Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химический состав и минеральное питание растений. Учебное пособие
.pdf
ших желтых капель с черным ободком. Капли быстро кристаллизуются с образованием кристаллов различных типов.
- неорганические фосфаты – срез погрузить на 15 минут в
2% раствор СаСl
погружают в 2% раствор СаСl
. Быстро промывают в воде и затем на 5 минут
2
. После промывки в воде подер-
2
жать срез 3 минуты в 1% растворе желтого сульфида аммония.
После промывания смотрят на наличие черного осадка.
- калий – срезы помещают в каплю реактива (7 г нитрата
натрия, 4 г нитрата кобальта, 13 мл воды, 2 мл ледяной уксусной кислоты). Под микроскопом должны обнаружится тонкие
желтые кристаллы кобальт-(3)-азотистокислого калия.
- сульфаты – срезы на несколько минут помещают в капли
реактива (1 г бензидин·НСl, 3 мл НСl, 97 мл воды) и под микроскопом рассматривают на наличие хлопьев или блестящих
кристаллов бензидинсульфата.
Занятие №4
Подготовка растительных образцов к анализу
и отбор средней пробы. Озоление растительного материала
по методу К.Гинзбург
Анализ растений позволяет решить следующие задачи:
- исследовать трансформацию макро- и микроэлементов в
системе почва – растение-удобрения при различных режимах
выращивания растений;
- определить содержание основных биокомпонентов в растительных объектах и кормах: белков, жиров, углеводов, витаминов, алкалоидов и соответствие их содержания принятым
нормам и стандартам;
- оценить меру пригодности растений для потребителя (нитраты, тяжёлые металлы, алкалоиды, токсиканты);
- произвести диагностику обеспеченности растений питательными веществами.
- по признакам обеспеченности производить подкормки.
Сухое вещество растений содержит органические и минеральные соединения. Для определения содержания основных
элементов в растениях предварительно необходимо провести
озоление растительного материала, то есть перевести органические соединения растений в минеральные, причем при озоле-
131
нии растений данным методом можно определить не только
зольные элементы, но и органогенные, которые теряются (улетучиваются) при сжигании органического вещества при высокой температуре в муфельной печи.
Ход работы
Растительные пробы отбираются в сухую погоду, в утренние часы, после высыхания росы. Для культур сплошного сева на опытном участке выделяются равномерно 5-6 площадок
2
размером 0, 25 - 1, 00 м
, растения с площадки скащиваются на
высоте 3 - 5 см. Общий объём взятого материала составляет
объединенную пробу. После тщательного усреднения этой пробы отбирают средний образец массой 1 кг. Проводят взвешивание средней пробы, а затем разбор по ботаническому составу,
учёт сорняков, больных растений, которые исключают из состава пробы. Проводят также разделение растений на органы с
весовым учётом в пробе листьев, стеблей, початков, цветов,
колосьев. Молодые растения от всходов до кущения обычно не
дифференцируют по органам и фиксируют целиком.
Для культур пропашных объединенную пробу составляют
из 10-20 растений средней величины, взятых по диагонали делянки или поочерёдно в несмежных рядах. Корнеплоды очищают от почвы, подсушивают, взвешивают, отделяют
надземные органы и взвешивают корнеплоды.
В свежем растительном материале при естественной влажности проводят определение водорастворимых форм белков,
углеводов, ферментов, калия, фосфора, определяют содержание нитратов, нитритов. В фиксированных воздушно-сухих
образцах определяют все макроэлементы, т.е. зольный состав
растений, общее содержание белков, углеводов, жиров, клетчатки, пектиновых веществ.
Температурная фиксация растительного материала проводится в сушильном шкафу, лучше с принудительной вентиляцией. Растительный материал помещают в пакеты из плотной
бумаги типа и загружают в сушильный шкаф, предварительно
нагретый до 105-110°С. После загрузки выдерживают температуру 90-95°С в течение 10-20 мин в зависимости от свойств растительного материала. Затем вынимают из шкафа образцы,
разворачивают - растительный материал должен быть влажным
132
и вялым при этом он должен сохранить свою окраску, т.е. не
пожелтеть. Дальнейшее высушивание пробы проводят при доступе воздуха в открытых пакетах при температуре 50-60°С в
течение 3 - 4 ч.
Растительные образцы с большим содержанием воды корнеплоды, фрукты, ягоды и т.п. - разделяют на сегменты так,
чтобы в анализ попали периферийные и центральная части
плода. Сегменты средней пробы измельчают и фиксируют в
эмалированных кюветах.
