтеза белков, углеводов, жиров, витаминов. Под их влиянием увеличивается содержание хлорофилла в листьях, улучшается процесс фотосинтеза. Исключительно важную роль играют микроэлементы в процессах оплодотворения. Они положительно влияют на развитие семян и их посевные качества. Под их воздействием растения становятся более устойчивыми к неблагоприятным условиям, засухе, поражению болезнями, вредителями и др.

Некоторые элементы, например бор, медь, цинк необходимы в незначительных количествах, в более высоких концентрациях очень ядовиты. Токсическое действие на растение оказывает избыточное содержание в почве марганца. Вредное влияние этого элемента усиливается на кислых (песчаных, супесчаных, торфяных), а также уплотненных или избыточно увлажненных почвах, содержащих мало подвижных соединений фосфора, кальция. Недостаток этих элемента усиливает поступление марганца в растение и его вредное воздействие на ткани. На картофеле это проявляется в виде коричневой пятнистости на стеблях и черешках листьев, стебли и черешки становятся водянистыми, ломкими. Ботва преждевременно засыхает. Параллельно с вредным влиянием марганца на растении могут

5

проявляться также и признаки голодания от недостатка молибдена и магния, поступление которых в растение, в этом случае резко ослабевает.

Долгое время не удавалось установить роль йода в обмене веществ растений. Известно, что овощи и грибы им более богаты, чем фрукты. Причем йода больше в надземных частях растений, чем в корнях. Наземные растения содержат в несколько раз меньше йода, чем морские, в которых он достигает 8800 мг/кг сухой массы. Для сравнения в капусте, например, может накапливаться йода от 0,07 до 10 мг на кг сухого вещества. Какова же роль йода в жизни растений? Оказалось, что в низких концентрациях йод стимулирует рост растений и улучшает качество урожая. Происходит это за счет того, что йод оказывает влияние на азотный обмен, в частности на соотношение белкового и небелкового азота и регулирует активность некоторых ферментов. Используя стимулирующие свойства, раствором йодистого калия (0,02%) обрабатывают семена перед посевом. Содержание натрия в организме растений составляет в среднем 0,02 % (по массе). Натрий важен для транспорта веществ через мембраны, входит в так называемый натрий-калиевый насос (Na+/K+). Натрий регулирует транспорт углеводов в растении. Хорошая обеспеченность растений натрием повышает их зимостойкость. При его недостатке замедляется образование хлорофилла. Натрий входит в состав поваренной соли, которая негативно сказывается на жизни растительной клетки. Под действием раствора поваренной соли наблюдается плазмолиз клетки (приложение). Плазмолиз – отделение пристеночного слоя цитоплазмы от клеточной оболочки растительной клетки. Растворы солей или сахаров высокой концентрации не проникают в цитоплазму, а оттягивают из нее воду. Плазмолиз обычно обратим. Если клетку переместить из солевого раствора в воду, то она снова энергично будет поглощаться клеткой и цитоплазма станет занимать первоначальное положение.

6

Глава II. Методика проведения эксперимента

Исследования проводились в 2015 г. Для работы мне понадобился репчатый лук, чтобы его прорастить, и в дальнейшем подкармливать химическими веществами. Для определения влияния химических веществ были выбраны наиболее доступные вещества, которые встречаются в домашних условиях: поваренная соль, марганцовка (перманганат калия), йод.

Для изучения влияния химических веществ было сделано 5 проб, которые подкармливались разными химическими веществами 2 раза в неделю (рис. 1):

№1 – контрольный образец (водопроводная вода, без добавления химических веществ)

№2 – святая вода

№3 – раствора перманганата калия

№4 – раствор поваренной соли

№5 – раствор йода

После наблюдения за развитием корневой системы, опытные образцы были препарированы, полученные срезы рассмотрены под цифровым микроскопом, и сделаны снимки.

7

Глава III. Результаты собственных исследований и их анализ

В ходе исследования я установила, что в пробах с добавлением перманганата калия и поваренной соли корневая система в течение трех недель развивалась слабо. Самая мощная корневая система была в контрольном образце №1 без добавления химических веществ (рис. 2). Следует обратить внимание на образец №5 раствор йода. У растения лука репчатого, хорошо выражены не только корни, но и листья. Во время опыта я наблюдала интенсивное развитие листьев со второй недели.

Рассматривая клетки лука под микроскопом были получены следующие результаты:

1. Контрольный образец №1имел ровные светлые клетки без признаков какой-либо деформации (рис.3)

8

1. Образец №2, святая вода, имел ровные клетки без признаков какой либо деформации, но по сравнению с клетками контрольного образца размер клеток был меньше (рис.4)

1. Клетки лука из опытного образца с добавлением перманганата калия №3 приобрели оттенок синего цвета. Клетки имели ровную структуру (рис.5)

1. В образце №4 с добавлением поваренной соли наблюдается плазмолиз - пристеночного слоя цитоплазмы отделяется от клеточной оболочки растительной клетки (рис. 6)

9

1. Образец № 5 с добавление йода имел ровные светлые клетки без признаков деформации, подобно клеткам контрольного образца (рис.7)

Заключение

В результате работы было установлено, что некоторые химические вещества могут накапливаться в клетках растений и негативно влиять на их рост и развитие, таким образом, выдвинутая гипотеза подтвердилась. Избыток перманганата калия окрашивает клетки в более тёмный цвет и замедляет рост корневой системы. Избыток поваренной соли разрушает клетки растения и прекращает его рост.

