Химический элементарный состав растений

9. Химический состав растений. Содержание основных элементов питания в растениях.

Растение строит свой организм из определённых химических элементов , находящихся в окружающей среде. Оно состоит из сухого вещества и содержит значительное количество воды. В большинстве вегетативных органов сельскохозяйственных культур содержание воды составляет 70-95%, а в семенах – от 5 до 15%в состав сухого вещества растений входит 90-95% органических соединений и 5-10% минеральных солей.

Основные органические вещества представлены в растениях белками и другими азотистыми соединениями, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой, пектиновыми веществами.

Содержание белков в вегетативных органах растений обычно составляет 5-20% их массы, в семенах хлебных злаков – 6-20%, а в семенах бобовых и масличных культур – 20-35%.

Количество структурных липидов обычно небольшое – 0,5-1% сырой массы, среднее содержание жира в семенах важнейших масличных культур и сои: клещевина – до 60; кунжут, мак, маслина – 45-50; подсолнечник – 24-50.

Сахара содержатся в небольших количествах во всех сельскохозяйственных растениях, а в корнеплодах и отдельных органах овощных культур, плодах винограда, ягодах и фруктах могут накапливаться в качестве запасных веществ. Преобладающими моносахаридами в большинстве растений являются глюкоза (8-15% в ягодах винограда) и фруктоза(6-10% в косточковых плодах), а олигосахаридами – дисахарид сахароза(14-22% в корнях сахарной свёклы, 11-25% в соке стеблей сахарного тростника).

Крахмал в небольших количествах содержится во всех зелёных органах растений, но в качестве основного запасного углевода накапливается в клубнях, луковицах и семенах. В клубнях картофеля ранних сортов содержится крахмала 10-14%, средне- и позднеспелых – 16-22%. В расчёте на сухую массу клубней это составляет 70-80%. В зерне хлебных злаков крахмала обычно 55-70%.

Пектиновые вещества содержатся в растениях в сравнительно небольших количествах.

Из диоксида углерода, поглощаемого в основном листьями, и воды, поступающей через корни, в растении в процессе фотосинтеза образуются простые безазотистые органические вещества, состоящие из углерода, кислорода и водорода; в состав белков входит ещё и азот. На долю углерода, водорода и азота приходится 95% сухой массы растений (углерод 45%, кислород 42, водород 6,5, азот 1,5%). Эти четыре элемента называются органогенными.

При сжигании растения остаются зольные элементы, на долю которых приходится около 5% массы сухого вещества.

Содержание азота и зольных элементов в растении зависит от биологических особенностей и условий выращивания и неодинаково в различных органах. Например, в конях, стеблях и листьях больше зольных элементов, чем в семенах.

Состав золы различных растений различен и отражает неодинаковую потребность культур в элементах минерального питания. Содержание фосфора и калия в золе принято выражать в форме соответствующих оксидов. На долю калия в золе листьев большинства растений приходится 30-50%, а в люцерне, клевере, вике содержание кальция значительно выше, чем калия. Содержание фосфора, калия и серы снижается в старых листьях, а кальция повышается от 20-40 до 50-60%от массы золы.

Источник

6.Элементный состав растений: макро- и микроэлементы; органогенные, зольные, биофильные элементы.

20 элементов относят к необходимым эл.питания (Н Na K Cu Mg Ca Zn B C N P V O S Mo Cl I Mn Fe Co) и 12 считают условно необходимыми (Li Ag Sr Cd Al Si Ti Pb Cr Se F Ni). Элементы, содержащиеся в растительном организме в значительных количествах (от целых % до сотых%), называют макроэлементами (C O N S Н P Ca K Na Mg). Эл., содержание которых выражается тысячными-стотысячными долями%-микроэлементы (Fe Mn Co Mo Cu Zn B). Эл., находящиеся в еще меньших количествах-ультрамикроэлементы (Аu Ag Cr Ni Br). ОРГАНОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-главнейшие четыре элемента, участвующие в построении химич. соединений,входящих в состав организма, а именно: углерод, водород, кислород и азот. Углерод и водород входят во все органические соединения, встречающиеся в организме; в важнейшие соединения, как жиры, углеводы, входит еще кислород, а в белковые вещества кроме того азот. Элементы зольные — химические элементы, входящие в состав золы растений и животных. Обычно это все элементы, которые могут находиться в растениях и животных, кроме углерода, водорода, кислорода и азота; последние не входят в состав золы, так как улетучиваются при сухом озолении. В состав золы входят преимущественно кремний, алюминий, железо, марганец, кальций, магний, фосфор, сера, калий, натрий и ряд микроэлементов. Биофильные (биогенные) элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Элементы и их соединения, требующиеся биоте в больших количествах, называют макробиогенными (С, О, N, H, Ca, P, S), а в малых количествах — микробиогенными. Для растений это: Fe, Mg, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, V, Ca, которые обеспечивают функции фотосинтеза, азотного обмена и метаболическую функцию.

