Влияние минеральных веществ на рост растений
Содержание
Введение…………………………………………………………
1
Общая характеристика
1.1
Понятие о минеральных
1.2
Роль минеральных веществ в
развитии растения……………...….…..
1.3 Недостаток и переизбыток минеральных веществ в растении…..….....13
1.4 Восстановление баланса минеральных веществ………………….....….16
2 Влияние минерального питания на рост растений……………..………20
2.1 Методы определения минеральных веществ…………………………20
2.2 Микрохимический анализ золы…………………………………....…..21
Список использованных источников……………………………….…….….26
Приложение
А……………………………………………….……..…………..
Приложение Б………………………………………………………………… 31
Приложение В………………………………………………………………….32
Приложение Г………………………………………………………………….33
Приложение Д………………………………………………………………….34
Приложение Е………………………………………………………………….35
Приложение Ж…………………………………………………………………36
Приложение З………………………………………………………………… 37
Введение
Рост и развитие растений в значительной степени зависят от условий питания, в частности минерального, которое оказывает влияние на все стороны их жизнедеятельности. Минеральное питание растений складывается из поглощения минеральных веществ в виде ионов, их передвижения по растению и включения в обмен веществ.
Все растения не могут нормально развиваться без минеральных веществ, так как они входят в состав важнейших ферментов, витаминов, гормонов и других физиологически активных соединений, играющих большую роль в жизни растений.
Важнейшими элементами для питания растений являются: азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера – макроэлементы; железо, медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, бор - микроэлементы.
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; мезо- и микроэлементы участвуют в процессах синтеза белков, углеводов, жиров, витаминов. Под их влиянием увеличивается содержание хлорофилла в листьях, усиливается ассимилирующая деятельность всего растения, 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 другим.
Вместе с воздушным питанием – фотосинтезом - минеральное питание растений составляет единый процесс обмена веществ между растением и средой. Таким образом, оно влияет на все физиологические процессы - дыхание, рост, развитие, фотосинтез, водный режим и, в свою очередь, зависит от них. Поэтому одно из наиболее успешных средств управления продуктивностью культурных растений — регулирование минерального питания растений с помощью удобрений.
С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является, прежде всего, применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.
Целью нашей работы является изучение влияния минерального питания на рост растений.
Задачи:
- рассмотреть
характеристику минерального
- рассмотреть
последствия избытка или
Методы исследования: библиографический, метод анализа и синтеза, эксперимент.
1.
Общая характеристика
- Понятие о минеральных веществах
Минеральное питание - поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Минеральные вещества выполняют обширное число различных функций в организме растения. Они входят в составы всех тканей растения, являются катализаторами в реакциях, в осмотических процессах выступают регуляторами и еще многие другие функции. Причем каждый отдельный элемент (минерального питания) в организме растения выполняет, сугубо индивидуальные и специфические функции, в результате чего практически все из них взаимно незаменяемые. К элементам минерального питания относятся азот, фосфор, сера, калий, кальций, марганец, а также микроэлементы (медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие вещества, потребляемые в малых количествах). Минеральное питание растений складывается из поглощения минеральных веществ в виде ионов, их передвижения по растению и включения в обмен веществ. Одноклеточные организмы и водные растения поглощают ионы всей поверхностью, высшие наземные растения — поверхностными клетками корня, в основном корневыми волосками. [1]
Минеральное питание, потребляемое растением из почвы, условно делится на микроэлементы и макроэлементы.
Макроэлементы – такие элементы питания, которых необходимо для растений в большом количестве (азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний, желез, сера).
Азот относится к важнейшим биогенным макроэлементам, без него растение не может существовать. Он входит в состав белковых соединений, являющихся основой жизни, а также в состав хлорофилла, с помощью которого растения используют солнечную энергию, усваивают углекислоту и образуют углеводы, необходимые для строительства тканей растений. Наличие азота является едва ли не главным условием роста растения, образования побегов и листьев. Растения получают азот из почвы, усваивают его только в форме аммиака или азотной кислоты и очень болезненно реагируют на нехватку этого элемента.
Фосфор относится к основным
элементам питания растений. Нормальное
обеспечение растений фосфором способствует
закладке цветочных почек, усилению
роста корневой системы, повышению
активности микроорганизмов в почве.
Он усиливает способность
Калий - это третий из основных элементов минерального питания. Он активизирует ферменты, способствует передвижению углеводов, повышает устойчивость растений, улучшает поступление воды в клетки, уменьшает испарение. Достаточное обеспечение растений калием повышает устойчивость их к кратковременным засухам. Этот элемент стимулирует фотосинтез, усиливает образование сахаров в листьях и их передвижение в другие органы растения. Под его влиянием в растения поступает больше азота и образуется больше белков.