По изученным источникам литературы, я опытным путём подтвердила стимулирующее влияние йода на рост растений.

10

Список литературы

1. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений – М.:Агропромиздат,1991.

2. Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь. – М., 1996.

3. Илькун Г.М. Загрязнители атмосферы и растения. – Киев: Наукова думка, 1998.

4. Орлова А.Н. От азота до урожая. – М.: Просвещение, 1997

5. Школьник М.Я., Макарова Н.А. Микроэлементы в сельском хозяйстве. – М., 1957.

Интернет-ресурсы:

• dachnik-odessa.ucoz.ru

• bio.1september.ru

• biofile.ru

11

Приложение

Плазмолиз растительной клетки

12

Просмотров работы: 779

school-science.ru

Химические элементы для жизни растений

В составе растений можно обнаружить почти все химические элементы, существующие на Земле, но для питания и роста им необходимы всего 13 элементов. В дополнение к этим 13-ти элементам можно добавить еще углерод, водород и кислород, которые растения получают из воды и воздуха.

Основные элементы питания можно разделить на две группы, такие как макроэлементы и микроэлементы. К списку макроэлементов относятся Азот (N), Калий (K), Кальций (Ca), Фосфор (P), Магний (Mg) и Сера (S). Эти элементы являются основными для питания растений и потребность растительных организмов в них высока.

К микроэлементам относятся – Железо (Fe), Медь (Cu), Бор (B), Цинк (Zn), Марганец (Mn), Молибден (Mo) и Хлор (Cl). Растению для роста они нужны в сравнительно небольших количествах, но это не значит, что растения могут обойтись без какого-либо из них. Согласно принципу незаменимости питательных элементов, отсутствие или существенный недостаток любого макро или микроэлемента приводит к снижению роста, болезням и даже может привести к гибели растения. Отсюда и термин «жизненно необходимые элементы». В связи с этим главная задача любого растениевода – обеспечить растения всеми необходимыми веществами для их полноценного, здорового роста и развития.

В гидропонике все эти элементы разводят в воде, в строго определенном количестве, готовят так называемый питательный раствор. Растению нет никакой необходимости тратить силы на поиск элементов питания, отращивая огромную корневую систему.

Являются ли гидропонные растения органическими и безвредными для употребления в пищу? Бесспорно. Все растения используют два типа питания: листовое, то есть фотосинтез, и корневое - поглощение ионов минеральных солей. Посредством фотосинтеза и поглощения неорганических ионов, растения самостоятельно вырабатывают органические вещества для своего роста и развития, а не используют уже готовые, как это делают, например, животные.

Отличие гидропоники от выращивания в почве.

В почве содержатся как органические, так и неорганические компоненты. Неорганические составляющие – это песок и камни, в процессе разрушения которых высвобождаются неорганические элементы. Органическая часть, или перегной, представляет собой перегнившие растительные и животные остатки, разложению которых способствуют содержащиеся в почве многочисленные организмы.

Во время разложения органической материи высвобождаются неорганические элементы. Далее эти элементы попадут в грунтовые воды, образуя натуральный почвенный раствор из ионов отдельных элементов. Именно эти неорганические вещества  и будут поглощаться корнями растений.

В гидропонике питательные растворы из важнейших для растений элементов готовятся на основе минеральных солей. Растворившись в воде, они распадаются на отдельные химические элементы в атомном ионном состоянии. Так же как и в почве, корни растений поглощают питательные вещества из раствора и используют их для своего роста.

Разница между двумя этими способами питания заключается лишь в том, что в гидропонике мы имеем возможность рассчитывать и довольно точно контролировать пропорции веществ, добавляя оптимальное количество каждого элемента согласно потребностям растений. В почве же концентрация веществ всегда различна и добиться оптимального содержания практически невозможно, а контролировать вообще не представляется возможным.

Поэтому в правильно приготовленном растворе, гидропонные растения чувствуют себя более хорошо, их рост выше, они не испытывают каких бы то ни было проблем в питании.

fitolabb.ru

Питание для растений - химические элементы и источники

Любой огородник знает, что недостаток тех или иных питательных веществ в почве негативно сказывается на урожайности всех растений. Своевременное внесение удобрений – залог активного роста, гармоничного развития и стабильного плодоношения деревьев, кустарников и овощных культур. Питание для растений — это набор химических элементов, которые необходимы для роста и урожайности.

Основные химические элементы

Азот

Соединения азота обеспечивают активный рост растений, что особенно важно на начальных этапах вегетации.

Дефицит азота проявляется пожелтением листьев, слабым ростом побегов, тонкими стеблями, усыханием ботвы. Основными источниками азотных соединений являются: птичий помет, навоз сельскохозяйственных животных, садовый компост, растительные остатки (применяются для приготовления настоев), древесные опилки, тырса, заделанные в почву сидераты. Из минеральных удобрения для обогащения растений азотом применяется аммиачная селитра и мочевина.

Фосфор

Данное вещество необходимо растениям для нормального цветения и формирования завязей. Достаточное количество фосфора в почве существенно улучшает показатели засухоустойчивости и зимостойкости культур.

Нехватка фосфора проявляется слабым ростом и развитием корневой системы, насыщенным темно-зеленым, иногда с буро-фиолетовым отливом цветом листьев, преждевременным скручиванием, усыханием ботвы и листвы.

