Міністерство освіти та науки України

Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

КУРСОВА РОБОТА

З дисципліни «Біогеохімія»

на тему : «Фізіологічне значення калію для рослин»

Виконала: студентка 202 гр. ІЕБ

Коцар Катерина

Перевірив: доцент Бовсуновський Е.О.

Київ 2012

ЗМІСТ

ВСТУП.............................................................................................................3

ФІЗІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ КАЛІЮ ДЛЯ РОСЛИН...............................5

Дефіцит калію в рослині..........................................................................12

Вплив калію на якість урожаю................................................................15

Роль калію на здоров'я рослин................................................................16

Калій і стійкість рослин...........................................................................17

ВИСНОВКИ.....................................................................................18

ЛІТЕРАТУРА..................................................................................................19

ВСТУП

Хімічна промисловість виготовляє тепер для сільсько­го господарства хлористий калій, який містить 48—60% окису калію, 30- і 40-процентні калійні солі, 48—52-процентний сірчано-кислий калій та 26-процентну калійну магнезію, або 19-процентний калімаг. Крім того, в розме­леному вигляді використовують сирі калійні солі — 15-17-процентний сильвініт і 10-процентний каїніт.

В процесі переробки калійних солей, крім калій­них добрив, одержують велику кількість хлористого маг­нію-бішафіту та кухонної солі — галіту. Я. А. Фіалков зазначає, що каїнітова сіль містить го­ловним чином каїніт і хлористий натрій, утворюючи мо­гутні поклади біля Калуша. Є всі підстави вважати, що поклади каїніту яв­ляють собою мінерали первинного походження і що ці поклади відомі лише у Прикарпатті.

У масивних товщах каїнітової солі є багато інших мі­нералів— шеніту, полігаліту, кізериту, лангбейніту, левеїту, леоніту та карналіту. Деякі з цих солей утворюва­лися внаслідок розкладу каїніту. Поряд з тим в каїнітових солях, а також в каїніто-магнієвих породах є багато глинних речовин, що в деяких зразках до­сягають 30%. Саме наявність такої кількості глини або мулу і є причиною дуже важкої хімічної переробки при­карпатських покладів.

Мінерал каїніт у чистому вигляді має 29,64% хлорис­того калію, 48,36% сірчанокислого магнію, 21,70% води. Вміст окису калію досягає в ньому 18,8%. У чис­тому вигляді калушський каїніт янтарно-жовтого кольору, проте домішки надають йому темно-сірого забарвлення.

Мінералогічний склад каїнітових з калуських і голинських родовищ наведено (в табл. 1.)

Таблиця. 1

Мінералогічний склад каїнітових з калуських і голинських родовищ

Назва мінералу	Каїнітова сіль
Сильвін	0,0-3,0
Каїніт	36,0-44,0
Карналіт	0,0-2,5
Лангбейніт	0,0-9,0
Кізерит	0,0-1,5
Галіт	27,0-36,0
Полігаліт	0,0-10,0
Шеніт	0,0-5,0
Ангідрит	0,0-5,0
Мул	6,0-16,0

З наведених даних видно, що як каїнітова сіль дуже корисна для сільського господарства, бо в ній є значна кількість мінералів, що мають у своєму складі окис калію та інші сполуки.

Завдяки різному співвідношенню домішок хлорис­того натрію і сірчанокислих натрію та магнію вміст окису калію коливається від 45 до 50%. Сірчанокислий калій можна добути розкладанням хлористого калію сірчаною кислотою, внаслідок чого, крім сірчанокислого калію, утворюється соляна кислота, яку використовують для виробництва преципітату та інших сполук.

Добування сірчанокислого калію складніше, тому його застосо­вують для найцінніших культур, для яких наявність хло­ру в калійних добривах дуже шкідлива. До таких куль­тур належать виноград, цитрусові, високосортні тютюни, бавовник, картопля, а також цукрові буряки.

