Химический состав растений
Елена Голец 6001
Чтобы определить элементарный химический состав растений необходимо их сжечь. При сжигании углерод, водород, кислород и азот улетучиваются, остается зола.
Определение химического состава растений
Количество золы неодинаково в разных органах, а при разных условиях выращивания оно различно даже в одних и тех же органах. Больше всего золы содержится в листьях, состоящих преимущественно из живых клеток, (подробнее: Процесс фотосинтеза в листьях растений) и меньше всего в древесине, где почти нет живых клеток. Приведенные ниже данные подтверждают это.
| Органы растений | Зола (% к сухому весу) |
| Листья капусты | 7-30 |
| Листья картофеля | 5-13 |
| Листья свеклы | 11-20 |
| Листья репы | 8- 15 |
| Листья моркови | 8-18 |
| Корни и стебли травянистых растений | 4-5 |
| Семена | 3 |
| Древесина | 1 |
| Кора | 7 |
Содержание золы в растениях изменяется и в зависимости от почвенно-климатических условий. Чем суше климат и чем больше солей в почве, тем выше содержание золы в растениях, однако прямой пропорциональности при этом не наблюдается.
Химический состав золы и соотношение в ней минеральных элементов неодинаковы у разных растений. В составе золы наиболее часто встречаются P, S, K, Ca, Mg, Fе, Na, Cl, Si, Al. Содержание одного и того же элемента в органах растения непостоянно и зависит от условий выращивания.
Анализ золы, однако, не дает ответа на вопрос, все ли элементы, обнаруженные в золе, необходимы для нормального роста растений. Чтобы установить, какие элементы нужны растению, его выращивают без почвы, на водных растворах тех или иных солей.
Метод водных культур
Впервые метод водных культур, при изучении потребности растений в элементах минерального питания, применил немецкий агрохимик Вильгельм Кноп в середине XIX столетия.
Зольные элементы в форме солей он вносил в воду в тех соотношениях, которые были обнаружены в золе данного растения, с добавлением азотных солей. Кноп выяснил, что растения могут прекрасно развиваться на растворах минеральных солей.
Исключая из питательной смеси тот или другой элемент минерального питания и наблюдая при этом за ростом растений, Кноп установил, какие элементы, входящие в состав золы растения, являются необходимыми. Оказалось, что часть элементов открытых в составе золы, не является жизненно важной и растения могут прекрасно расти и без них.
Наличие этих элементов в золе растений объясняется тем, что они росли в почве (откуда и поступили в растение). В результате опытов Кнопом было установлено, что для нормального роста растениям необходимо присутствие в питательном растворе следующих элементов: азота, фосфора, серы калия, кальция, магния, железа. Кноп предложил для водных культур очень простой раствор, в дальнейшем названный его именем.
Раствор Кнопа
Раствор Кнопа является наиболее распространенным, так как он пригоден для выращивания в водных культурах почти всех растений. Необходимые элементы в виде солей даются в следующем количестве:
- Ca(NO3)2- 1 г,
- KН2РO4 - 0,25 г,
- МgSO4 - 0,25 г,
- КCl - 0,125 г,
- Fе2Сl6 - следы.
Все эти соли растворяют в 1 л воды. В дальнейшем при изучении вопросов минерального питания в условиях водных культур рядом авторов были предложены различные питательные смеси, в основу которых также положены основные, наиболее необходимые растению 7 элементов.
На рисунке показаны водные культуры табака. Растения выращены на полной питательной смеси и на смесях с исключением отдельных элементов.
1 - без азота, 2 - без фосфора, 3 - без калия, 4 - без кальция, 5 - без магния, 6 - на полном питательном растворе, 7 - без бора, 8 - без серы, 9 - без марганца, 10 - без железа.
Как видно, на росте растений особенно сильно сказывается отсутствие азота, фосфора и калия, но задержка роста растений наблюдается и при исключении остальных элементов. Методом исключения было обнаружено, что в состав питательных растворов можно не вносить натрий, кремний и хлор, хотя в золе растений они встречаются в значительных количествах.
В то же время в питательном растворе должно быть железо, хотя его в золе содержится чрезвычайно мало. Кроме того, выяснилось, что растениям нужны и другие элементы (в крайне малом количестве), которые обычно при анализе золы не определяются.
Так, когда для выращивания растений стали применять хорошо перегнанную дистиллированную воду, химически чистые соли, содержащие семь необходимых элементов, и эбонитовые или парафинированные изнутри стеклянные сосуды, было обнаружено угнетение, а иногда и полное отсутствие роста растений. Эти опыты показали, что из стекла, воды и солей растения получали какие-то другие элементы.
В дальнейшем было установлено, что без прибавления к водному раствору солей цинка, марганца, бора, меди, молибдена и других нельзя вырастить нормальные растения. Изучая химический состав растений, ученые определили, что их для нормального роста и развития необходимы минеральные элементы.
В значительном количестве N, Р, S, К, Са и Мg, называемые макроэлементами, и в незначительном - Fе, Zn, B, Mn, Мо, Сu и другие, которые называют микроэлементами. Эти минеральные элементы растения берут из почвы, углерод усваивают из воздуха, (подробнее: Дыхательный коэффициент растений), водород и кислород - из воды.
