Natriumin rooli kasvien elämässä

Natrium säätelee hiilihydraattien kuljetusta kasvissa. Hyvä natriumin saanti kasveille lisää niiden talvikestävyyttä. Sen puutteen vuoksi klorofyllin muodostuminen hidastuu.

Eläimen keho sisältää noin 0,1 % natriumia (massasta).

Natrium jakautuu koko kehoon. Ihmiskehossa natriumia löytyy punasoluista, veriseerumista, ruuansulatusnesteistä, lihaksista, kaikista sisäelimistä ja ihosta. 40 % natriumista löytyy luukudoksesta.

Yhdessä kaliumin kanssa natrium muodostaa solun transmembraanipotentiaalin ja varmistaa solukalvon kiihtyvyyden. Se on myös osa natrium-kaliumpumppua, erityistä proteiinia (huokoskompleksia), joka läpäisee kalvon koko paksuuden. Na + -ionien solunulkoinen konsentraatio on aina korkeampi kuin solunsisäinen, minkä vuoksi näiden ionien pitoisuusgradientti suuntautuu solun sisään, mikä tarjoaa aktiivisen aineiden kuljetuksen soluun. Natrium ylläpitää happo-emästasapainoa
elimistöön, säätelee verenpainetta, hermojen ja lihasten toimintaa, solujen glukoosin ottoa, glykogeenin muodostusta, proteiinisynteesiä, vaikuttaa ruoansulatuskanavan elintärkeiden elinten limakalvojen tilaan. Natriumaineenvaihdunta on kilpirauhasen hallinnassa.

Sen puute johtaa päänsäryt, muistin heikkenemistä, ruokahaluttomuutta, mahanesteen happamuuden lisääntymistä, virtsarakon ongelmia, väsymystä.

Liiallinen natrium johtaa nesteen kertymiseen elimistöön (turvotukseen), kohonneeseen verenpaineeseen ja sydänsairauksiin.

Suola. Kaikki suolaiset ruoat. Meren antimet. Vihannekset ja vihannekset: kaali, minttu, tilli, persilja, porkkana, sipuli, salaatti, paprika, parsa, piparjuuri, valkosipuli. Hedelmät ja marjat: mustaherukat, karpalot, sitruunat. Eläintuotteet: makkara, laardi, suolattu kala, kaviaari, juusto.

NaCl

NaHC03- natriumbikarbonaatti, ruokasooda.

Tiedätkö sen…

Natriumin löysi vuonna 1807 englantilainen kemisti ja fyysikko G. Davy, ja se sai nimensä arabiasta. natron tai natrun- pesuaine - luonnonsoodan ja kaustisen soodan käytöstä saippuan valmistuksessa.

Natriumatomien määrä ihmiskehossa on 2,8 x 10 24 ja yhdessä ihmissolussa - 2,8 x 10 10.

Natriumin päivittäinen saanti ruoan kanssa on keskimäärin 4,4 g.

Lääketieteessä natriumkloridia käytetään isotonisena 0,9-prosenttisena liuoksena dehydraatioon. Natrium on osa monia lääkkeitä, mukaan lukien antibiootit, vikasol, synteettinen K-vitamiinin johdannainen.

Kalsium

Kalsiumin rooli kasvien elämässä

Kalsiumpitoisuus kasveissa on keskimäärin 0,3 % (painosta). Pektiinit (galakturonihapon kalsium- ja magnesiumsuolat) ovat osa korkeampien ja alempien kasvien soluseiniä ja solujen välistä ainetta. Kalsiumia käytetään mediaanilaminan rakennusmateriaalina ja se on myös levien "ulkoisen luuston" komponentti; lisää kasvikudosten vahvuutta ja auttaa lisäämään kasvien kestävyyttä.

Ca:n puute aiheuttaa pektiiniaineiden turvotusta, soluseinien lihtymistä ja kasvien mätää; juurijärjestelmä kärsii, kasvien latvojen ja nuorten lehtien valkaisu tapahtuu. Äskettäin muodostuneet lehdet ovat pieniä, kiertyneitä, epäsäännöllisen muotoisia reunoja, levylle ilmestyy vaaleankeltaisia ​​täpliä, lehtien reunat ovat taipuneet alas. Vahvalla kalsiumin puutteella verson yläosa kuolee.

Jos maaperässä on paljon kalsiumia, indikaattorikasvit kasvavat hyvin näillä alueilla: Venus-tossu, auringonkukka, steppe-asteri, saniainen Pelley-suvusta, orkidea, mordovnik, pellava, suurikukkainen kettukäsine, vuoristosukka jne. .

Rooli eläinten ja ihmisten elämässä

Eläimen kehossa keskimäärin 1,9-2,5 % kalsiumia (painosta). Kalsium on materiaali luurankojen rakentamiseen. Kalsiumkarbonaatti CaCO 3 on osa koralleja, nilviäisten kuoria, kuoria merisiilejä ja mikro-organismien luurankoja.

Ihmiskehossa 98–99 % kalsiumista löytyy luuston luista, jotka toimivat kalsiumin "varastona"; Kalsiumioneja on kaikissa kudoksissa ja kehon nesteissä: 1 g veriplasmassa, 6-8 g pehmytkudoksissa. Kun ihminen painaa 70 kg, Ca-pitoisuus kehossa on 1700 g, kalsiumfosfaattia Ca 3 (PO 4) 2 80 % ja kalsiumkarbonaattia CaCO 3 13 %.

Kalsiumia tarvitaan hematopoieesin ja veren hyytymisen prosesseihin, sydämen toiminnan säätelyyn, lihasten supistumiseen, aineenvaihduntaan, verisuonten läpäisevyyden vähentämiseen, luuston (luuranko, hampaat) normaaliin kasvuun. Kalsiumyhdisteillä on myönteinen vaikutus hermoston tilaan, hermoimpulssien johtamiseen, niillä on anti-inflammatorinen vaikutus, ne tarjoavat solukalvon läpäisevyyden ja aktivoivat tiettyjä entsyymejä. Ihmisten ja eläinten kalsiumin aineenvaihduntaa säätelee kalsitoniini, hormoni kilpirauhanen, lisäkilpirauhashormoni - lisäkilpirauhashormoni ja kalsiferolit - D-vitamiiniryhmä. On muistettava, että elimistö imee kalsiumia vain rasvojen läsnä ollessa: jokaista 0,06 g kalsiumia kohden tarvitaan 1 g rasvaa. Kalsium erittyy elimistöstä suoliston ja munuaisten kautta.

Kalsiumin puute johtaa osteoporoosiin, tuki- ja liikuntaelinten häiriöihin, hermostoon, riittämättömään veren hyytymiseen.

Tärkeimmät kehoon pääsyn lähteet

Vihannekset ja viljat: herneet, linssit, soijapavut, pavut, pavut, pinaatti, porkkanat, nauriit, nuoret voikukanlehdet, selleri, parsa, kaali, punajuuret, perunat, kurkut, salaatti, sipulit, vehnänjyvät, ruisleipä, kaurapuuro. Hedelmät ja marjat: omenat, kirsikat, karviaiset, mansikat, aprikoosit, herukat, karhunvatukat, appelsiinit, ananas, persikat, viinirypäleet. Manteli. Maitotuotteet: raejuusto, smetana, kefiiri.

Yleisimmät liitännät

CaCO3- kalsiumkarbonaatti, liitu, marmori, kalkkikivi.
Ca(OH)2- kalsiumhydroksidi, sammutettu kalkki (fluff).
Cao- kalsiumoksidi, poltettu kalkki (kiehuva).
CaOCl 2- kloorivety- ja hypokloorihapon sekoitettu suola, valkaisuaine (valkaisuaine).
CaSO4 X 2H2O- dihydraattikalsiumsulfaatti, kipsi.

Tiedätkö sen…

Englantilainen kemisti H. Dani löysi kalsiumin vuonna 1808 märkä sammutetun kalkin Ca(OH) 2 elektrolyysin aikana. Sen nimi tulee lat. calcis(sukutapaus lat. calx- kivi, kalkkikivi) sen kalkkikivessä olevan pitoisuuden mukaan.

Kalsiumatomien määrä ihmiskehossa on 1,6 x 10 25 ja yhdessä solussa 1,6 x 10 11.

Kalsiumin päivittäinen saanti ruoasta ja vedestä on 500-1500 mg.

Kalsiumkarbonaatista koostuvat korallipolyyppien kalkkipitoiset luurangot muodostavat riuttoja ja atolleja, korallisaaria trooppisissa merissä. Vuosituhansien ajan kuolleiden korallipolyyppien luurangoista on muodostunut kalkkikiveä, liitua ja marmoria, joita käytetään rakennusmateriaalina.