Фізіологічне значення калію для рослин

Найбільш ефективним треба визнати вплив калію на рослини за умов забезпечення їх азотним і фосфатним живленням. При цьому використання аміачних форм азотних добрив збільшує потреби рослин на калій.

При нестачі калію завжди спостерігається зменшена стійкість рослин проти грибкового захворювання. Підви­щена чутливість до нестачі калію властива та­ким сільськогосподарським культурам, як льон, тютюн, картопля, цукрові, кормові і столові буряки, соняшник, конюшина, люцерна, люпин і овочеві культури.

Дослідження фізіологів показали, що од­нією з фізіологічних функцій калію для цукрових буря­ків і інших культур є позитивний його вплив на збільшен­ня обводнення клітинних колоїдів, насамперед протоплаз­ми у дисперсному стані. Хоч калій безпосередньо і не вхо­дить до складу ядра клітини, хлоропластів і клітинних оболонок, проте його роль в житті протоплазми величезна. Відомо, що молоді найжиттєдіяльніші органи рослин — листки, бруньки і меристема тканини — дуже багаті на калій; він становить близько 50% суми зольних елементів. У старих органах рослин калію мало, бо він пересувається в молоді багаті па протоплазму частини рослин.

Важливо відзначити, що майже весь калій перебуває в рослині у вигляді мінеральних електролітних сполук. Спроби західноєвропейських і деяких учених нашої країни замінити калій натрієм, літієм, рубідієм або цезієм були безпідставними. Вченими беззаперечно доведена позитивна роль калію у підвищенні життєвості протоплазми всіх сільськогосподарських культур. Калій впливає також на синтез вуглеводів, їх пересування і на процеси газообміну при диханні рослин. Роботами А. В. Володимирова показано, що калій підсилює пересування цукрів з пластинок листків до кореню цукрових буряків, в зв’язку з чим підвищувалась їх цукристість.

С.С. Баславська довела, що калій за дуже корот­кий час впливу на рослину змінював співвідношення між білковим і небілковим азотом.

Дослідження Н. С. Туркової показали, що збільшення вмісту калію в рослинах сприяло підсиленню від­новлених властивостей тканий. Причиною цього було значне нагромадження глютатіону.

У дослідах І. Р. Юзбашяна калій позитивно впливав на якість томаті, у складі яких підвищувався вміст сухих речовин, інвертного цукру і вітаміну С; при цьому зменшувалась кислотність плодів і підвищувалась стійкість їх проти загнивання верхівок.

В дослідженнях П. А. Власюка із співробітниками різні форми калійних добрив, залежно від різних аніонів, неоднаково впливали на врожай і фізіологічні процеси у рослин як із зрошенням, так і без нього. Наприклад, у рослин бавовннка сірчанокислий калій і калій-магнезія сприяли підсиленню процесів пересування цукрів з листків до генеративних органів, а хлористий калій підсилював нагромадження цукрів, але послаблював пересування їх в інші органи рослин. Сірчанокислі форми калійних добрив підсилювали нагромадження нуклеопротеїдів, а калій-магнезія збільшувала вміст фосфатидів. Одним з найважливіших засобів для підвищення врожайності зернових хлібів в умовах зрошення, як зазначає М. С. Петінов, є безперебійне постачання їх водою і особ­ливо калійним (на фоні азотного і фосфатного) жив­ленням.

За допомогою методу радіоактивного ізотопу вуглецю 14 встановлено, що листки рослин пшениці за умов зро­шення під впливом калійних добрив швидше і повніше звільняються від нагромаджених продуктів фотосинтезу. При недостачі калію, незважаючи на повну забезпече­ність рослин всіма іншими елементами живлення, проце­си пересування і використання вуглеводів гальмуються, внаслідок чого при диханні витрачається велика кіль­кість білків. Нашими дослідженнями показано, що недо­стача калію паралізує також активність ферментів, які обумовлюють розклад складних форм вуглеводів і підси­люють обмін речовин у рослин. Тепер встановлено що, недостача калію обумовлює мляву функцію пересування глюкози і гальмування синтетичних процесів.