Для пополнения запасов фосфора чаще всего используется суперфосфат, сушеный помет птиц, перегной, настой коровяка, костная мука, растительная зола.

Калий

С непосредственным участием калия происходит накопление углеводов и белковых соединений в зелени и плодах, гармоничное развитие корневой системы. Оптимальные дозы калия предотвращают снижение иммунитета растений, которые намного лучше противостоят природным катаклизмам (лютые морозы, засуха, нашествие вредителей, инфекционные заболевания).

Определить, что растениям недостает калия, можно по следующим признакам: массовое пожелтение листьев, преждевременное их отмирание, которое чаще всего начинается с верхнего яруса деревьев и огородных культур. Желтизна распространяется по краям листьев, постепенно переходя к прожилкам.

Главными источниками калия считаются: пепел растительного происхождения, калийные соли, гранитная и базальтовая пыль.

Кальций

Химический элемент улучшает качественные и структурные показатели почвы, устраняя избыточную кислотность.

Недостаток кальция проявляется сниженной влаго- и воздухопроницаемостью земли, повышением кислотности грунта, что приводит к снижению урожайности в разы, а иногда и гибели растений.

Основные источника кальция: доломитовая мука, мел, известь пушенка, известняк водорослевый.

Наиболее часто используемые органические удобрения – помет птиц (куриный, утиный, голубиный, индюшачий), навоз (коровий, овечий, конский, свиной), перегной (качественно перепревший навоз), садовый компост (перегнившие растительные остатки, закомпостированные определенным образом), настой зелени (крапива, скошенная с газонов трава, сорняки до момента созревания семян), растительная зола.

Наиболее часто используемые минеральные удобрения – аммиачная селитра, мочевина, суперфосфат, монофосфат калия, сульфат калия, калимагнезия. Существую комплексные минеральные составы, в рецептуре которых присутствует несколько необходимых для растений компонентов – аммофоска, нитрофоска.

Для насыщения почвы необходимыми микроэлементами в продаже имеются специальные растворы в форме хелатов. Многие необходимые соединения присутствуют в древесной золе. Помимо калия и фосфора это природное средство обогащает почву кальцием, натрием, магнием, серой, цинком, марганцем, железом, кобальтом, бором, медью и пр.

Знание признаков дефицита тех или иных питательных веществ поможет своевременно устранять возникающие в саду и огороде проблемы путем внесения органики или минеральных веществ в почву или в качестве внекорневых подкормок. Обильных вам урожаев!

Похожее

stylishgarden.ru

КАКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ НЕОБХОДИМЫ РАСТЕНИЮ?

Зелёные растения должны получать, по крайней мере, 16 элементов питания, чтобы нормально выполнять все свои обычные функции. О снабжении углеродом, водородом и кислородом можно специально не заботится. Эти элементы питания поступают в растения из воздуха и воды. Элементы питания, поступающие из почвы, можно подразделять на группы. Обратите внимание на функции этих элементов питания в растениях.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ИЛИ МАКРОЭЛЕМЕНТЫ) ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ.

Азот (N) – Является составной частью нуклеиновых кислот, важнейших соединений, находящихся в основном в ядрах клеток и определяющих наследственность.

Азот – составная часть белков, в том числе белков – ферментов, ускоряющие биологические процессы. Азотсодержащим соединением является хлорофилл – зелёный пигмент листьев, который позволяет растениям использовать энергию солнечного света для образования сахаров, крахмала и жиров из углекислого газа и воды.

Фосфор (P) – Фосфор необходим для роста всех частей растения. Он является активной составной частью сложной субстанции под названием «протоплазма». Именно она является основой физической жизни, образуя живое вещество всех клеток и тканей растений. Именно хромосомы ответственны за деление клеток и их рост. Фосфор стимулирует формирование корня. Образование и накопление крахмала зависит от двух факторов: 1) Достаточного снабжения фосфором; 2) Перехода сахаров в целлюлозу.

Фосфор абсолютно необходим для жизненно важных процессов фотосинтеза, для связывания воедино элементов и частей сложного целого, для расщепления углеводов и переноса энергии в растении. Фосфор является важнейшей частью ядер клеток и присутствует в цитоплазме. Участвует в образовании новых клеток и в передаче наследственных свойств.

Калий (K) – Калий перемещается из листьев в плоды и семена. Он необходим растениям для выполнения таких важных физиологических функций, как: 1. Образование сахара и крахмала и их перемещение между различными частями растения . 2. Синтез белков. 3. Нормальное деление клеток, их рост и нейтрализация органических кислот. Кали увеличивает размер и улучшает форму, вкус и цвет фруктов и повышает сопротивление заболеваниям.

Кальций (Ca), Магний (Mg) – Кальций регулирует активность многих ферментов, помогает в транспортировке (перемещению) углеводов в растениях. Как кальций, так и магний необходим для того, чтобы клеточные стенки были здоровыми, а клетки надёжно скреплены друг с другом. Кальций и магний помогают развитию корневой системы. Имеется достаточно данных, свидетельствующих о существовании в растениях чувствительного равновесия между содержанием кальция, магния, калия и бора. И если равновесие нарушается, результатом будет ненормальное функционирование растений. Кальция и магний помогают в борьбе с заболеваниями растений.