On kasveja - kalkefiilejä (kreikasta. fileo- Rakastan), jotka kasvavat pääasiassa kalsiumpitoisilla emäksisellä maaperällä sekä paikoissa, joissa kalkkikiveä, liitua (metsänvuokko, kuusiteräinen niittyjuuri, lehtikuusi jne.) tulee esiin.

On kasveja - kalkefobeja (kreikasta. fobot- pelko), jotka välttävät kalkkikivimaata, koska. kalsiumionien läsnäolo estää niiden kasvua (turvesammaleet, jotkut viljat).

Rikki

Rikin rooli kasvien, mikro-organismien elämässä

Kasvien rikkipitoisuus on keskimäärin 0,05 painoprosenttia. Rikki on aminohappojen (kystiini, kysteiini, metioniini) ainesosa. Kasvit saavat rikkiä maaperästä liukoisista sulfaateista, ja mätänevät bakteerit muuttavat proteiinien rikin vetysulfidiksi H 2 S (siis inhottava lahoamisen haju). Mutta suurin osa vetysulfidista muodostuu sulfaattien pelkistämisen aikana sulfaattia pelkistävien bakteerien toimesta. Tämän H2S:n hapettavat fototrofiset bakteerit molekyylihapen puuttuessa rikiksi ja sulfaatiksi, ja 02:n läsnä ollessa aerobiset rikkibakteerit hapettavat sen sulfaatiksi.

Monissa bakteereissa rikki varastoituu väliaikaisesti pallosten muodossa. Sen määrä riippuu vetysulfidipitoisuudesta: sen puutteella rikki hapettuu rikkihapoksi.

2H 2S + O 2 ––> 2H 2O + 2S + energia

2S + 3O 2 + 2H 2 O -> 2H 2 SO 4 + energia

Altaissa, joiden vesi sisältää rikkivetyä, elävät värittömät rikkibakteerit begiatoa ja tiothrix. He eivät tarvitse luomuruokaa. Kemosynteesiin he käyttävät rikkivetyä: H 2 S:n, CO 2:n ja O 2:n välisten reaktioiden seurauksena muodostuu hiilihydraatteja ja alkuainerikkiä.

Suurin osa rikistä ei imeydy kasveihin, mutta auttaa niitä imemään fosforia. Rikin puute vähentää fotosynteesin intensiteettiä. Astragalus on osoitus maaperän korkeasta rikkipitoisuudesta.

Rooli eläinten ja ihmisten elämässä

Eläimen ruumis sisältää 0,25 % rikkiä (massasta). Yksinkertaisimmilla planktonradiolaariaanilla on strontiumsulfaatin mineraalirunko, joka ei tarjoa vain suojaa, vaan myös "kelluu" vesipatsassa.

Ihmiskehossa rikkiä on 400–700 paino-ppm. Rikki on osa proteiineja ja aminohappoja, entsyymejä ja vitamiineja. Se on erityisen tärkeä proteiinisynteesille ihossa, kynsissä ja hiuksissa. Rikki on vaikuttavien aineiden komponentti: vitamiinit ja hormonit (esimerkiksi insuliini). Se osallistuu redox-prosesseihin, energian aineenvaihduntaan ja detoksifikaatioreaktioihin, aktivoi entsyymejä.

Rikin puutteen vuoksi iho käy läpi tulehdukselliset sairaudet havaittu luiden hauraus ja hiustenlähtö.

Rikkiyhdisteistä rikkivetyä pidetään erityisen vaarallisena - kaasuna, jolla ei ole vain pistävä haju, vaan myös suuri myrkyllisyys. AT puhdas muoto se tappaa ihmisen välittömästi. Vaara on suuri jopa merkityksettömällä (noin 0,01 %) rikkivetypitoisuudella ilmassa. Rikkivety on vaarallinen, koska se kerääntyessään kehoon yhdistyy raudan kanssa, joka on osa hemoglobiinia, mikä voi johtaa vakavaan hapen nälänhätään ja kuolemaan.

Tärkeimmät kehoon pääsyn lähteet

Kasvituotteet: pähkinät, palkokasvit, kaali, piparjuuri, valkosipuli, kurpitsa, viikunat, karviaiset, luumut, viinirypäleet. Eläintuotteet: liha, munat, juusto, maito.

Yleisimmät liitännät

H2S- rikkivety.
Na2S- natriumsulfidi.

Tiedätkö sen…

Rikki on tunnettu 100-luvulta lähtien. eKr. Nimi tulee muinaisesta hinduista sira- vaaleankeltainen, luonnollisen rikin väri; Latinalainen nimi sanskritista. ratkaiseva- palava jauhe.

Rikkiatomien lukumäärä ihmiskehossa on 3,3 x 10 24 ja yhdessä solussa - 2,4 x 10 10.

Rikkivety H 2 S on myrkyllinen, haiseva kaasu, jota käytetään kemianteollisuudessa sekä lääkkeenä (rikkihauteet). Rikki on lääkkeiden, mukaan lukien antibioottien, ainesosa, joka voi tukahduttaa mikrobien toimintaa. Hienojakoinen rikki on sieni-ihosairauksien hoitoon tarkoitettujen voiteiden perusta.

Luonnolliset sulfidit muodostavat ei-rautametallien ja harvinaisten metallien malmien perustan, ja niitä käytetään laajalti metallurgiassa. Nahkateollisuudessa käytetään alkali- ja maa-alkalimetallien sulfideja Na 2 S, CaS, BaS.

Kloori

Kloorin rooli kasvien, mikro-organismien elämässä

Klooripitoisuus kasveissa on noin 0,1 % (massasta). Se on yksi kaikkien elävien organismien vesi-suola-aineenvaihdunnan pääelementeistä. Jotkut kasvit (halofyytit) eivät vain pysty kasvamaan suolaisessa maaperässä, jossa on paljon ruokasuolaa (NaCl), vaan myös kerääntyvät klorideja. Näitä ovat solyanka, solerot, sveda, tamarix jne. Kloori-ionit Cl - osallistuvat energian aineenvaihduntaan, vaikuttavat positiivisesti hapen imeytymiseen juurista. Kasveissa kloori osallistuu oksidatiivisiin reaktioihin ja fotosynteesiin.

Halofiiliset mikro-organismit elävät ympäristössä, jossa NaCl-pitoisuus on jopa 32 % - suolaisissa vesistöissä ja suolaisessa maaperässä. Se on suvun bakteereja Paracoccus, Pseudomonas, Vibrion ja jotkut muut. Ne tarvitsevat korkeita NaCl-pitoisuuksia sytoplasmisen kalvon rakenteellisen eheyden ja siihen liittyvien entsyymijärjestelmien toiminnan ylläpitämiseksi.

Rooli eläinten ja ihmisten elämässä

Eläimen ruumis sisältää 0,08 - 0,2 % klooria (massasta). Eläinten kehossa vallitsevilla negatiivisesti varautuneilla kloridi-ioneilla on valtava rooli vesi-suola-aineenvaihdunnassa. Korkean suolapitoisuuden olosuhteissa, joissa suolapitoisuus vedessä on vähintään 3%, halofyytit elävät: radiolaarit, riutta muodostavat korallit, koralliriuttojen ja mangrovemetsien asukkaat, useimmat piikkinahkaiset, pääjalkaiset ja monet äyriäiset. Jotkut rotiferit, äyriäiset Artemia salina, hyttysen toukka Aedes togoi ja jotkut muut.

Ihmisen lihaskudos sisältää 0,20-0,52% klooria, luu - 0,09%, veri - 2,89 g / l. Aikuisen kehossa noin 95 g klooria. Ihminen saa päivittäin ruoan kanssa 3-6 g klooria. Sen pääasiallinen saanti kehoon on natriumkloridi. Se stimuloi aineenvaihduntaa ja hiusten kasvua. Kloori määrittää fysikaalis-kemialliset prosessit kehon kudoksissa, osallistuu kudosten happo-emästasapainon ylläpitämiseen (osmoregulaatio). Kloori on veren, imusolmukkeen ja muiden kehon nesteiden tärkein osmoottisesti aktiivinen aine.

Kloorivetyhapolla, joka on osa mahanestettä, on erityinen rooli ruoansulatuksessa, mikä aktivoi pepsiinientsyymiä, ja sillä on bakteereja tappava vaikutus.

Noin 0,0001 % klooria ilmassa ärsyttää limakalvoja. Jatkuva oleskelu tällaisessa ilmapiirissä voi johtaa keuhkoputkisairauteen, hyvinvoinnin jyrkkään heikkenemiseen. Olemassa olevan mukaan hygieniastandardit työtilojen ilman klooripitoisuus ei saa ylittää 0,001 mg / l, ts. 0,00003 %. Ilman 0,1 % klooripitoisuus aiheuttaa akuutin myrkytyksen, jonka ensimmäinen merkki on voimakas yskä. Kloorimyrkytystapauksessa ehdoton lepo on välttämätöntä, on hyödyllistä hengittää happea tai ammoniakkia (ammoniakkia) tai alkoholihöyryä eetterillä.

