В каких органах содержание зольных элементов наибольшее

Условия поглощения растениями минеральных элементов

Поглощение воды и минеральных веществ растением Непосредственно не связано друг с другом. Поглощение воды протопластом основывается на гидрофильности биоколлоидов, а поглощение ионов — на образовании лабильных соединений с макромолекулами протоплазмы. Поэтому поглощение воды не может вызвать поглощения солей, а поглощение ионов может вызвать изменения в оводненности протоплазматических структур и повлечь за собой поглощение воды.

Определяющим условием поглощения растениями минеральных элементов является поглощающая способность почвы. Вопросы поглощения почвой различных ионов были изучены русским ученым Гедройцем. Согласно его теории катионы в коллоидах почвы способны обмениваться с катионами почвенного раствора. Эти катионы называются поглощенными или обменными, а общее их количество на 100 г почвы (в мг/экв) называется емкостью поглощения или емкостью обмена. Адсорбция и удерживание растворимых веществ — это свойство почвы, которое называется поглощающей способностью. Эта способность определяется коллоидной частью почвы, которая называется почвенным поглощающим комплексом. От состава обменных катионов зависят свойства почвы.

Различают пять видов поглощения веществ почвой:

Механическая поглощающая способность (при этом почва выступает в качестве фильтра для грубых суспензий),

Физическая поглощающая способность (при этом происходит либо положительная адсорбция катионов на поверхность твердых частиц, либо отрицательная фильтрация анионов,

Физико-химическая поглощающая способность (при этом происходит адсорбция и обменные химические реакции между почвенным раствором и почвенными частицами, что играет существенную роль в создании плодородия почв),

Химическая поглощающая способность (при этом происходит превращение веществ в трудно растворимые соединения, например, при внесении фосфорных удобрений в почву, богатую ионами кальция, образуется нерастворимый фосфат кальция,

Биологическая поглощающая способность (при этом происходит иммобилизация минеральных веществ под влиянием деятельности микрофлоры почвы).

Благодаря поглощающей способности почвы минеральные элементы не вымываются из почвы, сохраняются в почвенном растворе и доступны растениям.

Минеральные вещества поглощаются из почвы одновременно с поглощением воды и транспортируются в восходящем направлении преимущественно по ксилеме. Минеральные вещества обычно накапливаются в тех клетках, где в них возникает необходимость.

Для удовлетворения потребности растений в соответствующем количестве минеральных веществ, необходимых для роста и развития, должно быть соблюдено несколько условий:

Минералы должны содержаться в почве в форме, доступной для их поглощения клетками корня, т. е. они должны находиться в почвенном растворе,

Почва должна хорошо аэрироваться, чтобы в клетках корня могло происходить окислительное фосфорилирование (дыхание), поскольку поглощение минеральных веществ требует непрерывного снабжения энергией за счет АТФ,

Должна эффективно функционировать транспортная система по доставке минеральных веществ к потребляющим клеткам.

На разных этапах развития растительного организма питательные вещества потребляются ими с различной интенсивностью, неодинакова также скорость поступления различных соединений у разных видов растений.

Отрицательное действие высоких концентраций питательных солей в почве проявляется в основном на первых этапах жизни растения, особенно в момент прорастания семени, поэтому повышенное содержание минеральных элементов в почвенном растворе часто снижает всхожесть и энергию прорастания семян. В связи с этим важно обеспечить необходимый уровень влаги в почве и регулировать уровень минеральных удобрений непосредственно в послепосевной период.

Недопустимо однократное внесение всей рекомендованной дозы минеральных удобрений в период посева, поскольку это снижает эффективность усвоения азотных удобрений и вызывает превышение допустимых концентраций других элементов в почвенном растворе.

Системы классификаций элементов в растении.

Растение поглощает углекислый газ и кислород из атмосферы, а воду и другие минеральные элементы — из почвенного раствора. Все минеральные элементы за исключением азота происходят в конечном счете из материнской породы, из которой образуется почва и при сгорании остаются в золе, почему и называются зольными элементами. Азот же, находясь в атмосфере, переводится в форму, доступную для автотрофов при синтезе белка, азотфиксирующими микроорганизмами, находящимися в почве, и в результате их метаболизма поступает в виде аммиачных и нитратных ионов в почвенный раствор.

Минеральные вещества составляют всего от 1 до 15% живой материи. Количество золы в различных частях растения, а также в разных растениях неодинаково. Состав зольных элементов также весьма вариабелен в зависимости от органа растения. Например, калия в семенах зерновых культур почти в два раза больше, чем в листьях и стеблях. В стеблях и листьях пшеницы и кукурузы отмечено большое количество кремния.

Как правило, распределение зольных элементов в разных органах растения соответствует следующей таблице:

Наименование органа растения	Содержание зольных элементов,%
Древесина
Семена
Корни, стебли	4-5
Листья	10-15

Содержание зольных элементов в растительных тканях зависит от типа и влажности почвы и от фазы развития растений.

Принято делить минеральные элементы, входящие в состав растительных клеток, на группы, причем используются в основном две системы классификации элементов.

В основу первой системы классификации положен критерий количественного содержания элементов в растении:

Макроэлементы (составляют от 10 до 0,01% в клетке) (органогены — О, Н, С, N, P и минералы — Si, K, Ca, S, Mg, Na, Al),

Микроэлементы (составляют от 0,001 до 0,00001%) — Mn, B, St, Cu, Zn, Br, F, Sn, Ni, Ti, Rb, Fe, Ba, Mo, Co, Cl, I,

Ультрамикроэлементы (составляют 10 -6 -10 -12 %) — As, Ge, Pb, Au, Ra, Hg, Ag, Li.

