конспект лекций 2011

Агрохімія. Конспект лекцій.

3.7.Поглинання води і поживних речовин через коріння тісно пов'язане з вуглецевим живленням рослин через листя. Фотосинтез і кореневе живлення, по суті, єдиний, хоча й багатоступеневий процес поглинання рослинами необхідних поживних речовин із зовнішнього середовища, перетворення води, вуглекислоти та мінеральних солей у численні органічні сполуки з утилізацією сонячної енергії і при участі ферментів.

3.8.До складу рослин входить вода і так звана суха речовина, яка представлена органічними і мінеральними сполуками. Співвідношення між кількістю води і сухої речовини в рослинах, їхніх органах і тканинах змінюється в широких межах. Так, вміст сухої речовини у плодах огірків, баштанних культур може становити до 5% загальної їхньої маси, у капусті, коренеплодах редису і турнепсу – 7-10%, коренеплодах цукрового буряка й бульбах картоплі – 20-25,

узерні хлібних злаків і бобових культур – 85-90, насінні олійних культур – 9095%.

3.9.Суха речовина рослин на 90-95% представлена органічними сполуками – білками та іншими азотистими речовинами, вуглеводами (цукрами, крохмалем, клітковиною, пектиновими речовинами), жирами, вміст яких визначає якість урожаю.

3.10.Білки відіграють вирішальну роль у всіх процесах обміну речовин. Білки виконують структурні й каталітичні функції, а також однією з основних запасних речовин рослин. Вміст білків у вегетативних органах рослин звичайно становить 5-20% від їхні маси, у зерні хлібних злаків - 6-20%, а в зерні бобових й олійних культур - 20-35%. Білки мають наступний елементарний склад (%):

вуглець - 51-55, кисень - 21-24, азот - 15-18, водень - 6,5-7, сірка - 0,3-1,5.

3.11.Вуглеводи в рослинах представлені цукрами (моноцукрами й олігоцукрами, що містять 2-3 залишки моноцукрів) і поліцукрами (крохмалем, клітковиною, пектиновими речовинами). Цукри містяться в невеликих кількостях у

всіх сільськогосподарських рослинах, але в коренеплодах та окремих органах овочевих культур, плодах винограду, ягодах і фруктах можуть накопичуватися

Агрохімія. Конспект лекцій.

як запасні речовини. Переважними моноцукрами в більшості рослин є глюкоза

йфруктоза, а олігоцукрами - дисахарид сахароза.

3.12.Крохмаль у невеликих кількостях міститься у всіх зелених органах рослин, але в якості основного запасного вуглеводу накопичується в бульбах, цибулинах і насінні. У бульбах картоплі ранніх сортів вміст крохмалю 10-14%, середньо - і пізньостиглих - 16-22%. Приблизно такий же відносний вміст крохмалю міститься в насінні рису та пивоварного ячменю. В зерні інших хлібних злаків вміст крохмалю пересічно становить55-70%.

3.13.Клітковина, або целюлоза – основний компонент клітинних стінок (у рослинах вона пов'язана з лігніном, пектиновими речовинами й іншими сполуками). Волокно бавовнику на 95-98%, а луб'яні волокна льону, коноплі, джуту на 80-90% представлені клітковиною. У зерні плівкових злаків (вівса, рису, проса) клітковини міститься близько 10-15%, а у не плівкових (кукурудза, просо, сорго) - 2-3%, у насінні зернобобових культур - 3-5%, у коренеплодах і бульбах картоплі - близько 1%. У вегетативних органах рослин вміст клітковини становить від 25 до 40% на суху масу.

3.14.Пектинові речовини – високомолекулярні поліцукри, які в містяться в плодах, коренеплодах і рослинних волокнах. У волокнистих рослинах вони скріплюють між собою окремі пучки волокон.