Кальций выполняет важную роль в обмене веществ, уравновешивании соотношения других элементов питания. Особенно необходим кальций для роста корней, побегов и плодов.
Магний входит в состав хлорофилла, поэтому играет важную роль в фотосинтезе. В составе хлорофилла содержится 15—30 % всего магния, усвояемого растениями.
Железо играет важную роль в образовании хлорофилла, являясь составной частью ферментов, участвующих в синтезе зеленого пигмента; регулирует процессы окисления и восстановления сложных органических соединений, входит в состав дыхательных ферментов.
Сера входит в состав белков, содержится
в растительных маслах (горчичное, чесночное),
в витаминах, принимает участие
в окислительно-
Микроэлементы – такие элементы
питания, которых необходимо очень
малое количество, но не менее важные
для нормального роста и
Марганец участвует в
Медь входит в состав ферментов, активизирует углеводный и белковый обмен.
Цинк входит в состав ферментов и хлоропластов. Положительно влияет на фотосинтез, обмен белков и образование стимуляторов роста.
Молибден, присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.
Получая питательные вещества из почвы, растения постепенно исчерпывают их запас, который при интенсивном возделывании культур не восполняется естественным образом. Поэтому, чтобы поддерживать в почве уровень содержания питательных веществ, достаточный для жизнеобеспечения растений, и предотвратить ее истощение, необходимо компенсировать естественные процессы выноса питательных веществ растениями и вымывания их в нижние слои почвы путем внесения удобрений, восполняя тем самым израсходованный запас ценных элементов.
Удобрения играют важную роль в питании
растений: они непосредственно
- Роль минеральных веществ в раз
витии растения
Фосфор является составной частью многих
веществ, имеющих первостепенное значение
в разнообразных процессах жизнедеятельности
растений. В растении этот элемент содержится
в виде органических и минеральных соединений.
Главные функции при этом выполняет фосфор,
входящий в состав органических соединений.
К их числу относятся сахарофосфаты, нуклеиновые
кислоты, нуклеотиды, фосфатиды, фитин,
ну-клеопротеиды. Сахарофосфаты, представляющие
собой фосфорные эфиры сахаров, участвуют
в процессах дыхания и брожения, биосинтезе
сложных углеводов из более простых. Нуклеиновые
кислоты участвуют в процессах роста и
деления клеток, оплодотворения, синтеза
белков, передачи наследственных свойств.
Нуклеотиды играют важную роль при поглощении
клеткой минеральных фосфатов. Вовлечение
поглощаемого фосфора в процессы обмена
начинается с внедрения его в состав нуклеотидов
и некоторых других фосфорных соединений.
Фосфатиды в том или ином количестве содержатся
в любой растительной клетке. Они входят
в состав протоплазмы, структуру мембраны
клетки, метохондрий и хлоропластов, участвуют
в процессах обмена веществ. В молодых
органах и тканях растений, особенно в
семенах, содержится большое количество
фитина. Фитин в семенах служит запасным
веществом, и фосфор, входящий в его состав,
используется при прорастании развивающимся
зародышем.
К нуклеопротеидам — сложным белкам —
относятся белки-ферменты, которые катализируют
биохимические реакции в растениях.
Значительное количество фосфора находится
в растениях в минеральной форме и используется
в разнообразных реакциях фосфорилирования
— превращения углеводов с участием фосфорной
кислоты. [3]
Таким образом, в растениях фосфор
входит в состав биологически важных веществ,
без которых невозможна жизнедеятельность
организмов. При участии фосфорной кислоты
образуются макроэргические связи, в которых
аккумулируется энергия, освобождающаяся
при дыхании и использующаяся растением
для биосинтеза белков, жиров, крахмала,
сахарозы, ряда аминокислот и многих других
соединений. В настоящее время известно
большое число макроэргических соединений,
но ведущее место в энергетическом обмене
в клетке занимают соединения фосфора
с адениловой кислотой — аденизиндифосфаты
и аденизинтрифосфаты. Эти соединения
являются главными акцепторами энергии,
освобождающейся при расщеплении органических
соединений в клетке, необходимой для
осуществления синтеза.
Калий играет большую роль в растительном организме, участвуя в регуляции его основных процессов жизнедеятельности:
1. Активация деятельности ферментов:
Повышает активность амилазы, сахаразы и протеолитических ферментов. Вследствие этого повышается его роль в синтезе сахарозы, крахмала и белков, что приводит к получению высоких урожаев основных сельскохозяйственных культур и повышению их качества.