8.Вынос растениями (хозяйственный и биологический) важнейших элементов питания и их соотношение у различных с/х культурах.

Под хозяйственным подразумевают вынос питательных веществ с урожаем убираемой с поля основной и побочной продукции (зерн и солома). Биол.вынос-это вынос пит.вещ. из почвы всеми частями растения (основной побочной продукцией, убираемой с поля, пожнивными остатками, корнями, опавшими листьями, оставшимися на поле). Соотношение элементов питания, расходуемых на создание сельскохозяйственной продукции, может значительно меняться в зависимости от культуры и структуры урожая. Например, при увеличении в биологическом урожае зерновых доли соломы на создание 1 т продукции (зерна) затрачивается значительно больше элементов питания. Для картофеля, подсолнечника, капусты, сахарной свеклы характерно гораздо большее потребление калия по сравнению с зерновыми культурами. Клеверу и конопле присуще высокое потребление кальция.Обычно в зерне содержится примерно в 4 раза больше азота и фосфора, чем в соломе, а калия и кальция в соломе в 2—3 раза больше, чем в зерне.Вынос элементов питания товарной продукцией зависит от условий выращивания. Так, для образования 10 т корней и соответствующего количества ботвы в лесостепных районах сахарная свекла потребляет 50 кг азота, 15 кг Р2О5 и 60 кг К2О. При выращивании в Нечерноземной зоне у сахарной свеклы сильнее развиваются листья, и на каждые 10 т корней потребляется 80—100 кг азота, 35 кг Р2О5 и 145 кг К2О.

Источник

Элементный состав растений

В растениях обнаружены все элементы таблицы Менделеева, но список тех элементов, для которых доказана необходимость для всех видов растений, включает только 16 элементов. Это: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Mo, Cl, B. 3 элемента: Na, Si, Co содержатся в значительных количествах, но не у всех растений. Например, Na – в галофитах, Si – в злаках, хвощах, диатомовых водорослях, Cо – в бобовых.

Из названного списка 3 первых элемента растительные организмы получают из атмосферы и воды в процессе воздушного питания, все остальные – из почвы при корневом питании растений. Первые 6 элементов – органогены, на их долю приходится 95% от сухой массы растений.

По концентрационному принципу все элементы делят на макро- (концентрация выше 0,01% от сырой массы), микро- (концентрация от 0,00001 до 0,01%), ультрамикро- (ниже 0,00001%).

Макроэлементы – все органогены + K, Ca, Mg, Si. Микроэлементы: Fe, Cu, Zn, Mo, Cl, B, Mn. Ультрамикроэлементы: Se, I, Ag, и др. Физиологические функции неизвестны.

Концентрация элементов величина непостоянная, зависит от органа растений, возраста, фазы развития, условий обитания.

Влияние избытка минеральных элементов

Виды растений различаются по их способности к накоплению конкретных элементов.

Растения, аккумулирующие элемент даже в условиях его относительного дефицита в почвах, называются аккумуляторами.

Виды, накапливающие элемент прямо пропорционально его уровню в среде, называются индикаторами. Их удобно использовать в биомониторинге.

Растения, в которых уровень элемента длительное время остается на низком уровне даже при его избытке в среде, называются отражателями.

Если поступление элемента прямо пропорционально его содержанию в окружающей среде, то такой тип накопления называется безбарьерным. Такой тип характерен для клеток корней, стеблей. В листьях в основном отмечается барьерный тип. Наиболее консервативны по химическому составу семена и несколько меньше плоды. Поэтому зерновые можно сеять даже на загрязненных почвах, а картофель и другие корнеплоды – нельзя.

Степень токсичности соединений оценивается разными способами. Часто используется такой показатель как предельно допустимая концентрация (ПДК), т.е концентрация, которая не вызывает негативного физиологического ответа. Для супертоксинов ПДК вообще не может быть. Действие токсинов оценивается такими показателями как ЛД₁₀₀ – 100% гибель организма, подвергнутых воздействию ЛД₅₀ – 50%. Среди химических элементов наибольшей токсичностью обладают тяжелые металлы, к которым относятся химические элементы с плотностью более 5 г/см 3 и атомной массой более 40 Да. К ним относятся: Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Cd, Hg, Pb и другие.

Растения выработали ряд адаптационных механизмов:

1. Способны связывать тяжелые металлы в клеточных стенках ризодермы с помощью тех слизей, которые сами выделяют (в состав слизей входят уроновые кислоты, содержащие СООН группы).
2. Синтез фитохелатинов – это пептиды, которые активно связывают металлы и затем эти хелаты (комплексные соли, в которых металл закреплен по всем валентностям и находится внутри молекулы, поэтому его возможность вступать в реакции резко снижается) переносятся через тонопласты в вакуоль.

Источник