3.15.Жири й жироподібні речовини (ліпіди) є структурними компонентами цитоплазми рослинних клітин, а в олійних культурах виконують роль запасних сполук. Середній вміст жиру в насінні найважливіших олійних культур та сої такий (в %): рицина – до 60; кунжут, мак, олива– 45-50; соняшник – 2450; льон, коноплі, гірчиця – 30-35; бавовник – 25; соя – 20. Жири є найбільш енергетично вигідними запасними речовинами - при їхньому окислюванні виділяється на одиницю маси у два рази більше енергії, ніж у вуглеводів і білків.

3.16.Суха речовина рослин має в середньому наступний елементарний склад (у вагових відсотках): вуглець – 45, кисень – 42, водень – 6,5, азот та зо-

Агрохімія. Конспект лекцій.

льні елементи – 6,5. Усього в рослинах виявлено більше 70 елементів. На сучасному рівні розвитку наукових даних близько 20 елементів (у тому числі, вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, залізо, бор, мідь, марганець, цинк, молібден, ванадій, кобальт і йод) вважаються, безумовно необхідними для рослин. Без них неможливий нормальний хід життєвих процесів і завершення повного циклу розвитку рослин. Для більш ніж 10 елементів (у тому числі кремнію, алюмінію, фтору, літію, срібла тощо) є відомості про їхню позитивну дію на ріст і розвиток рослин. Ці елементи вважаються умовно необхідними. Очевидно, що по мірі вдосконалювання методів аналізу та біологічних досліджень загальне число елементів у складі рослин і перелік необхідних елементів буде розширений.

3.17.Вуглеводи, жири та інші безазотисті органічні сполуки побудовані із трьох елементів – вуглецю, кисню й водню, а до складу білків й інших азотистих органічних сполук входить ще й азот. Ці чотири елементи - С, О, Н и N одержали назву органогенних, на їхню частку в середньому припадає близько 95% сухої речовини рослин.

3.18.При спалюванні рослинного матеріалу органогенні елементи випаровуються у вигляді газоподібних сполук і пари води, а в золі залишаються переважно у вигляді окислів численні «зольні» елементи, на частку яких доводиться в середньому всього близько 5% маси сухої речовини. Азот і такі зольні елементи, як фосфор, сірка, калій, кальцій, магній, натрій, хлор і залізо, містяться у рослинах у відносно більших кількостях (від декількох відсотків до сотих часток відсотка сухої речовини) і називаються макроелементами.

3.19.Вміст інших необхідних елементів – бора, марганцю, міді, цинку, молібдену, ванадію, кобальту і йоду у рослинах становить від тисячних до стотисячних часток відсотка, і вони одержали назву мікроелементів.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 4. ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН -2.

4.1.Корінь виконує кілька функцій, але насамперед, поглинання мінеральних речовин і води із ґрунту. Корені рослин у ґрунті досить сильно розгалужені. Вони проникають на глибину 1,5-2 м, а в окремих сільськогосподарських рослин - до 5-10 м і більше.

4.2.Кожен корінь має три основні складові: зону зростання та розтягування коріння довжиною 1,5 мм – саме за рахунок тканин верхівкової меристеми; зону кореневих волосків, або зону усмоктування (поглинаюча зона), яка характеризується наявністю особливих виростів – кореневих волосинок довжиною до 1 мм (довжина самої цієї зони 1-2 см); зону побічних коренів.

4.3.Корінь і дрібні корінці, кореневі волоски густою мережею проникають в ґрунт. Кореневі волосинки живуть протягом однієї або декілька діб. Їх кількість дуже велика і вони мають тісний безперервний контакт між ґрунтом і кореневою системою рослини.

4.4.Рослина не є тільки споживачем поживних речовин у ґрунті. Корені рослин активно впливають на ґрунт. Добре відома здатність коренів виділяти в зовнішнє середовище органічні і мінеральні речовини (цукри, органічні кислоти, органічні сполуки, які містять азот, вітаміни, ферменти тощо). Виділені коренями органічні речовини є продуктом живленням для мікроорганізмів, які у процесі життєдіяльності сприяють мобілізації поживних речовин ґрунту, підвищуючи їхню доступність для рослин у ділянках, які безпосередньо примикають до коріння..