ВТОРЫЕ ПО ЗНАЧИМОСТИ И ПО ТРЕБУЕМЫМ КОЛИЧЕСТВАМ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ.

Сера (S) – Растениям требуется приблизительно одинаковое количество серы и фосфора. Часть серы, используемой растениями, встраивается в аминокислоты цистеин и метионин, которые входят в белки. Сера помогает, расту корней, необходимые для зелёной окраски и образования семян.

СЛЕДОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (ИЛИ МИКРОЭЛЕМЕНТЫ) ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ.

Бор (B) – Известно, по меньшей мере, 15 функций растений, для нормального протекания которых необходим бор. Бор воздействует на процессы цветения и плодоношения, прорастания пыльцы и деления клеток на азотный обмен, на углеводный обмен, на активное поглощение солей, передвижение и деятельность гормонов, метаболизм пектиновых веществ. На водный обмен и на функции воды в растениях. Бор необходим перемещения (передвижения) сахара внутри растения. Заболевание сердцевины у яблок и груши опробковение (побурение) или гниль это явный признак борной недостаточности.

Медь (Cu) – В растениях медь выполняет много функций. Медь влияет на ферментные системы во вновь образуемых тканях. Медь образует большое количество органических соединений с белками, аминокислотами и другими компонентами, эти соединения обычно содержатся в соке растений.

Марганец (Mn) – Некоторые функции марганца и железа в растении связаны, и оба элемента участвуют в синтезе хлорофилла. Марганец, цинк и медь встречают другие ионы, поступающие в клетки растений, и определяют их дальнейшую судьбу, направляя их к местам выполнения функций.

Железо (Fe) – В большинстве районов с развитым садоводством недостаток железа – это постоянный бич. Среди многочисленных функций, которое железо выполняет в растениях, одной из главных является каталитическое ускорение образованиях хлорофилла – зелёного пигмента растений. Дефицит железа, вызывающий хлороз может быть вызван несоразмерным накоплением меди, по отношению к доступному железу. Недостача железа сокращает жизнь растения. Существует корреляция (взаимосвязь) между железом, молибденом и азотом в обмене веществ зелёных растений. Железистый хлороз, который наблюдается при дефиците железа, более тяжело переносится фруктовыми деревьями, чем обычными полевыми культурами и часто усугубляется при увеличении органического вещества.

Цинк (Zn) – Цинк необходим для нормального метаболизма (обмена веществ в растениях). Цинк способствует образованию хлорофилла. При дефиците цинка наблюдается разного рода аномалии. Строение корней у растений с цинковой недостаточностью не нормальное. Растения, страдающие от цинковой недостаточности, имеют повреждённые клетки. Происходит повреждение образовательной ткани (называемой меристемой ил зоной активного роста). Клетки увеличиваются в размерах и располагаются не правильно, между ними при этом возникают многочисленные воздушные полости. Возникают также аномальные продукты обмена веществ клеток и корней. Основными симптомами болезни цинковой недостаточности являются мелкие листья у верхушечных почек (так называемая «мелколистность») фруктовых деревьев, сильно уменьшенное образование плодовых почек. «Розеточность», «пятнистость листьев», «мелколистность», и «желтуха» - такие названия получили симптомы дефицита цинка у деревьев. На поздних стадиях заболевания, называемого «мелколистностью», происходит значительное отмирание ветвей, цветение и плодоношение ослабляется, а сохраняющиеся плоды оказываются низкого качества.

Молибден (Mo) – Молибден служит катализатором, входя в состав ферментов азотного цикла и определяя их активность. Эти ферментные системы восстанавливают нитратный азот в аммиак, который используется в синтезе аминокислот и белка. При недостатке молибдена нарушается образование хлорофилла в клетках зелёных растений. В растении существует чувствительное равновесие между азотом, железом, марганцем и молибденом. На сегодняшний день дефицит молибдена, как и дефицит азота, является повсеместным явлением.

Хлор (Cl) – Хотя хлор накапливается во многих растениях в больших количествах, чем другие микроэлементы, только недавно было обнаружено, что хлор существенно необходим растениям. Хлор, поступающий со снегом и дождём, автоматически обеспечивает растения хлором.

persiada.com

Формы соединений химических элементов в почвах и их доступность растениям

Один и тот же элемент образует разные по растворимости и подвижности соединения, от которых зависят доступность их растениям, способность к миграции, реакция среды, участие в реакциях обмена, осаждения, комплексообразования, в окислительно-восстановительных процессах и т. п.

В почве химические элементы находятся в следующих формах:

в кристаллической решетке первичных и вторичных минералов, в составе аморфных гидроксидов, в органическом веществе и органо-минеральных производных, в обменном и необменном состоянии, в почвенном растворе и в почвенном воздухе. Разнообразие форм обусловлено процессами выветривания и почвообразования, сопровождающимися трансформацией первичных минералов и формированием системы гумусовых веществ. В результате этих процессов образуется большая группа соединений (органических, минеральных и органо-минеральных) вторичного происхождения.

Для растений … и микроорганизмов наиболее доступны те элементы, которые находятся в почвенном растворе, в обменном состоянии и в составе легкоразлагаемого органического вещества. Водорастворимые вещества наиболее миграционноспособные. В меньшей степени в миграционные процессы вовлекаются коллоидные и илистые частицы.