Tärkeimmät kehoon pääsyn lähteet

Natriumkloridi on ruokasuola. Suolaiset ruoat. Joka päivä ihmisen tulisi kuluttaa noin 20 g ruokasuolaa.

Yleisimmät liitännät

NaCl- natriumkloridi, ruokasuola.
Hcl- kloorivetyhappo, kloorivetyhappo.
HgCl 2- elohopeakloridi (II), sublimaatti.

Tiedätkö sen…

Klooria sai ensimmäisenä ruotsalainen kemisti K. Scheele suolahapon ja pyrolusiitin MnO 2 x H 2 O:n vuorovaikutuksessa. Nimi tulee kreikasta. cloros- haalistuvan lehtien kelta-vihreä väri - kloorikaasun värin mukaan.

Klooriyhdisteet, ensisijaisesti tavallinen suola NaCl, ovat olleet ihmiskunnan tiedossa esihistoriallisista ajoista lähtien. Alkemistit tiesivät suolahappo HCl ja sen seos typpihappo HNO 3 - aqua regia.

Klooriatomien määrä ihmiskehossa on 1,8 x 10 24 ja yhdessä solussa - 1,8 x 10 10.

Pieninä annoksina myrkyllinen kloori voi joskus toimia vastalääkkeenä. Joten rikkivedyn uhrit saavat haistella epävakaa valkaisuainetta. Vuorovaikutuksessa nämä kaksi myrkkyä neutraloituvat keskenään.

Vesijohtoveden klooraus tuhoaa patogeeniset bakteerit.

On vesieliöitä - halofobeja, jotka eivät siedä korkeita suolapitoisuuksia ja elävät vain tuoreissa (suolapitoisuus enintään 0,05%) tai lievästi suolaisissa (jopa 0,5%) vesistöissä. Näitä ovat monet levät, alkueläimet, jotkut sienet ja coelenteraatit (hydra), useimmat iilimatot, monet kotilot ja simpukat, useimmat vedessä elävät hyönteiset ja makean veden kalat, kaikki sammakkoeläimet.

HgCl 2 - sublimaatti - erittäin vahva myrkky. Sen laimeita liuoksia (1:1000) käytetään lääketieteessä desinfiointiaineena.

Jatkuu

Vettä sisään kasvielämä sillä on valtava rooli, se on olennainen osa jokaista kasvia, jokaista elintä. Veden prosenttiosuus kasvin rungossa:

• protoplasma sisältää noin 80 % vettä,
• solumehlassa - 96-98% vettä,
• kasvisolujen kuorissa jopa 50 % vettä.
• lehdissä vesipitoisuus saavuttaa 80-90%.

Suuri prosenttiosuus vettä löytyy mehukkaista hedelmistä:

• c - jopa 98 %
• c - 94 %
• c - 92 %
• c - 77 %.

Mehukkaat hedelmät sisältävät suuren osan vettä.

Vesi on tärkein liuotin

Kasvien kudosten korkea vesipitoisuus on aktiivinen synteettistä toimintaa. Vesi on tärkein liuotin, ja sen osallistuessa kasvi saa veteen liuenneena ravinteita juurten kautta ja niiden liikkuminen solusta toiseen.

Vesi kasvien vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa

Kiitokset vettä, kasvi on vuorovaikutuksessa ympäristöön . AT fotosynteesiprosessi vesi on suoraan mukana muodostumisessa hiilihydraatteja. Kasvin läpi kulkevasta 1000 osasta vettä vain 2-3 osaa käytetään fotosynteesin prosessissa hiilihydraattien muodostumiseen, ja 997-998 osaa vettä kulkee kasvin läpi pitämään sen kudokset kylläisenä ja kylläisenä. kompensoimaan haihtunutta vettä. Kasvien suuri lehtipinta johtaa valtavan vesimäärän hukkaan: tunnissa kasvit kuluttavat jopa 80-90 % sisältämästä vedestä. Niiden avautumisaste riippuu vesimäärästä stomatan suojasoluissa; korkealla sen pitoisuudella stomatat ovat avoimia ja hiilidioksidi pääsee kasviin niiden kautta.

Kasvien vedenkulutus

Eri kasvit sisältävät erilaisia ​​määriä vettä, se muuttuu sekä päivän aikana että kasvukauden aikana. Kasvukauden loppuun mennessä vesipitoisuus laskee.
Kasvien vedenkulutus. Korkeammista kasveista vain harvat aavikon kasviston edustajat kestävät kuivumista, (enemmän:) kun taas siemenet kuivat, jotkut jäkälät ja voivat säilyä elinkelpoisina myös alhaisella vesipitoisuudella. AT erilaisia ​​ehtoja Kasvit tarvitsevat eri määriä vettä kasvaakseen. Kuivassa ja kuumassa ilmastossa kasvit kuluttavat kasvukauden aikana 2-3 kertaa enemmän vettä kuin lauhkeassa ilmastossa.

Veden tila kasveissa

vettä kasveissa tapahtuu sisään kaksi osavaltiota- sisään vapaa ja sidottu. veden sitoma harkitse vettä, jonka protoplasman ja vaikuttavien aineiden hydrofiiliset kolloidit pidättävät. Sitoutunut vesi menettää liuotinominaisuuksiensa eikä osallistu aktiivisesti aineiden muuntumiseen ja liikkumiseen koko kasvissa. Rooli sidottu vesi johtuu siitä, että se estää misellien tarttumisen yhteen ja antaa rakenteellista stabiilisuutta protoplasman hydrofiilisille kolloideille. Sitoutuneen veden määrä kasveissa ei ole vakio, nuorissa kasveissa sitoutunutta vettä on enemmän kuin vanhoissa kasveissa. ilmaista vettä kasvissa - ympäristössä, jossa kaikki sen elintärkeän toiminnan prosessit tapahtuvat. Kasvi haihduttaa suuren määrän vapaata vettä. Tällainen veden jakaminen vapaaksi ja sidottuksi on ehdollista, koska kaikki soluissa oleva vesi liittyy aineisiin, jotka muodostavat protoplasman, solumehun ja kalvon. Nämä vesimuodot eroavat toisistaan ​​vain sidosten luonteen ja vahvuuden suhteen. Biologit ovat tehneet useita kokeita raskasta vettä sisältää O18:aa. Nuorilla papukasveilla, jotka olivat juurillaan upotettuina raskaaseen veteen, osa kudosvedestä muuttui nopeasti O 18:a sisältäväksi vedeksi.
Pavun pensas kukkii. Lehtien ja juurien kudoksissa, joissa on nopea aineenvaihdunta, tasapaino ulkoisen liuoksen kanssa saavutettiin 15–20 minuutin kuluttua ja hieman yli puolet vedestä vaihtui. Varren vesi korvattiin 90 %:lla. Lehtien kuihtuessa solumehu menetti vettä nopeimmin, sytoplasman vesi pysyi paljon vahvempana ja vähiten vesi, joka oli osa organelleja, hävisi. Näiden kokeiden perusteella pääteltiin, että laitoksella on vaikeaa ja helposti vaihdettavaa vettä.

Luento 2. Vesi kasveissa.

Vesi on olennainen osa sekä itse kasveja että niiden hedelmiä ja siemeniä. Elävässä kasvissa vesi muodostaa jopa 95 % sen massasta. Mutta tämä on hyvin vähän verrattuna siihen, kuinka paljon kasvi kuluttaa, kunnes se kasvaa ja tuottaa sadon.
Veden tarve erilaisia ​​kasveja, suorittaakseen kehityssyklinsä esimerkiksi Uzbekistanin oloissa vain kasvien itsensä aiheuttaman haihtumisen (transpiraation) ja maaperän pinnan haihtumisen osalta maamassaan verrattuna, satoja kertoja enemmän kuin kasvien paino. aikuisen kasvin ja sen hedelmien sisältämä vesi.

Miksi kasvit tarvitsevat tätä vettä?

Mitä toimintoa se suorittaa?

Miksi kasvit tarvitsevat niin paljon vettä?

No, aloitetaan siitä, että kasvit "haluavat" paitsi juoda myös syödä. Joten sinun on jotenkin toimitettava ravinteita runkojen ja oksien kautta lehtiin. Nämä ravinteet, jotka juuret imevät yhdessä maaperän kosteuden kanssa ja jotka on esivalmistettu juurissa puolivalmiiden tuotteiden muodossa, toimitetaan astioiden kautta lehdille - tehtaille. eloperäinen aine.
Haihduttamalla vettä lehtien kanssa kasvi jäähdyttää niitä, estäen niitä ylikuumenemasta, ilmasta saadaan hiilidioksidia (vastineeksi haihdutusta vedestä), joka toimii materiaalina kaikkien koko kasvin rakentamiseen käytettyjen orgaanisten aineiden luomiseen.