4.5.Рослини роблять і прямий вплив на важкодоступні для споживання ґрунтові мінерали (особливо та ті, які містять фосфор), переводячи них у легко засвоювані форми. Ще Д.Н. Прянішніков довів здатність люпину, гречки та гірчиці використовувати фосфор малорозчинних фосфатів або природних фосфоритів.

Агрохімія. Конспект лекцій.

4.6.На умови живлення рослин кисла реакція ґрунтового розчину впли-

ває підвищенням вмісту рухомих форм алюмінію, марганцю,заліза, які негативно впливають на рослину; зменшенням доступу для рослин молібдену; порушенням діяльності ферментів в ґрунті; пригніченням діяльності корисної мікрофлори в ґрунті (амоніфікаторів, нітрофікаторів, азотобактера тощо), стимуляцією розмноження тих бактерій і грибів, які виділяють в ґрунт токсичні речовини.

4.7.На умови живлення рослин впливає антагонізм іонів , коли високі концентрації однойменно заряджених одних іонів, які перешкоджають поглинанню тих іонів, що знаходяться в меншій концентрації. Екстремальна форма антагонізму іонів – це «зникнення» іонів, що є або переходом елементів живлення з розчинної форми в повністю нерозчинну або швидким розчиненням солей та вимиванням з ґрунту аніонів, які містять поживні речовини, а коли іони з протилежними зарядами взаємно прискорюють надходження їх в рослину, отримало назву синергізму.

4.8.На умови живлення рослин впливає і загальна концентрація ґрунтового розчину. При надмірній концентрації (> 2 г/л) рослини гинуть, але коріння можуть використовувати поживні елементи і за дуже слабких концентрацій ґрунтового розчину.

4.9.На умови живлення рослин впливає аерація ґрунту - або через концентрацію СО2 в ґрунтовому розчині, або через збільшення вмісту О2 в повітрі ґрунту. В першому випадку проходить утворення вугільної кислоти, яка посилює розчинність солей, що містять поживні елементи. Збільшення вмісту О2 в повітрі ґрунту приводить до покращення діяльності кореневої системи та аеробних мікроорганізмів, діяльність яких покращує поживний режим.

4.10.Вологість ґрунту на процес живлення рослин впливає через покращення загального стану рослини (і кореневої системи), покращення мікробіо-

логічної діяльності, впливом на розчинність солей (вода є універсальним розчинником).

Агрохімія. Конспект лекцій.

4.11.Вплив оптимального теплового режиму на процес живлення рослин пов'язаний з загальним станом рослини (і кореневої системи, зокрема); покращенням мікробіологічної діяльності, впливом на розчинність солей (на швидкість хімічних реакцій), що на загал позитивно впливає на поживне середовище.

4.12.Що стосується ролі світлового режиму, то поглинання поживних речовин кореневою системою рослини відбуваються лише при наявності процесу фотосинтезу, тому у темряві поглинання поживних елементів не відбувається. Чим краще освітлення рослини, тим інтенсивніше йде фотосинтез, тим більше потрібні рослини елементи живлення.

4.13.Вплив мікроорганічної діяльності на живлення рослин пов'язаний з: а) роллю мікроорганізмів в мінералізації рослинних залишків, органічних добрив, гумусу гірських порід та важкорозчинних сполук; б) генерацією СО2 в приземному шарі повітря та в посиленні процесу фотосинтезу, процесу вуглецевого живлення в) виділенням антибіотиків, стимуляторів росту, ферментів та вітамінів. Особливо видатна роль мікробіологічної діяльності в трансформації азоту в ґрунті.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 5. ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ В КОНТЕКСТІ ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН- 1

5.1.Ґрунт складається з твердої фази (мінеральної та органічної) та повітря (газова фаза ґрунту), розчину (рідка фаза ґрунту).