2. Участие в процессах фотосинтеза:
Регулирует деятельность ферментов, которые контролируют протекание процесса фотосинтеза. Исследования Е.А. Симакова показали, что зеленые листья, в которых содержится достаточное количество калия, способны ассимилировать диоксид углерода в два раза больше, чем листья с низким содержанием калия. Калий способствует лучшему использованию железа при синтезе хлорофилла. Это особенно заметно при недостатке усвояемого железа в почве или в питательной среде. [4]
3. Регуляция транспорта веществ в тканях растения:
Регулирует процесс транспорта веществ из места синтеза в запасающие органы. Транспорт тем эффективней, чем лучше растение снабжено калием.
4. Участие в углеводном и белковом обмене:
Увеличивает содержание углеводов, но и изменяет соотношение между разными группами, способствуя переходу моносахаридов в сахарозу. При достаточном содержании калия в клетках растений улучшается процесс ассимиляции азота, одного из важнейших элементов для жизнедеятельности растения, и формирования протеинов.
5. Влияние на окислительно-
Эта роль калия зависит от формы азота, которым питаются растения. При увеличении концентрации калия на фоне нитратов содержание органических кислот уменьшается, а на фоне аммиачного азота имеется тенденция к их увеличению.
6. Регуляция водного баланса растений.
Растения, в которых содержится достаточное количество калия, способны эффективнее использовать почвенную влагу по сравнению с растениями с дефицитом калия. При нормальном содержании калия в растении для получения хорошего урожая требуется меньшее количество влаги. Он увеличивает холодостойкость озимых культур и многолетних трав. Питание растений калием оказывает влияние на качество продукции при ее хранении. Известно, что загнивание корней многих растений при зимнем хранении увеличивается при недостаточном питании растений калием. При голодании калием сахарная свекла загнивает даже на корню.
Азот входит в состав сложных соединений из которых строится белок - основа живой материи. Он также входит в состав хлорофилла, играющего важную роль в фотосинтезе растений. Для питания растений азотом применяют азотные минеральные удобрения - аммиачная селитра, сульфат аммония, и органические удобрения - навоз или навозная жижа. [5]
Магний входит в состав хлорофилла. Так же является активатором многих ферментов.
1.3 Недостаток и переизбыток минеральных веществ при росте растения
У растений есть болезни, вызываемые
болезнетворными агентами, в частности
вирусами, которые проникают в
растения и убивают их. Однако наиболее
распространенными
Интенсивный фосфорный обмен в растении начинается сразу же при прорастании семени. При набухании семени усиливается деятельность ферментов. Под их действием сложные безазотистые вещества — крахмал и дисахариды — превращаются в простые соединения, которые и используются зародышем для развития. Протеолитические ферменты расщепляют белковые вещества семени до амидного азота и аминокислот, которые интенсивно расходуются на синтез белков и других сложных органических соединений в процессе роста молодого растения.
Во всех этих процессах фосфорная
кислота не только источник энергии,
но и необходимый элемент в
углеводном обмене, накоплении сахарофосфатов,
нуклеиновых кислот, в синтезе нуклеопротеидов
и других сложных органических соединений,
неблагоприятных для ростовых процессов.
Поэтому все растения чувствительны к
фосфатному голоданию в самом раннем возрасте,
когда усваивающая способность их неразвитой
корневой системы весьма слабая. Фосфорное
голодание растений в ранний период роста
настолько нарушает метаболизм, что его
невозможно полностью исправить последующим
нормальным питанием. Мало того, голодавшие
в начале развития культуры отрицательно
реагируют на обильное фосфатное питание
в дальнейшем.
При недостатке фосфора - листья становятся темнозеленого цвета, приобретают несколько голубоватый оттенок, рост побегов и корней сильно замедляется, новые листья мелкие, задержка цветения. Растение темнеет, сине-зеленый цвет с малиновой нижней частью нижних листьев. Чахлый рост. Недостаток фосфора у томата вызывает завертывание во внутрь долей листа.
Дефицит калия приводит к нарушению различных метаболических процессов, что приводит к снижению продуктивности культур и качества урожая. Недостаток калия в растении может быть неявным. Часто на первой стадии происходит только замедление скорости роста и развития растения, часто называемые «скрытым голоданием». Видимые симптомы голодания калием появляются на поздних стадиях, при появлении хлороза и омертвлении тканей растений. Исследованиями В.Е. Таирова доказано, что при дефиците калия из старых отмерших органов растений элемент перемещается в молодые ткани, при этом используется растениями повторно.