Кислород. Образует много разнообразных соединений. Он входит в состав органического вещества, первичных и вторичных минералов, содержится в почвенном воздухе, органических и минеральных соединениях почвенного раствора. При дефиците свободного кислорода в почве создаются анаэробные условия.

Водород. Присутствует в почвах главным образом в составе воды, угольной кислоты и в органическом веществе, а также в кислых солях и гидроксильных ионах. Часть водорода находится в почвенном растворе и в обменном состоянии, обусловливая актуальную а потенциальную кислотность почвы.

Кремний. Валовое содержание оксида кремния (SiО2) в почвах варьирует в широких пределах от 30.40 % в ферраллитных почвах тропиков до 90…98% в песчаных почвах Однако в среднем оно составляет 60…70%. Кварц — наиболее распространенное соединение кремния в почвах- кремний входит и в состав различных силикатов и алюмосиликатов. В результате процессов выветривания и почвообразования они разрушаются и кремний переходит в почвенный раствор в форме анионов орто- и метакремниевой кислот а затем осаждается в виде гелей — аморфных осадков. Постепенно теряя воду, аморфный гель кремнезема превращается в опал и халцедон или же кристаллический кварц вторичного происхождения.

Обычно в почвах обнаруживается незначительное количество водорастворимого кремнезема (до 10…50 мг/л). С увеличением рН среды растворимость кремнезема возрастает. Так, в щелочных содовых растворах ири ры, равном 10.11, его содержание достигает 100…200мг/л. Однако сульфаты, карбонаты и гидрокарбонат кальция и магния, присутствующие в почве, подавляют растворимость кремнезема и вызывают осаждение SiО2, если он находится в форме силиката натрия. В условиях влажных тропиков часть высвободившегося кремнезема вымывается из почв (процесс десиликации). В аридных зонах при поступлении кремнезема из щелочных грунтовых вод он образует в почве кремнеземистые сцементированные горизонты прослои и коры.

Алюминий. Валовое содержание в почвах АI2О3 обычно колеблется от 1…2 до 15…20%, достигая в латеритах 50% массы почвы. Наряду с кремнием и кислородом алюминий — важнейший компонент алюмосиликатов Поведение алюминия, освобождающегося при разрушении первичных и вторичных минералов, зависит от реакции среды.

В кислой среде — это катион А13+, в щелочной — анион А1(ОН)4. При поступлении в почвенный раствор А13+ образуются комплексные ионы, гидролизованные в различной степени. Они имеют кислотные свойства, так как при взаимодействии с водой освобождаются ионы Н+.

Гидроксид алюминия выпадает в осадок в виде аморфного геля, который в дальнейшем приобретает кристаллическую структуру с образованием гиббсита и бёмита. Частично А1(ОН)3, может оставаться в почвенном растворе в виде золя. В кислой среде он взаимодействует с фульвокислотами и низкомолекулярными органическими веществами с образованием подвижных комплексных соединений, в форме которых мигрирует в почвенном профиле. Коллоидный гидроксид алюминия часто связывается с гелем кремнезема противоположного знака заряда, образуя смешанный гель — аллофан.

В обменной форме АI3+ в значительных количествах присутствует в кислых почвах, где он вместе с Н+ насыщает часть поглощающего комплекса. Обменный алюминий уравновешивает алюминий почвенного раствора. В кислых почвах обменный алюминий часто переходит в необменную форму, закрепляясь в межпакетных пространствах разбухающих минералов, особенно вермикулитов. Обменный и водорастворимый алюминий ухудшают минеральное питание растений, переводи фосфор в труднорастворимые соединения и препятствуя поглощению двухвалентных катионов. Кроме того, алюминий токсичен для многих культур. Под его влиянием ухудшается развитие корневой системы, нарушается углеводный и азотный обмен в растении.

Железо. Относится к элементам, выполняющим важнейшие функции в растениях. Без него в зеленых частях растений не образуется хлорофилл, гак как железо — необходимая составная часть системы ферментов, участвующих в синтезе хлорофилла. Железо регулирует процессы окисления и восстановления сложных органических соединений в растениях. Его недостаток вызывает хлороз и распад ростовых веществ (ауксинов), синтезируемых растениями.

По соединениям железа, находящимся в почвах, можно судить о многих свойствах почв, а также о элементарных почвенных процессах и генезисе дочв. Цвет почвы зависит от степени гидратации соединений железа. Так, красный цвет в основном связан с присутствием сильноокристаллизованных оксидов железа, желтый — с преобладанием слабоокристаллизованных гидроксидов, соединения железа (II) придают почве сизую, серо-голубоватую или зеленовато-оливковую окраску. Повышенное содержание аморфных форм соединений железа показатель палео- или современного гидроморфизма. По распределению железа в почвенном профиле можно судить о процессах лессиважа, иллювиирования, панцере- и латеритообразовании. В гидратированном состоянии и в контакте с глиногумусовым комплексом соединения железа способствуют образованию пористых, водопрочных агрегатов. Железо важный компонент окислительно-восстановительной системы почвы, участвует в образовании разнообразных конкреций.

Общее содержание в почве Fе203 колеблется в широких пределам от 0,5… 1,0 % в песчаных почвах до 20…80% в ферр1ылктных почвах и латеритах тропиков.