Kuva 2.1. Kaavio kasvin "toiminnasta".
(Otettu teoksesta The Life of the Green Plant).
A Galston, P. Davis, R. Satter).

Kasvien tarpeita vedessä perusteellisesti tutkineita tutkijoita lannistaa suurelta osin ns. transpiraatiokertoimien vaihtelu, jotka osoittavat vesikustannusten suhteen yksikköpainon tuottamiseen kuivaa kasvimassaa jopa samoissa kasveissa (puhumattakaan niistä ero kosteutta rakastavan ja kuivuutta kestävän kasvillisuuden välillä).
Kasvuolosuhteista riippuen veden hinta satoyksikköä kohti vaihtelee erittäin voimakkaasti. On huomattu, että kun maaperä on ravinteiltaan köyhä, kasvi haihduttaa vettä enemmän kuin runsaalla.

Kasveja, joilla on runsaasti kosteutta saatavilla hyvä laatu, "miellyttävästi" he viettävät sen kehittäen kiivaasti kasvullista massaa, mutta heillä ei ole "kiirettä" kantamaan hedelmää. Tällaisissa tapauksissa kasvien sanotaan "lihottavan".

Kasvit, joiden kosteusvarannot ovat rajalliset, "käyttäytyvät hillitymmin". Ne kuluttavat vähemmän kosteutta, kehittävät kohtalaisen kasvullisen massan ja siirtyvät nopeammin kukinnan ja hedelmän vaiheisiin.

Mutta kasvit, jotka ovat ankarasti rajoittuneet vedessä, eivät vain kehitä kasvullista massaa eivätkä tuota hedelmiä, vaan ne voivat yksinkertaisesti kuolla.

Kasveja, joita kasvatetaan yleisesti pelloillamme olemassa olevien maanmuokkausjärjestelmien kanssa , eivät pysty menemään syvälle vettä, kuten luonnonvaraiset (ja jopa viljellyt) aavikon kasvit maaperää, johon ihminen ei koske.

Meille on tärkeää tarjota olosuhteet kestävän sadon saamiseksi paitsi normaalisadevuosina myös kuivina vuosina. Siksi kaikki viljelijän toimet, jotka edistävät kosteuden kerääntymistä ja säilymistä maaperän juurikerroksessa, palkitaan kasveilla satakertaisesti.

Lähes kaikissa kasveissa kriittisin kehitysvaihe (kun kuivuus vaikuttaa niihin eniten) on kukinnan ja hedelmän muodostumisen aika. Mitä tulee monivuotisten ruohokasvien kehitykseen, joita käytetään eläinten ruokintaan tuoreessa muodossa tai heinän muodossa, niiden kosteuden kannalta haavoittuvimmat ovat sadonkorjuun jälkeiset jaksot.

Näinä kriittisinä aikoina on toivottavaa, että maaperän juurikerroksen kosteuspitoisuus ei laske alle tiettyjen rajojen, joita ei ole niin helppo määrittää edes käyttämällä tieteellisiä käsitteitä mutta yritetään silti.

Huolimatta siitä, että monet kasvien vedensyöttöprosessit ovat hyvin samankaltaisia ​​eri ilmastovyöhykkeillä, kuitenkin riippuen maaperän ominaisuuksista, maaperän muodostavien kivien ominaisuuksista, pohjavedellä kostutetun maaperän läsnäolosta, niiden suolaisuusasteesta, maaston rinteissä on suuria eroja maaperän kosteuden suojelumenetelmissä ja sen täydentämisessä.

Kasvien yleinen kausiluonteinen vedentarve ja niiden eri kehitysvaiheiden piirteet.

Se, että tarvittava kastelumäärä liittyy suoraan ilmastoon, luultavasti kukaan ei epäile ...
Otetaan se järjestyksessä, aloitetaan kysymyksestä - kuinka paljon vettä tulee syöttää peltoon ja missä ajassa, jotta odotettu sato saadaan. Ensinnäkin katsotaan kuviota. 2.1, joka näyttää keskimääräiset kuukausittaiset ilmasto-ominaisuudet Uzbekistanin aavikkovyöhykkeellä. (Maatalousilmastokäsikirjoista löydät aina nämä alueesi ominaisuudet ja haihtuminen (Eo) vedenpinnasta voidaan laskea yksinkertaisella kaavalla, jos et löydä sitä valmiina samasta hakuteoksesta) .

Riisi. 2.1. Ilmaston ominaisuudet ja vesitasapainovaje.
t - ilman lämpötila Celsius-asteina;
a - suhteellinen kosteus %;
Os - ilmakehän sademäärä, mm.
Eo - haihtuminen veden pinnalta, Eo \u003d 0,00144 * (25 - t) 2 * (100 - a);
D \u003d Eo - Os - vesitasapainovaje (kuvassa se on varjostettu keltaisella kasvukauden aikana).

Tämä kuva näyttää keskimääräisten kuukausittaisten ilmanlämpötilojen kulun, ilmakehän sademäärän, ilman suhteellisen kosteuden, lasketut haihtumisindikaattorit ja kosteusvajeet. Keltaisella täytetyn hahmon pinta-ala on kasvukauden alijäämä (tässä tapauksessa IV ... IX kuukautta). Mutta jokaisella kulttuurilla on omat kylvöpäivänsä, oma kasvukausi, ja siksi kasteluveden tarve riippuu näistä arvoista ja määrittää oman kastelujaksonsa. Toisin sanoen varhain kypsyvät kasvit voivat vaatia paljon vähemmän vettä kausittaisen kehityssyklinsä loppuunsaattamiseksi kuin myöhään, mutta tämä ei koske pääasiassa monivuotisia, puiden pensaskasveja, jotka kuluttavat kosteutta koko kasvukauden ajan.

Vaikka kosteusvaje ei ole vielä sinänsä tarve, joka tapauksessa lasketut kuukausittaiset kosteusvajeet antavat likimääräisen käsityksen siitä, mitkä kuukaudet ja kuinka paljon haihtuminen ylittää sademäärän, mikä on paljon, jotta voidaan ymmärtää kuinka paljon kastelua tarvitaan, tai pärjää ilmankin..

Tutkijat ovat havainneet, että veden kokonaiskulutuksen laskemiseen voidaan käyttää empiirisiä yhtälöitä, jotka yhdistävät kosteusvajeen kastelun sadon todelliseen kosteudenkulutukseen (jos määritetään kertoimet, joiden avulla voidaan löytää vastaavuus näiden indikaattoreiden välillä).
Yksi yksinkertaisimmista riippuvuuksista näyttää tältä:

Мveg \u003d 10 * Kk * D

(2.1)

Missä Мweg - kyseessä olevan sadon kasvukauden kastelumäärä, m3/ha;
Kk on kulttuurin empiirinen kerroin, joka myös riippuu kasvilajit sovellettu maataloustekniikka ja kasvukausi;
D on viljellyn sadon kokonaiskosteusvaje kasvukauden aikana, mm.

Kuvassa 2.2 näyttää esimerkkinä puuvillan kehitysvaiheet, kasvillisuuden alkamisajankohdan, kastelujakson alkamisajankohdan, fyysisen (maan pinnasta) haihtumisen osuuden Uzbekistanin keskiilmastoalueella .

Riisi. 2.2, Puuvillan tunnusomaiset ajanjaksot (kehitysvaiheet) Uzbekistanin keskiilmastoalueella.

Kk-kertoimen arvon määrittämiseksi tutkijat tekevät pitkäaikaisia ​​kokeita erilaisilla kastelumenetelmillä ja vertaavat saatuja satoja vesikustannuksiin, minkä jälkeen näitä kustannuksia verrataan todellisiin kosteusvajeisiin. Nämä teokset tarjoavat heille (tieteilijöille) elinikäisen työpaikan, koska ajan myötä kasvilajikkeet, käytetyt viljelytekniikat ja kastelumenetelmät muuttuvat ja ilmasto, kuten tiedätte, ei ole vakio... joten voit opiskella pitkään aika, voisi sanoa - loputtomiin. Esimerkiksi kuvassa 2.3 on esitetty yhteenvetotulokset puuvillan kastelumenetelmien tutkimuksesta noin 70 vuoden ajalta, mukaan lukien ~ 270 kokeen tulokset, jotka tehtiin yli 13 koeasemalla Uzbekistanissa. Tätä satoa tarvittiin eniten monta vuotta, ja sitä tutkittiin eniten Keski-Aasiassa, noin kymmenen kertaa enemmän kuin sinimailasella, vehnällä ja maissilla!