Растения с недостаточным
Растения с достаточным
Калий особенно необходим цветкам, при его недостатке цветки не образуются либо они очень мелкие. При недостатке фосфора и калия листья желтеют с краев и начинают постепенно опадать, рост растений резко задерживается. Характерный признак калийного голодания - светлая каемка по всей поверхности листа. Кроме того, при недостатке калия растения легче подвергаются грибным заболеваниям.
Азот особенно необходим листьям. При недостатке азота листья становятся бледно-зелеными, рост растений задерживается, листья мельчают.
Избыток данного элемента - листья становятся темно-зелеными, цветение задерживается.
Магний как питательный
Пожелтение кончиков нижних листьев – один из первых симптомов дефицита бора. Уязвимость листвы – характерный признак. Коричневый окрас кончиков листьев обычно ассоциируется с разрывом главной артерии листа в результате характерной уязвимости. [6]
При дефиците серы листья растений приобретают светло-зеленую окраску, а позднее желтую, частично с красноватым оттенком. В отличие от недостатка азота, недостаток серы проявляется сначала на молодых. Стебли становятся тонкими, хрупкими, одревесневшими и жесткими. Она участвует в обмене и транспорте веществ, в общих процессах ионного равновесия в клетках растений. Входит в состав белков, являясь одним из исходных продуктов для биосинтеза аминокислот.
- Восстановление баланса минеральных веществ
Огромное значение удобрений в
повышении плодородия почв и урожаев
сельскохозяйственных культур доказано
многочисленными опытами научных учреждений,
а также подтверждено практикой мирового
земледелия.
В течение длительного времени единственным
удобрением был навоз. Использование минеральных
удобрений началось со второй половины
XIX века. Однако и сейчас навоз остается
важнейшим удобрением в связи с тем, что
содержит все необходимые растениям питательные
вещества и способствует повышению урожайности
сельскохозяйственных культур. Применение
навоза обеспечивает повторное использование
в хозяйстве большого количества ранее
усвоенных растениями питательных веществ
из почвы и удобрений.
По оценкам специалистов, около
половины всего прироста урожая сельскохозяйственных
культур получают за счет применения
удобрений.
Эффективность удобрений в различных
климатических условиях неодинакова и
зависит от свойств почвы. Положительное
воздействие оказывают удобрения на всех
почвах при орошении и в районах с достаточным
увлажнением. Минеральные удобрения при
правильном использовании значительно
повышают урожайность, а также улучшают
качество продукции, вследствие чего их
применение обуславливает высокий экономический
эффект. В первый год окупаются все затраты
на удобрение и обеспечивается получение
высокого дохода. Вся история мирового
земледелия свидетельствует о существовании
прямой зависимости урожайности культур
от количества применяемых удобрений.
Для получения планируемых урожаев полностью
обеспечиваются удобрениями посевы на
мелиорированных землях с регулируемым
водным режимом, так как в этих условиях
применение удобрений чрезвычайно эффективно.
Высоким уровнем использования удобрений
характеризуются районы с достаточным
увлажнением, где получают хорошую оплату
единицы удобрений и обеспечивается стабильное
производство сельскохозяйственной продукции.
Применение удобрений имеет огромное значение в решении важных народно-хозяйственных задач, например в увеличении производства зерна, пшеницы и в обеспечении животноводства кормами. [7]
Эффективность минеральных удобрений
зависит от правильного их применения
в сочетании с органическими,
приемами химической мелиорации в комплексе
с использованием химических средств
защиты растений, а также регуляторов
роста при выращивании сортов
с большой продуктивностью. Все
перечисленные условия
Удобрения можно классифицировать на
минеральные и органические. Минеральные
удобрения, в свою очередь, подразделяются
на азотные, нитратные, фосфорные, калийные,
микроудобрения. К органическим относятся
навоз, птичий помет, торфяные компосты,
и зеленое удобрение.
Минеральные
удобрения содержат питательные
вещества в виде различных минеральных
солей. В зависимости от того, какие
питательные вещества входят в них,
удобрения подразделяются на комплексные
и простые.
Минеральные удобрения – сильное средство
воздействия на физические, химические
и биологические свойства почвы и сами
растения. В почве минеральные удобрения
подвергаются разнообразным превращениям,
которые влияют на растворимость содержащихся
в них питательных веществ, на способность
к передвижению в почве и доступность
растениям. Характер и интенсивность этих
превращений зависят от свойств почвы.