Вторая система классификации основывается на роли минеральных элементов в живой клетке:

Основные компоненты органического вещества — C, H, O, N, P, S,

Элементы, участвующие в осмотической регуляции, балансе электронов, и определяющие проницаемость мембран — K, Mg, Ca, Mn, Cl,

Элементы, входящие в ферментные системы, — Cu, Zn, Mo, Fe. Эти элементы часто поглощаются в форме хелатов, находятся в протопласте и способны вытеснять друг друга при избытке какого-либо из них в следующем порядке Cu>Zn>Mo>Fe.

Элементы, токсичные для высших растений — F, I, Ni, Cr, Pb, Cd.

Ряд элементов, весьма важных в малых концентрациях, при накоплении в избыточном количестве могут быть токсичными для растений, например Mn, Cu, Fe, B.

Для определения роли того или иного элемента в питании растений проводят специальные опыты с использованием водных или песчаных культур, других специализированных методик.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Опыт 1. Определение содержания золы в разных частях растений

В состав растений входят почти все известные химические элементы. При сжигании растительного материала углерод, азот и водород улетучиваются в виде воды, СО2 и других оксидов. Остающийся нелетучий осадок (зола) содержит элементы, называемые зольными. Их содержание у различных растений и в разных частях одного и того же растения неодинаково и зависит от состава почвы, физиологических особенностей и возраста растения.

На количество золы, образующейся при сжигании разных частей растения, влияет также соотношение в них живых и мертвых клеток. Мертвые клетки состоят из одних клеточных стенок, в которых находится небольшое количество кальция или кремния, тогда как в цитоплазме и органеллах живых клеток содержится много зольных элементов как в составе органических веществ (сера – в белках, фосфор – в нуклеиновых кислотах и фосфолипидах, магний – в хлорофилле и т. п.), так и в форме ионов.

Зола в растении составляет приблизительно 5% от массы сухого вещества. Однако отдельные органы растений сильно различаются по содержанию золы. Ее больше там, где преобладают живые клетки. Так, в среднем в древесине – около 1% золы, в семенах – около 3%, в стеблях и корнях – 5%, а в листьях – 15%.

Опыт 1. Определение содержания золы в разных частях растений.

Материалы и оборудование:

1. Растения: хорошо высушенные на воздухе ткани и органы растений (древесина сосны, березы и других растений, наколотая лучинками; листья лучше собирать в конце лета, когда в них накапливается много зольных элементов), соцветия, плоды, семена.

2. Фарфоровые тигли, прокаленные и охлажденные в эксикаторе (перед прокаливанием номера на тиглях обозначить концентрированным раствором FeCl3).

12. Препаровальные иглы (2 шт.).

Предварительно прокаленный, очищенный от нагара и охлажденный в эксикаторе тигель взвешивают с точностью до 0,01 г. Отдельно взвешивают 3 г тонко наколотых лучинок. В конец лучины втыкают препаровальную иглу, зажигают другой конец и за иглу держат им несколько вверх над открытым тиглем, поставленным на лист глянцевой бумаги (для собирания золы, падающей мимо тигля). Остатки сгоревшей лучины собирают в тигель и прокаливают в муфельной печи до полного выжигания остатков угля.

2. Озоление листьев и семян.

Материал измельчают, растирают в ступке, помещают в предварительно прокаленный и взвешенный тигель. Навеска должна составлять 0,5-1 г. Открытый тигель помещают на фарфоровый треугольник, закрепленный в штативе, добавляют 1-2 мл спирта и поджигают. После прекращения горения процедуру со спиртом повторяют еще раз. Заканчивают озоление в муфельной печи.

Тигли выставляют на металлическую полочку муфельной печи и проверяют полноту сжигания, о которой судят по отсутствию в золе несгоревших частей и угля. Перемешивают золу двумя тонкими препаровальными иглами или кусочками проволоки. Если после продолжительного прокаливания не произошло полного сгорания (остаются кусочки спекшегося угла), тигель следует охладить, добавить в него несколько капель спирта, содержимое перемешать препаровальными иглами и повторно прокалить при высокой температуре в муфельной печи.

Все операции по сжиганию растительного материала проводят под тягой.

После того как озоление закончено, тигли переносят в эксикатор. При полном охлаждении их взвешивают и определяют количество золы, содержащейся в исследуемом материале. Данные вносят в таблицу.

Растение, орган	№ тигля	Масса, г	Содержание золы, %
Пустого тигля	Тигля с материалом	Тигля с золой	Материала	Золы

Задание: описать работу. Сделать вывод о содержании золы в различных органах растений; в одноименных частях разных растений. Высказать свои суждения о причине этих различий.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Все материалы взяты из открытых источников

Https://cyberleninka. ru/article/n/k-spetsifike-soderzhaniya-zolnyh-veschestv-v-listyah-drevesnyh-rasteniy-v-gorodskoy-srede-v-usloviyah-lesostepi-na-primere-samary

Https://studopedia. ru/2_673_usloviya-pogloshcheniya-rasteniyami-mineralnih-elementov. html

Https://studopedia. ru/9_25044_opit—opredelenie-soderzhaniya-zoli-v-raznih-chastyah-rasteniy. html