Harkitse huolellisesti kuvan 2.3 kolmea kuvaajaa. Selvitetään hieman kaavioiden olemusta. Tässä Y on minkä tahansa koealan tuotto kyseisestä kokeesta, ja Umakh on suurin tuotto koealan parhaalla vesihuollolla tässä kokeessa. Kaikki vertailutulokset koealoista kussakin kokeessa jokaisena tutkimusvuotena saatiin samoissa sääolosuhteissa, mutta jokaiselle kokeen koealalle kastelumäärän ja kosteusvajeen suhteen arvot kasvukaudelle (M / D) olivat erilaiset ja sadon olisi pitänyt olla riippuvainen vain kasteluveden määrästä.
Kuitenkin luvut osoittavat, että eri kokeissa esiintyy maksimia lähellä olevaa satoa (U/Umax = 1), kun kastelumäärän suhde kasvukauden kosteusvajeeseen on 0,15-1,2, eli ero on lähes kymmenkertaisesti! Ja miksi näin on, on meille täysin käsittämätöntä, koska jokaisesta tutkijoiden teoksissa kuvatuista koesarjasta valitsimme erityisesti vain niiden tulokset, joissa oli sama "tausta", ja vain kastelunopeus muuttui. Ja tämä tiedon sironta-alue on lähes sama, sekä lähellä että syvällä pohjavesi! On myös huomattava, että analyysiin valitsemissamme kokeissa enimmäissadot eivät käytännössä olleet alle 45 ... 50 q / ha, ja periaatteessa nämä alimmat indikaattorit olivat tyypillisiä Uzbekistanin pohjoisille alueille.
Voidaan olettaa, että sato todennäköisesti ei riipu vain "taustasta" ja kasteluun toimitetun veden määrästä, vaan liittyy myös viljelijän taiteeseen? Tai ehkä kastelun oikea-aikaisuudesta? Miten ajattelet? Joka tapauksessa tämä rikkain materiaali odottaa tutkijoitaan ja analyytikoitaan...

Mutta toistaiseksi meillä ei ole enää mitään tehtävissä, kuinka keskittyä kokeellisten tietopilvien "kultaiseen keskiarvoon" ja ottaa tässä tapauksessa sama kerroin kaavassa 2.1 -
Kk \u003d M / D \u003d 0,4 ... 0,65 (malhaisemmat arvot läheiselle pohjavedelle ja korkeammat syvälle). Kuitenkin suuntautumiseen ja se ei ole niin huono. Kun tiedetään säätiedoista kasvukauden alijäämä, on mahdollista kertomalla se Kk-kertoimella saada likimääräinen kasteluveden tarve. Uzbekistanin aroalueen keskimmäisillä leveysasteilla kasvukauden (IV…IX kk) kokonaisvaje on noin 1000 mm. Silloin kastelumäärä on 400 - 650 mm tai m3/ha - 4000...6500 m3/ha.
Suunnilleen sama määrä tarvitaan viljan maissille, ja viljalle riittää puolitoista kertaa vähemmän, eli 3000 ... 4500 m3 / ha. On huomattava, että osa tästä tarpeesta voidaan kattaa ei-kasvillisuuden kosteusvaroilla, jos ne voidaan varastoida maaperään oikeilla maatalouskäytännöillä.

Kuva 2.3. Todelliset tiedot puuvillan vedenkulutuksesta, saatu eri tutkijoiden kokeissa. Ylempi kuva kerää läheisestä pohjavedestä saatua tietoa, keskimmäinen esittää tietoja läheisen ja syvän pohjaveden välisistä siirtymäolosuhteista ja alemmasta alle 3 metrin pohjavedestä.
(Y/Umax = 1 -viivan yläpuolella olevat pisteet ovat ehdollisia, ne osoittavat vain kokeiden lukumäärän, joita on käytetty jonkin tai toisen M/D-suhteen arvioinnissa ja piirtämisessä).

Toistaiseksi on puhuttu keskimääräisistä pitkän ajan ilmastoindikaattoreista, mutta luonnossa ei ole vuodelle vuosia, on kuivia vuosia ja on erittäin sateisia. Luonnollisesti sateisena vuonna kastelua ei tarvitse, mutta kuivana se on erittäin tarpeellista. Siksi kastelulaitteita käytetään vain valittuina kuivina vuosina. Mutta tietyissä olosuhteissa maataloustuotannon tuottavuuden vakaus vuosien mittaan voi olla tärkeämpää kuin lisäkustannukset kastelun järjestämisestä.
Jatkossa kerromme (luennolla 9) hieman siitä, mihin muuhun kastelujärjestelmissä vettä kuluu, jotta pellolla viljeltyjen kasvien normaali kehitys säilyy, ja "se ei tunnu riittävän"!
Alla, esimerkiksi taulukossa 3.1, on esitetty Uzbekistanin eri viljelykasvien Kk-kertoimien arvot työstä, joka tiivisti monien Keski-Aasian tutkijoiden laajan kokemuksen (Maatalouskasvien kastelunormien lasketut arvot Syrdarya- ja Amudarja-jokien valuma-alueilla. Kokoonpano: V.R. Schroeder, V.F.Safonov ja muut). "Nostan hattua" suurelle tiedemiehelle - mentorilleni V.R. Schroederille, joka oli tämän jättimäisen teoksen ideologi, tutustuin erityisesti sen kokoamisessa käytettyihin tietoihin, jotta olisitte kriittinen johtopäätösten suhteen, jotka eivät olleet omaa sanaasi ei luotettu kenellekään.

Taulukko 2.1. Kk-kertoimien arvot eri viljelykasveille Uzbekistanin ilmastovyöhykkeillä.

kulttuuri	Ilmastoalueiden mukaan
	C-1	C-2	C 1	C-2	Yu-1	Yu-2
Puuvilla		0,60	0,63	0,65	0,68	0,70
Alfalfa ja muut yrtit	0,77	0,81	0,84	0,88	0,92	0,95
Puutarhat ja muut istutukset	0,53	0,55	0,58	0,60	0,62	0,65
Viinitarhat	0,44	0,46	0,48	0,50	0,52	0,54
Maissi ja durra viljaksi	0,62	0,61	0,62	0,59	0,58	0,57
Riviviljelyt toistuvasti			0,66

Akuutti raudan puute kasvissa aiheuttaa ... lehtiä.

Kationi... osallistuu vatsan liikkeisiin.

Viljojen yöpymiskestävyys kasvaa ....

Puute... aiheuttaa vaurioita terminaalisiin meristeemeihin.

Nukleiinihapot sisältävät...

Tuhkapitoisuuden kasvujärjestys kasvien elimissä ja kudoksissa.

RIITTÄMINEN

MAKRO- JA MIKROELEMENTIT, NIIDEN MERKITYS JA NIIDEN MERKIT

MINERAALIRAVINTA

Määritä vastaavuus kasviryhmän ja elämälle välttämättömän vähimmäisvesipitoisuuden välille.

VEDEN IMITYS JA KULJETUS

Veden imeytyminen ja kuljetus

109. Vettä on keskimäärin __ % kasvin massasta.

110. Ilmakuivassa olevat kasvien siemenet sisältävät ... % vettä.

111. Noin .... % kasvin sisältämästä vedestä osallistuu biokemiallisiin muutoksiin.

1. hygrofyytit

2. mesofyytit

3. kserofyytit

4. hydrofyytit

113. Veden päätehtävät kasveissa:….

1. lämpötasapainon ylläpitäminen

2. osallistuminen biokemiallisiin reaktioihin

3. aineiden kuljetuksen varmistaminen

4. immuniteetin luominen

5. yhteydenpito ulkoinen ympäristö

114. Kypsien kasvisolujen pääosmoottinen tila on …..

1. vakuoli

2. soluseinät

3. sytoplasma

4. apoplast

5. symplasti

115. Veden nostaminen puunrunkoa pitkin tarjoaa ....

1. juurten imutoiminta

2. juuripaine

3. vesilangan jatkuvuus

4. Vacuolar mehun osmoottinen paine

5. johtavien palkkien rakenteen ominaisuudet

116. Fotosynteesituotteita ovat... % kasvin läpi kulkevasta vedestä.

5. yli 15

117. Suurin vesivaje kasvien lehdissä normaalisti
kohdassa havaitut olosuhteet....

1. keskipäivällä

3. illalla

118. Merkittävä osa vedestä johtuu kolloidien turpoamisesta kasveissa
omaksua....

2. meristeemi

3. parenkyymi

5. puu

119. Ilmiö protoplastin irtoamisesta soluseinästä hypertonisessa
ratkaisuja kutsutaan ###.

120. Avanteen avautumisaste vaikuttaa suoraan... .

1. transpiraatio

2. CO 2:n absorptio

3. O 2:n valinta

4. ionien absorptio

5. assimilaattien kuljetusnopeus

121. Aikuisten lehtien kynsihaihdutus on ... % haihtuneesta vedestä.

2. noin 50

122. Yleensä stomatat vievät ... % koko lehden pinnasta.

5. enemmän kuin 10

123. Suurin vastus nestemäisen veden virtaukselle laitoksessa on..

1. juurijärjestelmä

2. johtava järjestelmä lehtiä

3. varren suonet

4. mesofyllin soluseinät

124. Juurien kokonaispinta-ala ylittää sisällä olevien maanpäällisten elinten pinnan
keskimäärin ... kertaa.

125. Rikki on osa proteiinia muodossa....

1. sulfiitti (SO 3)