Численними дослідженнями, проведеними в нашій країні, встановлено, що вплив калію на рослини великою мірою залежить від форми калійних добрив. Наприклад, хлористі сполуки калію сприяють омолодженню листя, а сірчанокислі, як правило, обумовлюють прискорення їх старіння і відмирання, що особливо спостерігалось на таких культурах, як цукрові буряки, картопля, бавовник і конюшина.

Треба також зазначити, що з усіх основних добрив тільки калійні добрива радіоактивні, що також справляє певний вплив на біохімічні і фізіологічні процеси які, відбуваються в рослинах.

Радіоактивні властивості калію були відкриті ще в 1907 р. При цьому було встановлено, що ізотоп калію з атомною вагою 40 і періодом піврозпаду близько 500 млн. років випромінює бета-проміння у вигляді етектронів.

Вміст радіоактивного ізотопу калію в калійних добри­вах становить 0,012% до загальної кількості калію.

За даними Є. С. Бурксера, сирі калійні солі завжди характеризуються радіоактивністю, проте радіоактивність калійних солей завжди перевищує радіоактивність калію, що міститься в цих солях в цих солях. Це пояснюється тим що в калійних солях можуть бути сліди радію, торію і гелію які дуже радіоактивні. Всі калійні добрива мають помітну радіоактивність, яка спричинює випромінювання, що потрапляє в рослину.

Як показали численні дослідження вчених, вплив радіоактивного випромінювання на рослини залежить від проникнення його в тканини, від здатності речовин, що є в організмі, до іонізації, від стадії розвитку і фази росту рослин в момент опромінювання, а також від типу випромінювань і їх дозування. Від вели­ких доз радіоактивного випромінювання виникають кала­мутність протоплазми і зміна в ній іонного режиму елек­тролітів, структури білкових молекул, що спричинює двофазну відповідну реакцію рослини на випромінювання. Під впливом випромінювання, залежно від його доз в рослині спочатку або прискорюються процеси синтезу, або, якщо дози випромінювання великі, гальмуються процеси розвитку.

В процесі досліджень виявилося, що у рослин, опромі­нюваних в початкові періоди росту, радіоактивність попелу зменшувалась на 24,2% від її природного рівня; це вказувало ніби на заміну частини природної радіо­активності штучною, що відзначали Баранов, Пане і Пенкава.

Доведено, що реакція організму рослини на ядерні ви­промінювання проявлялась у змінах інтенсивності різних фізіологічних процесів, тому позитивний вплив випромі­нювань на рослини ми пояснюємо роздратуванням про­топлазми, яке, проте, не досягає того ступеня, при якому виникають різні патологічні зміни. При цьому спостері­галося, що реакція рослин проявлялась у підвищенні фо­тосинтезу, залежно від рівня живлення.

Позитивний вплив іонізуючих випромінювань на ріст і врожай особливо яскраво виявлявся при обробці насін­ня та при позакореневому підживленні озимої пшениці, яка зимувала або довгий час розвивалася при низьких температурах.

Радіоактивні ізото­пи, в тому числі і радіоактивні ізотопи калію впливають на рослини неоднаково залежно від умов живлення та фі­зіологічного стану організму, його видових, а також сор­тових особливостей.

Зазначені особливості калію відіграють велику роль в процесі газообміну і взагалі в процесах обміну речовин. Дія іонізуючих випромінювань калію, як і випроміню­вання інших ізотопів, обумовлювала збільшений вміст і нагромадження в тканинах рослин сполук глютатіону, який, маючи в своєму складі сульфгідрильну групу, віді­грає велику роль в системі цистин—цистеїн—глютатіон, що впливає на окисно-відновні властивості, урожай і про­дуктивність рослин.

