2.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ
Растение строит свой организм из определенных 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 %.
Обеспеченность растительных клеток водой во многом определяет скорость и направленность процессов жизнедеятельности в растительном организме. В свою очередь, условия минерального питания, а также условия водоснабжения и биологические особенности растений определяют уровень содержания в них воды.
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 (табл. 8—10).
8. Средний химический состав урожая сельскохозяйственных растений, %
(по Плешкову)
КультураВодаБелкиСыройпротеинЖирыКрахмал, сахара и другие углеводы, кроме клетчаткиКлетчаткаЗола Пшеница (зерно)1414152,0652,51,7 Рожь (зерно)1412132,0682,31,6 Овес (зерно)1311124,255103,5 Ячмень (зерно)139102,2655,53,0 Рис (очищенное зерно)117,08,00,8780,60,5 Кукуруза (зерно)159104,7662,01,5 Гречиха (зерно)139112,8628,82,0 Горох (семена)1320231,5535,42,5 Фасоль (семена)1318201,2584,03,0 Соя (семена)11293416277,03,5 Подсолнечник (ядра)82225507,05,03,5 Лен (семена)8232635168,04,0 Картофель (клубни)781,32,00,1170,81,0 Сахарная свекла (корнеплоды)751,01,60,2191,40,8 Кормовая свекла (корнеплоды)870,81,50,19,00,90,9 Морковь (корнеплоды)860,71,30,29,01,10,9 Лук репчатый852,53,00,18,00,80,7 Клевер (зеленая масса)753,03,60,8106,03,0 Ежа сборная (зеленая масса)702,13,01,21010,52,9 9. Средний химический состав семян масличных культур, % сухой массы КультураЖирыБелкиКлетчаткаДругиеуглеводыЗола Подсолнечник: целые семена341625203,8 ядра5626663,8 Лен37268224,0 Конопля342219204,0
10. Среднее содержание основных веществ в овощных, плодовых и ягодных культурах,
% сырой массы
КультураСахараОрганическиекислотыАзотистыевеществаКлетчаткаЗолаАскорбиновая кислота, мг/100 г Капуста белокочанная4,0о,з1,30,80,730 Капуста цветная3,00,12,51,20,8100 Томат3,00,50,60,20,530 Перец сладкий4,00,21,51,00,7200 Баклажан3,00,20,91,00,55 Огурец1,50,0050,80,50,45 Лук10,00,21,60,60,57 Чеснок0,50,27,01,01,015 Продолжение КультураСахараОрганическиекислотыАзотистыевеществаКлетчаткаЗолаАскорбиновая кислота, мг/100 г Яблоня9,00,70,41,00,425 Груша10,00,20,40,80,415 Виноград18,00,70,70,20,66 Земляника18,01.41,41,20,550 Крыжовник7,02,00,82,30,535 Смородина8,02,51,42,00,5200 Вишня9,01,80,90,20,517 Апельсин7,01,40,92,50,765 Лимон2,55,80,92,50,655
Качество сельскохозяйственной продукции определяется содержанием в ней необходимых органических и минеральных соединений.
Различные сельскохозяйственные культуры выращивают для получения продукции с определенным содержанием белков, сахаров, клетчатки, витаминов и других веществ. Например, высокое содержание клетчатки в сене ухудшает его кормовые свойства, в то же время такие культуры, как хлопчатник, лен, коноплю, выращивают ради получения волокна, которое состоит в основном из клетчатки.
Качество сахарной свеклы оценивают по содержанию сахарозы. Бобовые культуры оценивают по величине накопления белка.
Растения и сухая растительная масса значительно различаются по элементному составу. Рассмотрим среднее содержание химических элементов в растениях (по Виноградову). Основную часть массы живых растений составляет кислород.
