2. Питание растений
Ткани растений состоят из воды и сухого вещества, включающего органические и минеральные соединения. Химический состав растений – содержание в них органических и минеральных веществ, а также отдельных химических элементов – обычно выражают в процентах от массы сухих веществ (иногда массы всего растения в свежем состоянии –«сырой массы»). Реже используется измерение в миллиграммах (мг) на 1 кг сухого или сырого вещества, а микроэлементов – в мг на 1 г или 1 кг.
Большинство сельскохозяйственных культур содержит в вегетативных органах 70–95 % воды и 5–30 % сухих веществ. В созревших семенах сухие вещества занимают до 85–90 %, вода – 10–15 %. Так, зерно хлебных злаков и бобовых содержит 85–88 % сухого вещества и 12–15 % воды, семена масличных культур – соответственно 90–93 и 7–10 %. В зеленой массе злаковых, бобовых и других культур большой удельный вес занимает вода – 75–85 %, а сухое вещество только 15–25 %, клубни картофеля, корнеплоды сахарной свеклы состоят из воды на 75–80%; корнеплоды столовой свеклы, моркови – на 85–90, капуста – на 90–93, плоды томатов, огурцов содержат 92–96 % воды и только 4–8 % сухого вещества.
По мере старения растений запас воды и содержание падает. Функции воды – предохранение растений от перегрева, растворение различных соединений, поглощение и перемещение веществ, гидратация ионов. Вода обуславливает тургор растений (давление жидкости внутри клетки на ее оболочку), интенсивность и направленность биохимических и физиологических процессов. Вода задерживает инфракрасное излучение (нужное для фотосинтеза) и пропускает ультрафиолетовое. Вода – важнейший фактор формирования урожая.
В составе сухого вещества растений 90–95 % приходится на органические соединения и 5–10 % на минеральные соли. Основные органические вещества представлены в растениях белками и другими азотистыми соединениями, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой, пектиновыми веществами (табл. 2.1).
Качество сельскохозяйственной продукции определяется содержанием органических и минеральных соединений. Так, качество зерна зерновых культур зависит от количества белков, клейковины и крахмала. Из зерновых больше белков содержит зерно пшеницы и меньше – ячменя пивоваренных сортов. Хлебопекарные свойства зерна пшеницы зависят от количества и качества клейковины. В зерне бобовых культур содержание белков значительно больше, чем у зерновых, но у бобовых меньше крахмала. Масличные культуры (подсолнечник, соя, рапс, лен) оценивают по содержанию жиров в семенах, а качество растительных жиров (масел) в свою очередь зависит от соотношения в них насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Таблица 2.1.
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
Химический состав растений.
В тканях растущих вегетативных органов растений содержание воды колеблется от 70 до 95%,а в запасающих тканях семян и в клетках механических тканей – от 5 до 15%.
В состав растений входят вода и так называемое сухое вещество, представленное органическими и минеральными соединениями. Соотношение между количеством воды и сухого вещества в растениях, их органах и тканях изменяется в широких пределах.
Функции воды в растениях обусловлены присущими ей физическими и химическими свойствами. Она обладает высокой удельной теплоемкостью и благодаря способности испаряться при любой температуре предохраняет растения от перегрева. Вода прекрасный растворитель для многих соединений. Высокое поверхностное натяжение воды определяет ее роль в процессах поглощения и передвижения минеральных и органических соединений. Обводненность клеток растительных тканей обуславливает их тургор, интенсивность и направленность разнообразных физиологических и биохимических процессов.
Особое значение вода имеет в энергетических преобразованиях в растениях, прежде всего в аккумуляции солнечной энергии в виде химических соединений при фотосинтезе.
Влагообеспеченность наряду с другими факторами внешней среды оказывает значительное влияние на величину и качество урожая с.-х. культур, а также на эффективность удобрений.
В растениях 90-95% сухого вещества представлено органическими соединениями-белками и другими азотистыми веществами углеводами (сахарами, крахмалом, клетчаткой, пектиновыми веществами),жирами, содержание которых определяет качество урожая.
Сбор сухого вещества с товарной частью урожая основных с.-Х. культур может колебаться в очень широких пределах — от 1,5 до 1 О т и более с 1 га.
Белки- основа жизни организмов -играют решающую роль во всех процессах обмена веществ. Белки выполняют структурные и каталитические функции, служат также одним из основных запасных веществ растений.
Белки имеют следующий довольно стабильный элементный состав (в %): углерод – 51 — 55, кислород – 21 — 24,азот – 15 — 18,водород – 6,5 — 7,сера – 0,3 — 1,5. Растительные белки построены из 20 аминокислот и двух амидов. Особое значение имеет содержание в белках растений так называемых незаменимых аминокислот (валина, лейцина, изолейцина, треанина, метионина, гистидина, лизина, триптофана и фенилаланина), которые не могут синтезироваться в организме человека и животных. Эти аминокислоты люди и животные получают только с растительными пищевыми продуктами и кормами.
Для оценки качества растениеводческой продукции часто пользуются показателем «сырой протеин», которым выражают сумму всех азотистых соединений. Качество зерна пшеницы оценивают по содержанию сырой клейковины, количества и свойства которой определяют хлебопекарные свойства муки.
Углеводы представлены в растениях сахарами (моносахаридами, олигосахаридами) и полисахаридами (крахмалом, клетчаткой, пектиновыми веществами).
Сахара содержаться в небольших количествах во всех с.-х. растениях. Преобладающие моносахариды в большинстве растений — глюкоза и фруктоза, а олигосахариды — сахароза.
Крахмал в незначительном количестве содержится во всех зеленых органах растений. Крахмал — легко усваиваемый организмом человека и животных углевод.
Клетчатка, или целлюлоза- основной компонент клеточных стенок(в растениях она связана с лигнином, пектиновыми веществами и другими соединениями).Клетчатка -высокомолекулярный полисахарид из неразветвленной цепи глюкозных остатков. Ее усваиваемость значительно хуже, чем крахмала, хотя при полном гидролизе клетчатки также образуется глюкоза.
Пектиновые вещества высокомолекулярные полисахариды, содержащиеся в плодах и растительных волокнах. Свойство пектиновых веществ в присутствии кислот и сахаров образовывать желе и студни. Жиры и жироподобные вещества (липиды) служат структурными компонентами цитоплазмы растительных клеток. Количество структурных липидов обычно небольшое – 0,5-1 % сырой массы растений, но они выполняют в растительных клетках важные функции, в том числе по регуляции проницаемости мембран. По химическому составу жиры представляют собой смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Жиры — наиболее энергетически выгодные запасные вещества.
Качество продукции с.-х. культур может зависеть и от содержания в них других органических соединений — витаминов, алкалоидов, органических кислот и пектиновых веществ, эфирных и горчичных масел.
Сухое вещество растений имеет более 70 химических элементов. Около 20 элементов считаются, безусловно, необходимыми для растений. Без них невозможны нормальный ход жизненных процессов и завершение полного цикла развития растений. Азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний, натрий, хлор и железо содержатся в растениях в относительно больших количествах и называются макроэлементами.
Влияние удобрений на урожайность и
химический состав агрофитоценоза.
Источник