Доведено, що в процесі росту рослин під впливом ра­діоактивних випромінювань активність поліфенолоксидази в листках цукрових буряків зменшувалася на час утво­рення листків і підвищувалася під час нагромадження цукру в коренях, а активність ферменту пероксидази — навпаки, підвищувалася під час утворення листків і змен­шувалася в період нагромадження цукру.

В усіх випадках для рослин, які виросли з насіння, що піддавалося дії радіоактивного випромінювання, електро­рушійна сила тканин з віком листків, як правило, збіль­шувалася. При цьому під впливом радіоактивних випро­мінювань у складі рослин з'являлася збільшена кількість аскорбінової кислоти.

Отже, збільшен­ня вмісту глютатіону і аскорбінової кислоти треба розглядати як утворення буферних захисних специфічних си­стем у рослин проти ядерних випромінювань і інших не сприятливих умов зовнішнього середовища. З використанням калійних добрив, які містять радіоактивні ізотопи калію, відкриваються нові можли­вості для підвищення життєвості і продуктивності рослин.

Значення калію, як одного з ка­тіонів, який входить до складу рослин, полягає в тому, що він підвищує життєвість протоплазми різних тканин рослинного організму. Визначаючи фізіологічне значення калію, що характеризуються наявністю в них вмісту катіону калію у поєднанні з хло­ристими і сірчанокислими аніонами.

Калій відіграє більшу роль у рослинному організмі, беручи участь у регуляції його основних процесів життєдіяльності.

1. Активація діяльності ферментів:

У рослині функціонування більше 60 ферментів має потребу в участі калію. Калій підвищує активність амілази (діастази), сахаразы (инвертазы) і протеолитических ферментів. Внаслідок цього підвищується його роль у синтезі сахарози, крохмалю й білків, що приводить до одержання високих урожаїв основних сільськогосподарських культур і підвищенню їхньої якості.

2. Участь у процесі фотосинтезу:

Калій регулює діяльність ферментів, які контролюють протікання процесу фотосинтезу. Дослідження показали, що зелені листи, у яких утримується достатня кількість калію, здатні асимілювати диоксид вуглецю у два рази більше, ніж листи з низьким змістом калію. Калій сприяє кращому використанню заліза при синтезі хлорофілу. Це особливо помітно при недоліку засвоюваного заліза в ґрунті або в живильному . середовищі

3. Регуляція транспорту речовин у тканинах рослини:

Калій регулює процес транспорту речовин з місця синтезу в органи, що запасають. Транспорт тим ефективніше, чим краще рослина постачена калієм.

4. Участь у вуглеводному й білковому обміні.

Калій не тільки збільшує зміст вуглеводів, але й змінює співвідношення між різними групами, сприяючи переходу моносахаридів у сахарозу. При достатньому змісті калію в клітинах рослин поліпшується процес асиміляції азоту, одного з найважливіших елементів для життєдіяльності рослини, і формування протеїнів.

5. Вплив на окислювально-відновні процеси.

Ця роль калію залежить від форми азоту, яким харчуються рослини. При збільшенні концентрації калію на тлі нітратів зміст органічних кислот зменшується, а на тлі аміачного азоту є тенденція до їхнього збільшення.

6. Регуляція водного балансу рослин.

Рослини, у яких утримується достатня кількість калію, здатні ефективніше використати ґрунтову вологу в порівнянні з рослинами з дефіцитом калію. При нормальному змісті калію в рослині для одержання гарного врожаю потрібне менша кількість вологи.

7. Підвищення стійкості рослин стосовно холоду, посухам, пестицидам і хворобам.

Калій збільшує холодостійкість озимих культур і багаторічних трав. Харчування рослин калієм впливає на якість продукції при її зберіганні. Відомо, що загнивання корінь багатьох рослин при зимовому зберіганні збільшується при недостатнім харчуванні рослин калієм. При голодуванні калієм цукровий буряк загниває навіть на корені (у поле).