2. sulfaatti (SO 4)

3. sulfhydryyliryhmä

4. disulfidiryhmä

2. puun kuori
3.varsi ja juuri

5. puu

127. Fosfori on osa:....

1. karotenoidit

2. aminohapot

3. nukleotidit

4. klorofylli

5. joitakin vitamiineja

128. Kivennäisravintoelementit klorofyllin koostumuksessa: ...
1.Mg 2.Cl 3.Fe 4. N 5. Cu

129. Boorin biokemiallinen rooli on, että se... .

1. on entsyymiaktivaattori

2. on osa oksidoreduktaaseja

3. aktivoi substraatteja

4. Estää useita entsyymejä

5. tehostaa aminohappojen synteesiä

1.N2.SЗ.Fe 4. Р 5. Са

1.Ca 2.Mn 3. N 4. P5.Si

132. Puute ... johtaa munasarjojen kaatumiseen ja siitepölyn kasvun hidastumiseen
putket.

1. Ca 2. K Z.Cu 4. B 5. Mo

3.0,0001-0,00001

1.Ca 2. K Z.N 4. Fe 5.Si

135. Kasvien koentsyymit voivat sisältää seuraavia alkuaineita: ... .

1. K 2. Ca 3. Fe 4. Mn 5. B

1. Ca 2+ 2. M e 2+ Z. Na + 4. K + 5. Cu 2+

137. Sokereiden ulosvirtaus lehdistä estää alkuaineiden puutteen: ... .

1 .N 2. Ca Z.K 4. B 5.S

138. Sokerijuurikkaan sydänmätä aiheuttaa....

1. ylimääräinen typpi

2. typen puute

3. boorin puute

4. kaliumin puute

5. Fosforin puute

139. Fosforin puute kasvissa aiheuttaa....

1. ylälehtien kellastuminen

2. kaikkien lehtien kloroosi

3. lehtien kihartaminen reunoista

4. antosyaanivärin esiintyminen

5. kaikkien kudosten nekroosi

140. Kalium osallistuu roolissa olevan solun elämään....

1. entsyymien komponentti

2. nukleotidien komponentti

3. solunsisäiset kationit

4. Soluseinän osat

5. solunulkoisen seinämän komponentit

3. reunojen ruskistuminen

4. pilkku
5.kierto

142. Kasvin kaliumin puute aiheuttaa... .

1. nekroosin ilmaantuminen lehtien reunoista

2. lehtien palaminen

3. alempien lehtien kellastuminen

4. juurten ruskistuminen

5. antosyaanivärin ilmestyminen lehdille

143. Kasvsisältää: ....

1. Fe 2. Mn Z.Mo 4. Mg 5. Ca

144. Tämän seurauksena kasvisolu imee typpeä... .

1. nitraattien vuorovaikutus karotenoidien kanssa

2. ammoniakin ATP:n hyväksyminen

3. Ketohappojen aminointi

4. Sokereiden aminointi

5. Nitraattien hyväksyminen peptideillä

Kasvien kemiallinen koostumus ja ravinto

Kasvien kemiallinen koostumus ja sadon laatu

Yksittäisten elementtien rooli kasvien elämässä. Ravinteiden siirto sadon kanssa

Kasvien koostumus sisältää vettä ja niin sanottua kuiva-ainetta, jota edustavat orgaaniset ja mineraaliyhdisteet. Veden ja kuiva-aineen suhde kasveissa, niiden elimissä ja kudoksissa vaihtelee suuresti. Siten kurkkujen, melonien ja kurpitsan hedelmien kuiva-ainepitoisuus voi olla jopa 5% niiden kokonaismassasta, kaalin päissä, retiisissä ja nauriissa - 7-10, syötävien juurikkaiden, porkkanoiden ja sipulin sipulit - 10-15, in vegetatiiviset elimet useimmat peltokasvit - 15-25, sokerijuurikkaan juuret ja perunan mukulat - 20-25, viljaviljoissa ja palkokasveissa - 85-90, öljykasveissa - 90-95%.

Vesi

Kasvien kasvullisten elinten kudoksissa vesipitoisuus vaihtelee 70-95 % ja siementen varastokudoksissa ja mekaanisten kudosten soluissa 5-15 %. Kasvien ikääntyessä kudosten, erityisesti sukuelinten, kokonaisvarasto ja suhteellinen vesipitoisuus vähenevät.

Veden tehtävät kasveissa johtuvat sen luontaisesta fysikaalisesta ja kemiallisia ominaisuuksia. Sillä on korkea ominaislämpökapasiteetti, ja sen haihtumiskykynsä ansiosta se suojaa kasveja ylikuumenemiselta. Vesi on erinomainen liuotin monille yhdisteille, vesiympäristössä tapahtuu näiden yhdisteiden elektrolyyttinen dissosiaatio ja kasvien ionien assimilaatio, jotka sisältävät välttämättömiä mineraaliravinnon alkuaineita. Veden korkea pintajännitys määrää sen roolin mineraali- ja orgaanisten yhdisteiden imeytymis- ja liikkumisprosesseissa. Vesimolekyylien polaariset ominaisuudet ja rakenteellinen järjestys määräävät ionien ja pieni- ja korkeamolekyylisten yhdisteiden molekyylien hydratoitumisen kasvisoluissa.

Vesi ei ole vain kasvisolujen täyteaine, vaan myös erottamaton osa niiden rakennetta. Kasvikudossolujen hydratoituminen määrittää niiden turgorin (nesteen paine solun sisällä sen kalvolla), on tärkeä tekijä erilaisten fysiologisten ja biokemiallisten prosessien intensiteetissä ja suunnassa. Veden suoralla osallistumisella tapahtuu valtava määrä orgaanisten yhdisteiden synteesin ja hajoamisen biokemiallisia reaktioita kasviorganismeissa. Vesi on erityisen tärkeä kasvien energian muunnoksissa, ensisijaisesti aurinkoenergian kertymisessä kemiallisten yhdisteiden muodossa fotosynteesin aikana. Vedellä on kyky välittää valon näkyvän ja lähes violetin osan säteet, jotka ovat välttämättömiä fotosynteesiin, mutta viivästyvät tietty osa infrapuna lämpösäteilyä.

Kuiva-aine

Kasvien kuiva-aineesta 90-95 % ovat orgaaniset yhdisteet - proteiinit ja muut typpipitoiset aineet, hiilihydraatit (sokerit, tärkkelys, kuidut, pektiiniaineet), rasvat, joiden pitoisuus määrää sadon laadun (taulukko 1).

Kuiva-ainekeräys tärkeimpien viljelykasvien sadon kaupallisen osan kanssa voi vaihdella hyvin laajalla alueella - 15-100 senttiä tai enemmän per 1 ha.

Proteiinit ja muut typpiyhdisteet.

Proteiineilla - eliöiden elämän perustalla - on ratkaiseva rooli kaikissa aineenvaihduntaprosesseissa. Proteiinit suorittavat rakenteellisia ja katalyyttisiä toimintoja, ne ovat myös yksi kasvien tärkeimmistä varastointiaineista. Kasvien kasvullisten elinten proteiinipitoisuus on yleensä 5-20% niiden massasta, viljan siemenissä - 6-20% ja palkokasvien ja öljykasvien siemenissä - 20-35%.

Proteiineilla on seuraava melko vakaa alkuainekoostumus (%): hiili - 51-55, happi - 21-24, typpi - 15-18, vety - 6,5-7, rikki - 0,3-1,5.

Kasviproteiinit rakentuvat 20 aminohaposta ja kahdesta amidista. Erityisen tärkeää on kasviproteiinien ns. välttämättömien aminohappojen (valiini, leusiini ja isoleusiini, treoniini, metioniini, histidiini, lysiini, tryptofaani ja fenyylialaniini) pitoisuus, joita ei voida syntetisoida ihmisillä ja eläimillä. Näitä aminohappoja ihmiset ja eläimet saavat vain kasvisruoasta. elintarvikkeita ja rehu.