5.2.Ґрунтове повітря відрізняється від атмосферного підвищеним вмістом вуглекислого газу (у середньому близько 1%, іноді до 2-3% і більш) і меншим − кисню. Утворення вуглекислого газу в ґрунті відбувається в результаті розкладання органічної речовини мікроорганізмами і дихання корення. Вуглекислий газ, що утворився розчиняється у ґрунтовій волозі, утворивши вугільну кислоту, яка підкислює ґрунтовий розчин, в результаті чого підсилюється розчинення і переведення нерозчинних мінеральних сполук в доступну для рослин форму.

5.3.Ґрунтовий розчин найбільш рухлива й активна частина ґрунту. Він є безпосереднім джерелом води і поживних речовин для рослин. Склад і концентрація його змінюються в результаті різноманітних біологічних, хімічних і фі- зико-хімічних процесів. Між рідкою, газоподібною і твердою фазами ґрунту постійно встановлюється рухлива (динамічна) рівновага. Надходження солей у ґрунтовий розчин залежить від ходу процесів вивітрювання і руйнування мінералів, розкладання органічної речовини в ґрунті, внесення органічних і мінеральних добрив тощо.

5.4.У ґрунтовому розчині містяться не тільки мінеральні, але й органічні речовини, органо-мінеральні сполуки, а також розчинені гази (вуглекислий газ, кисень, аміак тощо). У складі ґрунтового розчину можуть знаходитись різні

аніони і катіони. Найбільш важливе значення для живлення рослин має присутність у ґрунтовому розчині іонів К+ Са2+, Mg2+, NH4+ NO3- SO42- і H2PO4-, а також процес їх постійного поповнення. Залізо та алюміній містяться в ґрунтовому розчині в основному у вигляді стійких комплексів з органічними речовинами, а

Агрохімія. Конспект лекцій.

у кислих ґрунтах − у вигляді катіонів і гідратів полуторних окислів у колоїднорозчинній формі.

5.5.Тверда фаза ґрунту складається з мінеральної та органічної частин, які і є основними джерелами живильних речовин для рослин.

5.6.Мінеральна частина складає 90-99% маси твердої фази ґрунтів і має складний мінералогічний і хімічний склад. З первинних алюмосилікатних мінералів у ґрунті широко поширені калієві і натрій-калієві польові шпати, у меншому ступені − калійні і залізисто-магнезіальні слюди. Поступово руйнуючись, ці мінерали служать джерелом калію, кальцію, магнію і заліза для рослин.

5.7.Вторинні, або глинисті, мінерали утворюються при змінах польових шпатів і слюд у процесі вивітрювання і ґрунтоутворення. По будівлі кристалічних ґрат, ступеню дисперсності та інших властивостей глинисті мінерали поєднуються у три групи: каолінові, монтморилонітові, гідрослюди. Вони складаються головним чином із кремнію, алюмінію, кисню і водню, а також містять невелику кількість заліза, кальцію, магнію, калію і можуть бути джерелом цих елементів для рослин.

5.8.Органічна речовина ґрунту складає невелику частину твердої фази, але має важливе значення для його родючості і живлення рослин. Органічна речовина ґрунту представлена в основному (на 85-90%) гуміновими речовинами (гуміновими і фульвокислотами) і лише невелика частина − негуміфікованими рештками рослинного, мікробного та (або) тваринного походження.

5.9.В органічній речовині знаходиться основний запас азоту, а тому ґрунт, який містить більше органічні речовини, відрізняються і великою кількістю азоту. В органічну речовину входять також сірка і фосфор. При її мінералізації азот, фосфор і сірка переходять у засвоювану для рослин мінеральну форму.