Размол растений проводят в воздушно-сухом состоянии.
Образцы для размола можно предварительно измельчить ножницами, затем перемалывают на лабораторных мельницах, в
бытовых кофемолках типа "Пируэт". Измельчённый материал
просеивается через сито от 1 мм до 0,25 мм. При большом
объёме размолотых образцов можно снизить объём, перейдя
от средней лабораторной пробы к средней аналитической, вес
последней составляет 10 - 50 г, а для зерна не менее 100 г. Отбор
производится методом квартования. Лабораторная проба равномерно распределяется на бумаге или стекле в виде круга или
квадрата. Шпателем делится на мелкие квадратики (2-3 см)
или сегменты. Материал из несмежных квадратиков отбирается
в аналитическую пробу.
Принцип метода Е.Гинзбург. В основу метода положены
реакции гидролиза и окисления органического вещества растений смесью серной и хлорной кислот в соотношении 10:1 при
нагревании. Основным окислителем является хлорная кислота.
Безазотистые органические вещества окисляются до воды и углекислоты, высвобождая зольные элементы в виде оксидов.
Азотосодержащие органические соединения гидролизуются и
освобождают азот в виде аммиака, который немедленно связывается серной кислотой. Далее производят определение содержания элементов в озоленном материалам по соответствующим
методикам.
Ход работы
Навеску размолотого воздушно-сухого растительного материала 0, 2 - 0, 5 г, взятую на аналитических весах с точностью
до ± 0, 0001 г помещают в колбу Кьельдаля. Затем заливают
смесью серной и хлорной кислот в объёме 5, 0-10, 0 мл (соот-
133
ношение 10:1) и тщательно перемешивают круговым вращением колбы, осторожно встряхивая. Оставляют колбы в лотке
на 1, 5 - 2 ч (можно на ночь) для первичного озоления растительного материала при комнатной температуре.
Затем колбы устанавливают на нагревательные приборы
для дальнейшего озоления и нагревают на слабом огне до
образования однородной коричнево-бурой массы. Температуру
озоления повышают до слабого кипения раствора и продолжают озоление до полного его обесцвечивания.
Если раствор продолжает оставаться окрашенным в жёлтый или темно-бурый цвет, колбы охлаждают, добавляют 2-3
капли хлорной кислоты и продолжают нагревание. Количество
хлорной кислоты, добавленное сверх указанной нормы,
ускоряет процесс озоления, но приводит к существенным потерям азота в пробе.
После окончания озоления колбы Кьельдаля охлаждают,
затем в них приливают 10 мл дистиллированной воды после
перемешивания содержимого вновь охлаждают, доливают около 60 мл горячей дистиллированной воды. Раствор из колбы
Кьельдаля количественно переносят в мерную колбу на 100 мл.
При этом колбу Кьельдаля многократно промывают дистиллированной водой. В растворе определяют общий азот, фосфор и
калий по соответствующим методикам.
Занятие №5
Определение общего азота в растениях по методу Несслера
Азот, поглощенный растением в процессе вегетации, распределяется по органам неравномерно: более высокое его содержание в генеративных органах и меньше его в вегетативной
части. Общий азот в растениях представлен азотом белковым и
азотом небелковых соединений (амидов, свободных аминокислот, нитратов, аммиака).
Проведение данного анализа необходимо для выявления
диагностики азотного питания растений, определения качества
урожая, соотношения азота по органам растения, изменения
содержания азота в растениях в зависимости от почвенноклиматических условий, биологических особенностей культуры, применяемых удобрений и др.
134
Принцип метода. Метод основан на том, что при взаимо-
действии ионов аммония с реактивом Несслера образуется
комплексная соль желтого цвета. Интенсивность окраски раствора находится в прямой зависимости от концентрации ионов
аммония в растворе.
(NH)
SO4 + 8KOH + 4K2 (HgI4) → 2HgOHg(NH2)I + 14KI +
2
+K2SO4 + 6H2O
Ход работы
Из приготовленного раствора по методу К. Гинзбург отбирают пипеткой 1-5 мл раствора в химический стакан (1) и в
колбу на 50 мл (2), добавляют 15-20 мл дистиллированной воды. В раствор в стакане (1) бросают кусочек лакмусовой
бумажки и нейтрализуют 10% раствором щелочи. Такой же
объем щелочи ушедший на нейтрализацию добавляют в колбу
(2), к нему сверху приливают 2 мл 25% раствора сегнетовой соли. Затем, тщательно перемешав раствор, к нему приливают 2
мл реактива Несслера. Доводят дистиллированной водой до
метки 50 мл, оставляют на 5-7 мин. и колориметрируют на фотоэлектроколориметре КФК-2 для определения оптической
плотности раствора через синий светофильтр при длине волны
400 нм.