Taulukko numero 1.
Keskiverto kemiallinen koostumus maatalouskasvien tuotto, % (B.P. Pleshkovin mukaan)

kulttuuri	Vesi	Oravat	Raakaproteiini	Rasvat	DR. hiilihydraatteja	Selluloosa	Tuhka
Vehnä (vilja)	12	14	16	2,0	65	2,5	1,8
Ruis (vilja)	14	12	13	2,0	68	2,3	1,6
Kaura (vilja)	13	11	12	4,2	55	10,0	3,5
Ohra (vilja)	13	9	10	2,2	65	5,5	3,0
Riisi (vilja)	11	7	8	0,8	78	0,6	0,5
Maissi (vilja)	15	9	10	4,7	66	2,0	1,5
tattari (vilja)	13	9	11	2,8	62	8,8	2,0
Herneet (vilja)	13	20	23	1,5	53	5,4	2,5
Pavut (vilja)	13	18	20	1,2	58	4,0	3,0
Soija (vilja)	11	29	34	16,0	27	7,0	3,5
Auringonkukka (ytimet)	8	22	25	50	7	5,0	3,5
Pellavansiemenet)	8	23	26	35	16	8,0	4,0
Perunat (mukulat)	78	1,3	2,0	0,1	17	0,8	1,0
Sokerijuurikas (juuret)	75	1,0	1,6	0,2	19	1,4	0,8
Rehujuurikas (juuret)	87	0,8	1,5	0,1	9	0,9	0,9
Porkkanat (juuret)	86	0,7	1,3	0,2	9	1,1	0,9
Sipuli	85	2,5	3,0	0,1	8	0,8	0,7
Apila (vihreä massa)	75	3,0	3,6	0,8	10	6,0	3,0
Siilijoukkue (vihreä massa)	70	2,1	3,0	1,2	10	10,5	2,9
*Raakaproteiini sisältää proteiinit ja ei-proteiinipitoiset typpiaineet

Eri viljelykasvien proteiinit ovat eriarvoisia aminohappokoostumukseltaan, liukoisuudeltaan ja sulavuudeltaan. Siksi viljelytuotteiden laatua ei arvioida pelkästään sisällön, vaan myös proteiinien sulavuuden, käyttökelpoisuuden perusteella niiden fraktio- ja aminohappokoostumuksen tutkimukseen.

Proteiinit sisältävät suurimman osan typpeä siemenistä (vähintään 90 % niiden sisältämästä typen kokonaismäärästä) ja useimpien kasvien kasvuelimissä (75-90 %). Samaan aikaan perunan mukuloissa, juurikasveissa ja lehtivihanneksissa jopa puolet typen kokonaismäärästä osuu typpipitoisten ei-proteiiniyhdisteiden osuuteen. Niitä edustavat kasveissa mineraaliyhdisteet (nitraatit, ammonium) ja orgaaniset yhdisteet (joista vallitsevat vapaat aminohapot ja amidit, jotka imeytyvät hyvin eläin- ja ihmisorganismeihin). Pientä osaa kasveissa olevista orgaanisista yhdisteistä, jotka eivät ole proteiinia, edustavat peptidit (jotka on rakennettu rajallisesta määrästä aminohappotähteitä ja siksi, toisin kuin proteiineilla, niiden molekyylipaino on pieni), sekä puriini- ja pyrimidiiniemäkset (jotka ovat osa nukleiinihapot).

Kasvituotteiden laadun arvioinnissa käytetään usein "raakaproteiini"-indikaattoria, joka ilmaisee kaikkien typpiyhdisteiden (proteiini- ja ei-proteiiniyhdisteet) summan. Laske "raakaproteiini" kertomalla kasvien kokonaistypen prosenttiosuus kertoimella 6,25 (johdettu proteiinien ja muiden kuin proteiiniyhdisteiden keskimääräisestä (16 %) typpipitoisuudesta).

Vehnänjyvien laatua arvioidaan raakagluteenipitoisuuden perusteella, jonka määrä ja ominaisuudet määräävät jauhojen leivontaominaisuudet. Raakagluteeni on proteiinihyytymä, joka jää jäljelle, kun jauhoon sekoitettu taikina pestään vedellä. Raakagluteeni sisältää noin 2/3 vettä ja 1/3 kiintoaineita, joita edustavat pääasiassa niukkaliukoiset (alkoholi- ja alkaliliukoiset) proteiinit. Gluteenilla on joustavuutta, kimmoisuutta ja koheesiota, joista riippuu jauhoista leivottujen tuotteiden laatu. Vehnänjyvän "raakaproteiinin" ja "raakagluteenin" välillä on tietty korrelaatio. Raakagluteenin määrä voidaan laskea kertomalla viljan raakaproteiinin prosenttiosuus kertoimella 2,12.

Hiilihydraatit

Kasveissa hiilihydraatteja edustavat sokerit (monosakkaridit ja oligosakkaridit, jotka sisältävät 2-3 monosakkaridijäännöstä) ja polysakkaridit (tärkkelys, kuitu, pektiiniaineet).

Monien hedelmien ja marjojen makea maku liittyy niiden glukoosi- ja fruktoosipitoisuuteen. Glukoosia on merkittäviä määriä (8-15 %) rypäleistä, joista se sai nimen "rypälesokeri", ja sen osuus on jopa puolet hedelmien ja marjojen sokerien kokonaismäärästä. Fruktoosia eli "hedelmäsokeria" kertyy suuria määriä kivihedelmiin (6-10 %) ja sitä löytyy hunajasta. Se on makeampaa kuin glukoosi ja sakkaroosi. Juurikasveissa monosakkaridien osuus sokereista on pieni (jopa 1 % niiden kokonaispitoisuudesta).

Sakkaroosi on disakkaridi, joka koostuu glukoosista ja fruktoosista. Sakkaroosi on tärkein varastohiilihydraatti sokerijuurikkaan juurissa (14-22 %) ja kantamehussa sokeriruoko(11-25 %). Näiden kasvien viljelyn tarkoituksena on saada raaka-aineita ihmisten ravinnoksi käytettävän sokerin tuotantoon. Sitä esiintyy pieninä määrinä kaikissa kasveissa, korkeampi pitoisuus (4-8 %) on hedelmissä ja marjoissa sekä porkkanoissa, punajuurissa ja sipulissa.

Tärkkelystä löytyy pieninä määrinä kaikissa viherkasvien elimissä, mutta se kertyy mukuloihin, sipuleihin ja siemeniin päävarastohiilihydraattina. perunan mukuloissa varhaiset lajikkeet tärkkelyspitoisuus 10-14%, keski- ja myöhään kypsyvä - 16-22%. Mukuloiden kuivapainosta laskettuna tämä on 70-80 %. Suunnilleen sama suhteellinen tärkkelyspitoisuus riisin ja mallasohran siemenissä. Muiden viljojen jyvissä tärkkelystä on yleensä 55-70 %. Kasvien proteiini- ja tärkkelyspitoisuuden välillä on käänteinen suhde. Palkokasvien proteiinipitoisissa siemenissä on vähemmän tärkkelystä kuin viljan siemenissä; öljysiemenissä vielä vähemmän tärkkelystä.

Tärkkelys on hiilihydraatti, jota ihmiset ja eläimet sulavat helposti. Entsymaattisen (amylaasientsyymien vaikutuksen alaisena) ja happaman hydrolyysin aikana se hajoaa glukoosiksi.

Selluloosa tai selluloosa on soluseinien pääkomponentti (kasveissa se liittyy ligniiniin, pektiineihin ja muihin yhdisteisiin). Puuvillakuitu on 95-98 %, pellavan, hampun ja juutin niinikuiduista 80-90 % kuitua. Kalvomaisten viljojen (kaura, riisi, hirssi) siemenissä kuitua on 10-15 % ja viljojen, joissa ei ole kalvoa - 2-3 %, palkokasvien siemenissä - 3-5 %. juurikasvit ja perunan mukulat - noin 1 %. Kasvien kasvullisissa elimissä kuitupitoisuus on 25 - 40 % kuivapainosta.

Selluloosa on korkean molekyylipainon omaava polysakkaridi, joka on peräisin haarautumattomasta glukoositähteiden ketjusta. Sen sulavuus on paljon huonompi kuin tärkkelys, vaikka glukoosia muodostuu myös kuidun täydellisellä hydrolyysillä.

Pektiinit ovat korkean molekyylipainon polysakkarideja, joita löytyy hedelmistä, juurista ja kasvikuiduista. Kuitukasveissa ne kiinnittävät yksittäisiä kuitukimppuja yhteen. Pektiinien kykyä muodostaa hyytelöä tai hyytelöä happojen ja sokereiden läsnä ollessa käytetään makeisteollisuudessa. Näiden polysakkaridien rakenne perustuu polygalakturonihappotähteiden ketjuun, jossa on metyyliryhmiä.

Rasvat ja rasvan kaltaiset aineet (lipidit) ovat kasvisolujen sytoplasman rakennekomponentteja, ja öljykasveissa ne toimivat varayhdisteinä. Rakenteellisten lipidien määrä on yleensä pieni - 0,5-1 % kasvien märkäpainosta, mutta ne suorittavat tärkeitä tehtäviä kasvisoluissa, mukaan lukien kalvon läpäisevyyden säätely. Öljysiemenistä ja soijapavuista valmistetaan kasvirasvoja, joita kutsutaan öljyiksi.