Они обогащают почву питательными элементами,
изменяют реакцию почвенного раствора,
влияют на микробиологические процессы
и др.
Так как питание растений осуществляется главным образом через корни, то внесение минеральных удобрений в почву позволяет активно воздействовать на рост и развитие растений, а следовательно, на общую биологическую продуктивность поля, луга и тому подобных.
Они содержат питательные вещества в форме органических соединений растительного или животного происхождения. Органические удобрения оказывают многостороннее агрономическое действие на свойства почвы. При разложении их в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов образуются доступные растениям минеральные соединения N, Р, К, Са, S и других элементов и перегной, или гумус.
Выделяющийся при этом углекислый газ насыщает почвенный воздух и приземной слой атмосферы, улучшая углеродное питание растений. При систематическом внесении органических удобрений улучшаются физико-химические и химические свойства почвы, ее водный и воздушный режимы, активизируется жизнедеятельность полезных микроорганизмов.
Через органические удобрения в основном осуществляется круговорот питательных веществ по схеме: почва – растения – животные – почва. Применение органических удобрений позволяет вносить минеральные удобрения в больших дозах и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур. [9]
Большая часть садовых растений предпочитает почвы со средним уровнем кислотности. Однако это не означает, что почвы не нуждаются в проведении каких-либо мелиоративных работ. Не стоит забывать, что высокая кислотность почвы оказывает негативное влияние на растения, причем не только прямое, но и косвенное. Так, кислые почвы после таяния снегов или продолжительных дождей долго остаются влажными, а, просохнув, сразу же покрываются плотной коркой, препятствующей проникновению воздуха к корням растений. При этом питательные вещества, содержащиеся в кислых почвах или вводимые в процессе подкормки, плохо усваиваются различными культурами, в результате в почве скапливаются вредные вещества и развиваются бактерии, что негативно отражается на состоянии растений.
Характерным признаком кислой почвы является наличие на поверхности земли белого налета, напоминающего по внешнему виду пепел золы. Кроме того, на кислотность почвы того или иного участка указывает и произрастание на нем в больших количествах щавеля, хвоща и грубых диких злаков. Чтобы уменьшить кислотность почвы в нее вносят известь.
2 Влияние минерального питания на рост растений
2.1 Методы определения
Определение содержания любого химического элемента в растении включает в качестве обязательной процедуры, предшествующей самому определению, стадию разложения (дигестии) образца.
В практике биохимического анализа используют в основном два метода -- сухое и мокрое озоление. В обоих случаях процедура обеспечивает минерализацию всех элементов, т. е. перевод их в форму, растворимую в том или другом неорганическом растворителе.
Мокрое озоление - основной способ разложения органических соединений азота и фосфора, и в ряде случаев оно более надежно при определении многих других элементов. При определении бора может быть использовано только сухое озоление, так как большая часть соединений бора улетучивается с парами воды и кислоты. [10]
Метод сухого озоления применим для анализа содержания в би-ологическом материале почти всех макро- и микроэлементов. Обычно сухое озоление растительных проб проводят в электрической муфельной печи в фарфоровых, кварцевых или металлических тиглях (или чашках) при температуре, не превышающей 450- 500° С. Лучше всего тигли из кварца, однако обычно применяют тигли из тугоплавкого стекла или фарфора. Для некоторых специальных исследований могут потребоваться платиновые тигли. Низкая температура во время сжигания и правильный выбор материала тигля позволяют избежать потерь от улетучивания и потерь вследствие образования плохо растворимых в соляной кислоте окислов определяемого элемента. Окислы могут возникать при реакции с материалом, из которого изготовлены тигли.

- Влияние мирового кризиса на банковской системе Республики Казахстан
- Влияние мирового кризиса на банковскую систему РК
- Влияние мирового кризиса на социально-экономическое развитие России
- Влияние мирового финансового кризиса 2007-2009 гг. на состояние валютного рынка России
- Влияние мирового финансового кризиса на банковский сектор Германии
- Влияние мирового финансового кризиса на банковскую систему России
- Влияние мирового финансового кризиса на денежно-кредитную политику Российской Федерации
- Влияние миграции на рынок труда в России
- Влияние миграционных процессов на формирование американской нации
- Влияние миграционных процессов на формирование немецкой идентичности
- Влияние миграционных процессов на экономическую безопасность России
- Влияние микросоциального окружения на процесс формирования личности актера (по материалам биографии П. И. Жемчуговой)
- Влияние микроэкономических эффектов на спрос на брендовые товары
- Влияние минеральных веществ на рост и развитие растений