5.10.Гумінові кислоти і фульвокислоти, а також вуглекислота, яка утвориться в ґрунті при розкладанні органічних речовин посилюють процес розчи-

Агрохімія. Конспект лекцій.

нення мінеральних сполук, які містять фосфор, кальцій, калій, магній, і у результаті ці елементи переходять у більш доступну для рослин форму.

5.11.Різні типи ґрунтів відрізняються по вмісту основних елементів живлення. Загальний запас азоту, фосфору і калію більшості ґрунтів складає значні величини, у десятки і сотні разів перевищуючи винос їх врожаєм однієї культури. Однак основна маса поживних речовин знаходиться в ґрунті у вигляді сполук, недоступних для безпосереднього живлення рослин. Валовий запас поживних речовин у ґрунті показує лише на його потенційну родючість. Для оцінки ефективної родючості ґрунту - дійсної здатності ґрунту забезпечувати високу врожайність сільськогосподарських культур, важливе значення має вміст поживних речовин у доступних для рослин формах.

5.12.Для живлення рослин доступні тільки ті поживні речовини, які знаходяться в ґрунті у формі сполук, розчинних у воді та (або) слабких кислотах, а також в обмінно-поглиненому стані. Мобілізація поживних речовин, перехід важкорозчинних сполук у розчинну форму відбуваються в ґрунті під впливом біологічних, фізико-хімічних і хімічних процесів постійно.

5.13.У різних ґрунтах процеси мобілізації протікають з неоднаковою інтенсивністю в залежності від характеру сполук, якими представлені поживні речовини, особливостей клімату, рівня агротехніки тощо. Звичайно ці процеси протікають повільно і тих кількостей доступних для рослин форм поживних речовин, які утворилися в ґрунті за вегетаційний період, буває недостатньо для задоволення потреби рослин. Тому майже на всіх ґрунтах внесення добрив значно підвищує врожайність сільськогосподарських культур.

Агрохімія. Конспект лекцій.

ЛЕКЦІЯ 6. ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ В КОНТЕКСТІ ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН- 2

6.1.Велику роль у живленні рослин і у перетворенні внесених у ґрунт добрив грає його поглинальна здатність, під якою треба розуміти здатність ґрунту поглинати різні речовини з розчину, який міститься в ґрунті, та утримувати них.

6.2.Біологічна поглинальна здатність пов'язана з життєдіяльністю рос-

лин та ґрунтових мікроорганізмів, які вибірково поглинають із ґрунту необхідні елементи мінерального живлення, переводячи їх в органічну форму та забезпечують тим самим фіксацію в ґрунті. Після відмирання коренів, рослинних залишків і тіл мікроорганізмів відбуваються їхнє розкладання і поступова мінералізація.

6.3.Механічна поглинальна здатність обумовлена відомою властивістю ґрунту, як усякого пористого тіла, затримувати дрібні частки в процесі фільтрації суспензій. Механічним поглинанням забезпечується характер розподілу в ґрунті мулистих часток і внесених нерозчинних добрив (фосфоритного борошна, вапна).

6.4.Хімічна поглинальна здатність пов'язана з утворенням нерозчинних і важкорозчинних у воді сполук у результаті хімічних реакцій між окремими розчинними солями в ґрунті (іонами в ґрунтовому розчині). Особливу роль хімічне поглинання грає в перетворенні фосфору в ґрунті. При внесенні водорозчинних фосфорних добрив − суперфосфату, який містить фосфор у виді монокальційфосфату Са(H2PO4)2, амофосу NH4H2PO4 тощо, у ґрунтах відбувається інтенсивне хімічне зв'язування фосфору. У кислих ґрунтах (у підзолистих та червоноземах), що містять багато полуторних окислів, хімічне поглинання фосфору йде з утворенням важкорозчинних фосфатів заліза й алюмінію. У ґрунтах, насичених основами та в тих, які містять бікарбонат кальцію в ґрунтовому