Tekijä: kemiallinen rakenne rasvat - kolmiarvoisen alkoholiglyserolin ja korkean molekyylipainon rasvahappojen esterien seos. Kasvirasvoissa tyydyttymättömiä happoja edustavat öljy-, linoli- ja linoleenihapot ja tyydyttyneitä happoja palmitiini- ja steariinihappoja. Kasviöljyjen rasvahappojen koostumus määrää niiden ominaisuudet - koostumuksen, sulamispisteen ja kuivumiskyvyn, eltaantumisen, saippuoitumisen sekä niiden ominaisuudet. ravintoarvo. Linoli ja linoleeni rasvahappo löytyy vain kasviöljyistä ja ovat "välttämättömiä" ihmisille, koska niitä ei voida syntetisoida hänen kehossaan. Rasvat ovat energiatehokkaimpia vara-aineita - niiden hapettuessa vapautuu kaksi kertaa enemmän energiaa massayksikköä kohti kuin hiilihydraatit ja proteiinit.

Lipidejä ovat myös fosfatidit, vahat, karotenoidit, steariinit ja rasvaliukoiset A-, D-, E- ja K-vitamiinit.

Tuotteiden käytön tyypistä ja luonteesta riippuen yksittäisten orgaanisten yhdisteiden arvo voi vaihdella. Viljan jyvissä tärkeimmät tuotteiden laadun määräävät aineet ovat proteiinit ja tärkkelys. Viljakasveista vehnässä on paljon proteiinia, ja riisissä ja mallasohrassa on paljon tärkkelystä. Käytettäessä ohraa panimotuotannossa proteiinin kertyminen heikentää raaka-aineiden laatua. Myös proteiinien ja ei-proteiinipitoisten typpiyhdisteiden kertyminen sokerintuotantoon käytettäviin juurikasjuuriin ei ole toivottavaa. Palkokasvit ja palkokasvit erottuvat korkeasta proteiinipitoisuudesta ja alhaisemmasta hiilihydraattipitoisuudesta, niiden sadon laatu riippuu ensisijaisesti proteiinin kertymisen määrästä. Perunan mukuloiden laatua arvioidaan tärkkelyspitoisuuden perusteella. Pellavan, hampun ja puuvillan viljelyn tarkoituksena on saada kuitua, joka koostuu kuiduista. Lisääntynyt kuitumäärä yksivuotisten ja monivuotisten ruohojen vihermassassa ja heinässä huonontaa niiden rehuominaisuuksia. Öljykasveja kasvatetaan rasvojen vuoksi - kasviöljyt käytetään sekä elintarvike- että teollisuustarkoituksiin. Maataloustuotteiden laatu voi riippua myös muiden orgaanisten yhdisteiden - vitamiinien, alkaloidien, orgaanisten happojen ja pektiiniaineiden, eteeristen ja sinappiöljyjen - läsnäolosta.

Kasvien ravitsemusolosuhteet ovat tärkeitä sadon arvokkaimman osan bruttosadon lisäämiseksi ja sen laadun parantamiseksi. Esimerkiksi typen ravinnon lisääntyminen lisää kasvien suhteellista proteiinipitoisuutta, ja fosfori-kaliumravitsemuksen tason nousu varmistaa hiilihydraattien suuremman kertymisen - sakkaroosia sokerijuurikkaan juurissa, tärkkelystä perunan mukuloissa. Luomalla sopivat ravitsemusolosuhteet lannoitteiden avulla voidaan lisätä taloudellisesti arvokkaimpien orgaanisten yhdisteiden kertymistä kasvien kuiva-aineeseen.

Kasvien alkuainekoostumus

Kasvien kuiva-aineella on keskimäärin seuraava alkuainekoostumus (painoprosentteina); hiili - 45, happi - 42, vety - 6,5, typpi ja tuhka - 6,5. Yhteensä kasveista on löydetty yli 70 alkuainetta. Tieteellisen tiedon nykyisellä kehitystasolla noin 20 alkuainetta (mukaan lukien hiili, happi, vety, typpi, fosfori, kalium, kalsium, magnesium, rikki, rauta, boori, kupari, mangaani, sinkki, molybdeeni, vanadiini, koboltti ja jodi ) pidetään ehdottomasti välttämättöminä kasveille. Ilman niitä normaali elinprosessien kulku ja kasvien koko kehityksen sykli on mahdotonta. Yli 10 alkuaineesta (mukaan lukien pii, alumiini, fluori, litium, hopea jne.) on tietoa niiden positiivisesta vaikutuksesta kasvien kasvuun ja kehitykseen; näitä elementtejä pidetään ehdollisesti välttämättöminä. Ilmeisesti analyysimenetelmien ja biologisen tutkimuksen parantamisen myötä kasvien koostumuksessa olevien alkuaineiden kokonaismäärä ja luettelo tarvittavat elementit laajennetaan.

Hiilihydraatit, rasvat ja muut typettömät orgaaniset yhdisteet rakentuvat kolmesta alkuaineesta - hiilestä, hapesta ja vedystä, ja typpeä sisältyy myös proteiinien ja muiden typpipitoisten orgaanisten yhdisteiden koostumukseen. Näitä neljää alkuainetta - C, O, H ja N kutsutaan organogeenisiksi, ne muodostavat keskimäärin noin 95 % kasvien kuiva-aineesta.

Kasvimateriaalia poltettaessa orgaaniset alkuaineet haihtuvat kaasumaisten yhdisteiden ja vesihöyryn muodossa, ja tuhkaan jää lukuisia "tuhka"-alkuaineita pääasiassa oksideina, joiden massa on keskimäärin vain noin 5 %. kuiva-aine.

Typpi- ja tuhka-alkuaineita, kuten fosforia, rikkiä, kaliumia, kalsiumia, magnesiumia, natriumia, klooria ja rautaa, löytyy kasveista suhteellisen suuria määriä (muutamasta prosentista sadasosaan kuiva-aineesta), ja niitä kutsutaan makroravintoaineiksi.

Kvantitatiiviset erot kasvien kuiva-aineen makro- ja hivenainepitoisuuksissa on esitetty taulukossa 2.

Typpi- ja tuhkaelementtien suhteellinen pitoisuus kasveissa ja niiden elimissä voi vaihdella suuresti, ja sen määräävät viljelmän biologiset ominaisuudet, ikä ja ravitsemusolosuhteet. Typen määrä kasveissa korreloi läheisesti proteiinipitoisuuden kanssa, ja sitä on aina enemmän siemenissä ja nuorissa lehdissä kuin kypsän sadon oljissa. Topit typpipitoisuus on korkeampi kuin mukuloissa ja juurikasveissa. Tuhkan osuus kuiva-aineen massasta on 2-5 % tärkeimpien maatalouskasvien sadon kaupallisessa osassa, viljan nuorissa lehdissä ja oljessa, juuri- ja mukulakasvien latvoissa 6-14 %. Lehtivihannesten (salaatti, pinaatti) tuhkapitoisuus on korkein (jopa 20 % tai enemmän).

Myös kasvien tuhka-alkuaineiden koostumuksessa on merkittäviä eroja (taulukko 3). Viljojen ja palkokasvien siementen tuhkassa fosforin, kaliumin ja magnesiumin oksidien määrä on jopa 90%, ja fosfori on vallitseva joukossa (30-50% tuhkan massasta). Fosforin osuus lehtien ja olkien tuhkasta on paljon pienempi, ja sen koostumuksessa on hallitseva kalium ja kalsium. Perunan mukuloiden, sokerijuurikasjuurien ja muiden juurikasvien tuhkaa edustaa pääasiassa kaliumoksidi (40-60 % tuhkan massasta). Juurituhka sisältää huomattavan määrän natriumia ja viljan oljet piitä. Palkokasvit ja kaaliperheen kasvit erottuvat korkeammasta rikkipitoisuudesta.

Taulukko numero 3.
Yksittäisten alkuaineiden likimääräinen pitoisuus kasvituhkassa, % sen massasta

kulttuuri	P2O5	K2O	Cao	MgO	SO 4	Na2O	Si02
Vehnä
maissi	48	30	3	12	5	2	2
olki	10	30	20	6	3	3	20
Herneet
maissi	30	40	5	6	10	1	1
olki	8	25	35	8	6	2	10
Peruna
mukuloita	16	60	3	5	6	2	2
nosto	8	30	30	12	8	3	2
Sokerijuurikas
juuret	15	40	10	10	6	10	2
nosto	8	30	15	12	5	25	2
Auringonkukka
siemenet	40	25	7	12	3	3	3
varret	3	50	15	7	3	2	6

Kasvien koostumus sisältää suhteellisen suuria määriä piitä, natriumia ja klooria sekä huomattavan määrän niin kutsuttuja ultramikroelementtejä, joiden pitoisuus on erittäin alhainen - 10 -6 - 10 -8%. Näiden alkuaineiden fysiologisia toimintoja ja ehdotonta tarpeellisuutta kasviorganismeille ei ole vielä lopullisesti vahvistettu.