+
Содержание NH
вычисляют по формуле:
4
+
NH
, %= а·v·l00·0, 776
4
н·в·1000
где: а - концентрация ионов аммония найденная по калибровочному графику мг; v - общий объем раствора, мл; н - масса
растительной навески, г;
в - объем вытяжки, взятый для определения, мл; 100 - коэффициент для перевода в %; 1000 -коэффициент для перевода
граммов в миллиграммы; 0, 776-коэффицент для перевода
ионов аммония на аммиачный азот.
135
Занятие №6
Определение содержания фосфора в растениях по методу
Малюгиной-Хреновой
Фосфор является обязательной составной частью живых
клеток растения – он входит в состав сложных белков в виде
нуклеопротеидов, в состав фосфатидов (жироподобные органические соединения), многих ферментов, фитина, образует
эфиры с сахарами. Фосфор принимает непосредственное участие в процессах дыхания и брожения, играет важную роль в
фотосинтезе. Имеет исключительное значение и для обмена
азотистых веществ в растениях. Следует указать на роль фосфора в энергетике живой клетки, которая определяется его
способностью к образованию соединений (АТФ, АДФ), несущих большой запас энергии. Фосфор повышает зимостойкость
растений, ускоряет их развитие и созревание. Значительная
часть фосфора в растениях находится и в минеральной форме,
являясь запасным веществом для синтеза фосфорсодержащих
органических соединений. Общее содержание фосфора в растениях колеблется в пределах 0, 3-2% и составляет около 1/3 от
содержания в них азота. Особенно богаты им молодые части
растения и семена.
Проведение анализа на содержание фосфора необходимо
для определения изменения содержания фосфора в растениях в
зависимости от уровня минерального питания, биологических
особенностей, почвенно-климатических условий и
др.факторов.
Принцип метода. Метод основан на связывании фосфора
раствором молибденово-кислого аммония (1%).
Ход работы
После мокрого озоления растительного материала по методу Гинзбург берут 5-10 мл испытуемого раствора в мерную
колбу объёмом 50 мл. Приливают 10 - 15 мл дистиллированной
воды. К нему добавляют 2-3 капли индикатора β-
динитрофенола и нейтрализуют 10 % раствором щелочи до слабо-желтой окраски. Нейтрализуют раствор (под тягой, в специально отведённой комнате) снимают окраску добавлением нескольких капель 10%-го раствора серной или соляной кисло-
136
ты. Вносят пипеткой 2 мл раствора молибденовокислого аммония, хорошо взбалтывают. Добавляют 3 капли раствора
хлористого олова, снова тщательно взбалтывают, доводят до
метки дистиллированной водой. Оставляют на 5-7 мин.
и колориметрируют на фотоэлектроколориметре КФК2 для определения оптической плотности раствора через красный светофильтр при длине волны 650 нм. По калибровочному
графику находят концентрацию Р
, соответствующую изме-
2О5
ренному значению оптической плотности, и вычисляют содержание Р
по формуле:
2О5
Р
, %= а·v·100
2О5
н·в·1000
где: а - концентрация Р
2О5,
найденная по калибровочному графику мг; v - общий объем раствора, мл; н - масса растительной
навески, г; в - объем вытяжки, взятый для определения, мл;
100 - коэффициент для перевода в %; 1000 -коэффициент для
перевода граммов в миллиграммы.
Занятие №7
Поглощение воды корнями и определение
сосущей силы растения
У растущих высших растений корни являются основным
органом, с помощью которого наземные растения поглощают
воду и растворенные в ней вещества. Поскольку вода должна
передвигаться в растении, то можно использовать также и другие органы и части растений.
Скорость поглощения и количество поглощаемой воды растениями можно определять различными методами. Всякий аппарат, служащий для измерения поглощения воды, называется потометром.
Ход работы
1. Корни проростка, черешок листа или любую другую поглощающую ткань помещают в жидкость таким образом, чтобы
остальная часть исследуемого материала находилась вне ци-
137
линдра. Цилиндр плотно закрывают и, измеряют скорость поглощения жидкости через установленные промежутки времени.