Формы соединений железа в почве разнообразны. Оно находится в составе различных первичных и вторичных минералов, в виде аморфных гидроксидов простых солей, в обменном состоянии, участвует в образовании комплексов. Одна из важнейших особенностей железа способность менять валентность, поэтому его присутствие в почвах в виде Fе22+ или Fе2З+ сильно зависит от окислительно-восстановительного режима.

В результате разрушения минералов при выветрiiваi1ии и почвообразовании выевобождается гидроксид железа Fе(ОН)3. Это малоподвижное и аморфное соединение образуется практически во всех почвах, если только в раствор поступает свободное железо.

Водорастворимое (нонное) железо изучено недостаточно. Ионы железа (III) присутствуют только в сильнокислой среде (при рН, равном З и ниже) и при высоких (близких к 800 мВ) значениях окислительно-восстановительного потенциала (ОВП). Такие сочетание в почвах встречаются редко. При более высоких значениях рН железо осаждается в форме гидроксида Fе(ОН)3, а при подщелачивании среды образуются анионы Fе(ОН). Железо (II) в значительных количествах присутствует только в переувлажненных и затопленных почвах. Восстановление железа начинается при ОВП ниже 300…400 мВ, причем чем выше рН, тем больше должно быть снижение ОВП, при этом образуются такие соединения, как FеСО3, Fе (НСО3)2, FеSО4, Fе3(РО4)2 ×8Н20, ЕеS, а в щелочной среде — ферроферригидроксид Ее3(ОН)8. Водорастворимое железо поглощается почвенными коллоидами и переходит в обменное состояние в виде Fе2+. В гидроморфных гумусированных и биологически активных почвах содержится до 18 мг-экв/100 г обменного Fе2+.

Железо активно с органическими веществами и фульвокислотами с образованием прочных комплексных железоорганических соединений, способных к миграции в почвенном профиле. Органические вещества не только вступают во взаимодействие с ионным железом, оксидами и гидроксидами железа, но и способны извлекать его из кристаллической решетки первичных минералов и глинистых вторичных минералов.

Кальций. Этот элемент имеет огромное значение не только в питании растений, но и в почвообразовании. Кальций содержится во всех растительных клетках. При его недостатке прежде всего замедляется развитие корневой системы растений, корни ослизняются и быстро загнивают, а при кальциевом голодании отмирает верхушечная почка и прекращается рост стебли. Кальций влияет на прочность надземных частей растений и качество продукции растениеводства.

Соединения кальция создают благоприятные условия для трансформации органических остатков, гумусообразования, участвуют в образовании глинистых минералов, влияют на природу глиногумусовых комплексов, играют важнуюроль в биологических процессах. Кальций — эффективный коагулятор почвенных коллоидов, он также способствует формированию агрономически ценной структуры почвы.

Содержание кальция в бескарбонатных почвах составляет 1…3%. Он входит в состав кристаллической решетки многих минералов. Может находиться как в обменно-поглощенном состоянии, так и в форме простых солей (хлоридов, нитратов, карбонатов, сульфатов и фосфатов). В процессе почвообразования в аридных регионах много кальция накапливается в форме вторичного кальцита (СаСО3) и гипса (СаSО4 2Н20). Гидрогенным путем могут образовываться известковые или гипсовые коры.

Карбонат кальция присутствует в почвах в двух формах: активной и неактивной. Неактивные карбонаты представлены крупнозернистым или обломочным кальцитом и сосредоточены в крупных фракциях (размером более 1 мкм). Они малорастворимы в воде, насыщенной СО2, проявляют невысокую химическую активность, не влияют на поглощающий комплекс и представляют собой резерв кальция, способного переходить в активную форму.

Активные карбонаты сосредоточены во фракциях размером менее 1 мкм. Взаимодействуя с почвенным раствором, насыщенным СО2, они переходят в гидрокарбонаты и насыщают кальцием поглощающий комплекс.

СаСО3 + СО2 + Н20 = Са(НСО3)2,

ППК/НН + Са(НСО3)2=ППК/Са+2СО2+2Н2О.

Свободный углекислый кальций обусловливает слабощелочную реакцию почвенного раствора. В бескарбонатных почвах кальций, насыщая поглощающий комплекс, придает им нейтральную реакцию среды. В почвах с промывным типом водного режима при низком содержании обменного кальция реакция среды кислая. Обычно растения не испытывают недостатка в кальции. Однако на растениях, произрастающих на кислых и сильнокислых почвах, особенно легкого гранулометрического состава, будет сказываться недостаток кальция.

Магний. Входит в состав многих органических веществ, образующихся в растениях важнейшее из которых хлорофилл, придающий листьям зеленый цвет и поглощающий энергию солнечных лучей. Магний положительно влияет на потребление растениями, особенно цитрусовыми, питательных веществ, насыщая вместе с кальцием почвенный поглощающий комплекс, магний способствует созданию нейтральной реакции среды. Вместе с тем при повышенном содержании обменного магния почвы характеризуются латоприятнь1ми агрофизическими свойствами. В таких почвах образуются подвижные гуматы и фульваты магния, что снижает почвенное плодородие.

Валовое содержание магния в почвах близко к содержанию кальция. Как и кальций, он находится в кристаллической решетке первичных и вторичных минералов, в обменном состоянии и в форме различных солей — карбонатов, сульфатов и хлоридов. В аридных регионах при засолении почв соли магния накапливаются в избыточных количествах и оказывают угнетающее действие на растения. В почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной, магний занимает второе место после кальция среди обменных катионов. Дефицит магния испытывают растения, произрастающие на почвах легкого гранулометрического состава.