ХимическийСодержаниеХимическийСодержание элементв растениях, %элементв растениях, % Кислород70Кобальт2- 10- 5 Углерод18Алюминий0,02 Водород10Натрий0,02 Кальций0,3Железо0,02 Калийо,зХлор0,01 Азот0,3Марганец1 • ю- 3 Кремний0,15Хром5 • 10- 4 Магний0,07Рубидий5 • 10- 4 Фосфор0,07Цинкз • ю- 4 Сера0,05Молибденз • ю- 4 Медь2 • 10- 4 Фтор1 • ю- 5 Титан1 • ю- 4 Литий1 • ю- 5 Ванадий1 • ю- 4 Йод1 • ю- 5 Бор1 • ю- 4 Свинецл- 10- 5 Барийл • 10 -4 Кадмийю- 6 Стронцийп • 10 -4 Цезийл — 10- 6 Цирконийл • 10 -4 Селеню- 6 Никель5 • 10- 5 Ртутьл — 10- 7 Мышьякз- ю- 5 Радийл • 10- 14
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 еще азот. На долю углерода, кислорода, водорода и азота приходится 95 % сухой массы растений (углерод 45 %, кислород 42, водород 6,5, азот 1,5 %). Эти четыре элемента названы органогенными.
При сжигании растения остаются зольные элементы, на долю которых приходится около 5 % массы сухого вещества.
Содержание азота и зольных элементов в растениях зависит от биологических особенностей и условий выращивания и неодинаково в различных органах. Например, в корнях, стеблях и листьях больше зольных элементов, чем в семенах (табл. 11).
11. Содержание основных элементов питания в различных сельскохозяйственных растениях, % на воздушно-сухое вещество (по Петухову и др.)
КультураNЗольные элементыВсего Р20,К,0MgOСаОзолы Пшеница: зерно2,500,850,500,150,071,7 солома0,500,200,900,100,284,8 Рожь озимая: зерно2,000,850,600,120,101,8 солома0,450,261,000,090,293,9 Кукуруза (зерно)1,800,570,370,200,031,50 Ячмень яровой: зерно2,100,850,550,160,103,00 солома0,500,201,000,090,334,50 Овес: зерно2,100,850,500,170,162,90 солома0,650,351,600,120,386,40 Рис (зерно)1,200,810,310,180,075,20 Горох: семена4,501,001,250,130,092,60 зеленая масса0,651,15—0,140,351,40 Фасоль (семена)3,681,381,720,290,243,90 Люпин: семена4,801,421,140,450,283,70 зеленая масса0,550,110,300,060,160,90 Соя (семена)5,801,041,260,250,172,80 Лен: семена4,001,351,000,470,273,30 солома0,620,420,970,200,693,00 Подсолнечник: семена2,611,390,960,510,203,30 целое растение1,560,765,250,681,5310,0 Свекла сахарная (корнеплоды)0,240,080,250,050,060,60 КультураNЗольные элементыВсегозолы РАК20MgOСаО Свекла кормовая (корнеплоды)0,190,070,420,040,040,80 Картофель (клубни)0,320,140,600,060,031,00 Брюква (корнеплоды)0,210,110,350,030,040,70 Морковь кормовая (корнеплоды)0,180,110,400,050,070,09 Капуста (кочаны)0,330,100,350,030,070,70 Томат (плоды)0,260,070,320,060,040,70 Травы (сено луговое)0,700,701,800,410,957,48 Люцерна в начале цветения2,600,651,500,312,526,29 Клевер луговой в период цветения1,970,561,500,762,355,38 Вика в период цветения2,270,621,000,461,634,54 Тимофеевка1,550,702,040,200,495,91
Примечание. Для корнеплодов, овощных культур и зеленой массы содержание основных элементов питания дано на сырое вещество.
Состав золы различных растений различен и отражает неодинаковую потребность культур в элементах минерального питания (табл. 12). Содержание фосфора и калия в золе растений принято выражать в форме соответствующих оксидов.
12. Примерное содержание отдельных элементов в золе растений, % ее массы (Смирнов, Муравин)
КультураРАкрСаОMgOSO,Na20Si02 Пшеница: зерно4830312522 солома10302063320 Горох. зерно3040561011 солома8253586210 Картофель клубни166035622 ботва8303012832 Сахарная свекла корни154010106102 ботва83015125252 Подсолнечник семена4025712333 стебли350157326
На долю калия в золе листьев большинства растений приходится 30—50 %, а в люцерне, клевере, вике содержание кальция значительно выше, чем калия. Содержание калия, фосфора и серы снижается в старых листьях, а кальция повышается от 20—40 до 50—60 % от массы золы.
В растениях обнаружено более 70 химических элементов. Можно предположить, что современные методы анализа позволят в дальнейшем расширить эти данные. Элементы, необходимые растениям, относятся к различным группам Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.
Источник
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