2. Сосущую силу растения, обусловленную транспирацией
можно измерить и другим способом.
В пробке для стеклянного сосуда
делают два отверстия. В одно
вставляют растение, в другое –
мерную пипетку. Места соединения замазывают вазелином или
смесью ланолина и пчелиного воска (1:1). Сосуд заполняют водой и
плотно закрывают пробкой с растением и пипеткой. Вода поднимается в пипетку, и затем можно измерять последующее понижение
уровня воды через определенные
промежутки времени.
Вставляют в стеклянный сосуд, заполненный водой. Для
сравнения можно взять сосуды с дистиллированной водой и
растворы различных концентраций. Например, растворы сахарозы, NаСl, КNО
с концентрацией от 1 до 0, 1 или 0, 05 мо-
3
ля.
Занятие №8
Измерение скорости транспирации (метод Шталя)
Метод основан на изменении под влиянием паров воды
цвета фильтровальной бумаги, пропитанной хлористым кобальтом и высушенной.
Ход работы
Для приготовления кобальтовой бумаги полоски тонкой
фильтровальной бумаги смачивают 5% раствором хлористого
кобальта СоСl2 ·6Н2О. Слегка розовую бумагу высушивают над
электрической плиткой стараясь по возможности сделать это
равномерно. Высушенная бумага приобретает ярко-голубой
цвет и поглощая влагу, она становится бледно-розовой. высушенные полоски бумаги разрезают на куски. Испытуемый лист
растения зажимают между двумя кусками кобальтовой бумаги
138
и двумя стеклянными пластинками, пластинки закрепляют резиновыми кольцами или бечевкой.
Кобальтовая бумага поглощает испаряемую листом влагу,
благодаря чему на голубом фоне начинают появляться контуры
листа.
Отмечают:
1) начало опыта;
2) момент порозовения бумаги на нижней стороне листа;
3) момент отчетливого выявления контура с нижней сторо-
ны листа;
4) начало порозовения на верхней стороне листа.
Для выявления большего контраста между устьичным и кутикулярным испарением следует брать для опытов листья разных растений.
Занятие №9
Изучение метаболической и нагнетающей деятельности
корневой системы растений
В настоящее время является общепризнанным, что корневая система выполняет не только механическую и поглощающую функции, но и синтезирующую (Сабинин Д.А., 1949;
1955; Кирсанов А.Л., 1957; Станков Н.3. 1964). Известно, что в
корнях осуществляется синтез таких важнейших соединений,
как аминокислоты, алкалоиды, нуклеотиды, нуклеиновые
кислоты, физиологически активные соединения и многие другие метаболиты, играющие огромную роль как в росте самой
корневой системы, так и наземных органов. Синтезируемые
корнями соединения подаются вверх под действием, так называемого корневого давления по сосудам проводящей системы.
Если срезать растение, оставив небольшой пенек, то через некоторое время на поверхности среза начинает появляться жидкость, сок плача, называемый пасокой. Собрав и проанализировав состав пасоки, можно судить о метаболической активности корневой системы в тех или иных условиях. Впервые этот
метод был предложен известным физиологом Д.А. Сабининым
(1928). Если произвести учет выделявшейся пасоки (в г или
мл) за единицу времени, то можно судить и о нагнетающей
способности корней.
139
Работа 1.
Определение нагнетающей способности корневой системы
Ход работы
Для анализа берется растение, находящееся в определенной фазе развития растение, корневая система которого находилась в оптимальных условиях водоснабжения.
Для сбора пасоки используется адсорбент, которым может
быть гигроскопическая вата или мелко нарезанная хроматографическая бумага.
Пробирку на ¾ объема набивают адсорбентом, взвешивают
с точностью до 0, 01 г до сбора и после сбора пасоки. По разнице
определяют количество поданной корневой системой пасоки.
Данные заносят в таблицу.
Масса
Объект
исследования
, фаза
пробирки, г
до
сбора
пасок
и
после
сбора
пасок
и
Масса
пасоки
, г
Время
экспозици
и
Нагнетающа
я
активность,
г/раст:час
Вывод: нагнетающая активность корневой системы
______________ равна __________ г/раст:час.
Собранная пасока сдается на хранение в холодильнике для
последующего определения состава.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1. Растения различных культур, находящиеся на опреде-
ленном этапе развития.
2. Пробирки, наполненные гигроскопической ватой или
фильтровальной бумагой, для сбора пасоки.
3. Лезвие.
4. Весы торсионные.
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]