Калий. Этот элемент наравне е азотом, фосфором и серой интенсивно поглощают растения, особенно такие, как картофель, корнеплоды, травы, табак, овощные культуры. Валовое содержание калия в почвах относительно высокое (до 2.3 %). Основная часть его входит в кристаллическую решетку первичных и вторичных минералов и доступна для растений. Однако из некоторых минералов (биотита мусковита) растения сравнительно легко извлекают этот элемент.

Калий, представленный простыми солями почвенного раствора, легко доступен растениям но главная роль в питании растений принадлежит обменному калию, адсорбированному на поверхности почвенных коллоидов. Обменный калий, подобно иону способен переходить в необменную форму. Такое явление известно как ретроградация. Между обменной и необменной формами калия существует определенное равновесие. При потреблении обменного калия его запасы пополняются за счет необменного. Переход из одной формы в другую возможен при определенных условиях. Так, переход калия в необменное состояние происходит при повышении рН и избытке ионов Са2+ в растворе, иссушении почвы и сокращении межпакетньх расстояний минералов с разбухающей решеткой. Обратному процессу способствуют биологическое поглощение обменного калия и гидратация минералов.

Натрий. Валовое содержание натрия в почве составляет 1.3%. Он сосредоточен главным образом в кристаллической решетке первичных минералов. преимущественно натрий содержащих полевых iппатов, присутствует в обменном состоянии и в почвенном растворе в составе водорастворимых солейNа2СО3, NаНСО3, Nа2SО4, NаСI и NaNО3. При достаточном увлажнении соли натрия легко выносятся из почвенного профиля благодаря высокой растворимости и подвижности, а в аридных регионах вместе с другими солями аккумулируются в почвах, вызывая их засоление. Это отрицательно сказывается па развитии растений, для которых особенно токсична соль Nа2СО3. Почвенное плодородие снижается и при высоком содержании обменного натрия. Когда его доля в составе обменных катионов превышает 10% емкости обмена, существенно ухудшаются агрономические свойства почв, что вынуждает проводить их мелиорацию.

Углерод. В почвах находится в составе органического вещества и в составе солей — карбонатов и гидрокарбонатов. Содержание органического углерода колеблется от долей процента в песчаных почвах, бедных органическим веществом, до 6…7% и более в черноземах и некоторых дерновых почвах, а в торфяных почвах и торфянистых горизонтах достигает десятков процентов. Содержание углерода минеральных соединений также изменяется в широких пределах: от долей процента в почвах с промывным водным режимом до десятков процентов в аридных регионах, где он аккумулируется в почвах в составе карбонатов. Значительное количество углерода находится в углекислом газе почвенного воздуха.

Азот. Это важнейший элемент питания растений. Он почти целиком сосредоточен в органическом веществе почвы и клетках живых организмов. Азот составляет, как правило, 1/10…1/20 часть от содержания органического углерода. Накопление азота в почве обусловлено биологической фиксацией его из атмосферы. В почвообразующих породах этого элемента очень мало.

Азот доступен растениям главным образом в виде аммония, нитратов и нитритов, хотя последняя форма в почвах практически не содержится. Аммонийный и нитратный азот — основные формы азотистых соединений, которые усваивают растения. Аммонийный азот находится в почве в свободном состоянии н почвенном растворе, из него аммоний поглощается отрицательно заряженными почвенными коллоидами и переходит в обменную форму. Часть обменно поглощённого аммония фиксируется в межпакетных пространствах разбухающих минералов и теряет способность к обмену, трансформируясь в необменную форму.

Ион NО3 в большинстве почв находится преимущественно в почвенном растворе и легко поглощается растениями. В то же время он легко вымывается за пределы почвенного профиля атмосферными осадками. В почвах е высоким содержанием положительно заряженных коллоидов железа и алюминия, таких как ферраллитные почвы может присутствовать в обменно-поглощенном состоянии.

Фосфор. Валовое содержание фосфора в почвах невысокое -0,1…0,2%. Однако его активно поглощают растения, поскольку он входит в состав многих органических соединений, без которых невозможно функционирование живых организмов. В почвах фосфор представлен органическими и минеральными соединениями. Органическое вещество почвы — резерв подвижного фосфора, поскольку оно содержит до 60…80%всех запасов фосфора. Органические соединения фосфора представлены фосфолипидами, фосфопротеинами, сахарофосфатами. Значительная часть фосфора входит а состав гумусовых веществ. Так, в гуминовых кислотах содержится до 50.80 %всего органического фосфора почвы. Растительные остатки также богаты этим элементом. Фосфор органических соединений переходит в доступную форму после минерализации их микрофлорой.

Среди минеральных соединений фосфора важнейшую роль играют соли ортофосфорной кислоты Н3РО4.

Фосфат-нон в обменном состоянии удерживается на поверхности глинистых минералов обменными двух- и трехвалентными катионами или катионами кристаллических решеток. Таким путем из почвы поглощается до 1%фосфора. У аморфных гидроксидов способность к поглощению фосфора выше, чем у глинистых минералов: для Fе(ОН)з она составляет 4%,для А1(ОН)3 — около 25%. Важную роль в удержании фоcфора играют гидраты железа, входящие в органо-минеральные комплексы. Свободный алюминий удерживает фосфор в менее растворимой форме, чем обменный или АР кристаллических решеток. Окристаллизованные гидроксиды (гиббсит и гётит) фосфор практически не поглощают. В почвах, содержащих карбонаты в активной форме, фосфор сохраняется в обменной форме при не слишком высоких значениях рН и достаточном содержании гумуса.

Ф. Дюшофур считает, что между фосфором почвенного раствора и фосфором, поглощенным коллоидами, существует постоянный обмен, приводящий к равновесному состоянию между обменным и растворимым фосфором. Вследствие этого всякие изменения в концентрации фосфора немедленно компенсируются путем обмена Однако часть почвенного фосфора (нерастворимые фосфаты) не участвует в этом кинетическом обмене.

Фосфор теряет растворимость и способность к обмену в результате осаждения и включения в кристаллические образования. Осаждение происходит при наличии растворимого и обменного фосфора в очень кислой (и восстановленной) среде, содержащей растворимые ионы А13 илиFе2 . В результате осаждения образуются нерастворимые фосфаты железа или алюминия с соотношением фосфор-металл порядка 1 : 2,тогда как для фосфора адсорбированного поверхностью коллоидальных гидроксидов оно равно 1:100 или 1:500.

Впочвах происходит медленная и постепенная потеря фосфором растворимости что возможно в результате следующих процессов:

• проникновения фосфат-нонов в межплоскостные пространства глинистых минералов во время приобретения гелями слоистой структурыили раздвиганния слоев у некоторых разбухающих минералов;

• образования железистых конкреций и поглощения ими фосфат-ионов а также включения фосфат-ионов в минералы типа гётита или гиббсита в процессе кристаллизации соответствующих гидроксидов;

• фиксации фосфатов в карбонатной среде, когда рН поднимается выше 8и фосфаты переходят в менее растворимое и более состояние.

Доступность фосфора растениям у почв разных типов неодинакова. Сравнительно легко переходит в раствор фосфор, удерживаемый глинистыми минералами глиногумусового комплекса. Вкислых почвах доступность фосфора растениям резко падает Вследствие связывания его свободным алюминием и включения в железистые конкреции. При высоком содержании карбонатов доступность фосфора растениям также низкая.

Известкование кислых почв, свежее органическое вещество, служащее источником подвижных гумусовых веществ, способствуют растворению фиксированного фосфора и повышают его доступность растениям. Выращивание бобовых трав способствует мобилизации почвенных фосфатов, поскольку они энергично экстрагируют фосфор, даже малорастворимый. Разлагающиеся остатки бобовых трав в дальнейшем будут служитьисточником растворимого фосфора для других культур.

Сера. Это важный элемент питания растений, она необходима для синтеза аминокислот и ферментов. Ее содержание в верхних горизонтах незасоленных почв колеблется в широких пределах — от 0,01 до 0,2.0,4%, в засоленных достигает нескольких десятков процентов. Повышенное содержание серы в почвах наблюдается при загрязнении их промышленными отходами, в местах выпадения с осадками газообразных выбросов соединений серы. Сера входит в состав разнообразных органических л минеральных соединений. В верхних гумусовых горизонтах почв на долю органических соединений приходится 70…80% всех запасов серы. доля минеральных соединений увеличивается по мере снижения содержания гумуса и накопления легкорастворимых солей и гипса. Сульфаты шелочных и щелочно-земельных элементов — наиболее распространенная форма минеральных соединений серы в почвах. Ванаэробных условиях при недостатке кислорода сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфаты до сульфидов.

Марганец. Среднее содержание марганца в почвах колеблется от 0,01…0,02 до 0,15…0,20%. Сбиологической точки зрения марганец микроэлемент, имеющий большое значение в физиологии растений. Часто растения страдают от его недостатка, но в повышенных количествах он токсичен. Впочвах марганец встречается в различных формах: труднорастворимые оксиды, легко- и труднорастворимые марганцовые соли, в обменном состоянии, в составе силикатов, а также в виде комплексных соединений с органическими веществами.

Клегкорастворимым солям относятся Мп5О4, Мп(НО3)2, МпСI2,присутствующие в незначительных количествах в почвенном растворе. из которых марганец переходит в обменную форму. Соединения двухвалентного марганца, включая легкорастворимые соли и обменный Мп2, присутствуют преимущественно в кислых почвах. Впереувлажненных почвах при интенсивном развитии восстановительных процессов могут накапливать труднорастворимые судьфиды марганца МпS2 и МпS. При увеличении рН почвенного раствора до 8,5и выше марганец осаждается в виде Мп(OH)2, который впоследствии окисляется до Мп(ОН)4 или Мп304. Вкарбонатньгх почвах аридных регионов образуется труднорастворимая соль МпСО2. Марганец часто входит в состав конкреций, различных по химическому составу. Конкреции глеевых почв содержат до 8…10%, а некоторых тропических почв — до 20 % марганца.

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 12.

refac.ru

Смотрите также

• 
  Растение цветок солнца
• 
  Высказывания о растениях
• Сочинения про растения
• 
  Рассмотрите несколько растений
• 
  Растения из абхазии
• 
  Травянистые лекарственные растения
• 
  Органы растения конспект
• 
  Значение растений презентация
• 
  Растение для потенции
• 
  Растение пермского периода
• 
  Растения в тайланде