Роль микроэлементов в жизни растений, животных, человека. Синтез некоторых препаратов для использования в качестве микроудобрений

Пермский  Государственный Технический Университет

Муниципальное Общеобразовательное Учреждение Лицей №1

Кафедра химии биотехнологии 
 
 
 
 
 
 
 
 

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ  РАБОТА

 

по теме: 

«Роль микроэлементов в  жизни растений, животных, человека. Синтез некоторых препаратов для использования в качестве микроудобрений». 
 
 
 
 
 
 

    
 
 
 
 

                                                     Выполнила: ученица 106 β класса  Колчанова А. Ю.

                                                     Проверил преподаватель: Пан Л. С.,

                                                     Бахирева О. И., Леонтьева Г.В. 
 
 
 
 
 

Пермь,2008 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

 
Ведение                                                                                                                                                     3  
Фтор.................................................................... ................................2  
Йод..................................................................... .................................4  
Кобальт................................................................. ..............................6  
Магний.................................................................. ..............................7  
Марганец................................................................ ............................8  
Цинк.................................................................... ..............................10  
Медь.................................................................... ..............................11  
Хром.................................................................... ..............................13  
Селен................................................................... ..............................15  
Ванадий................................................................. ............................17  
Никель.................................................................. .............................18  
Кадмий.................................................................. ............................19  
Молибден................................................................ ..........................20  
Другие элементы, встречающиеся в следовых количествах..........21  
Заключение.............................................................. .........................22  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

 Углеводы  и подавляющее большинство витаминов  по своему химическому строению - сложные  соединения из десятков, сотен и  даже десятков тысяч атомов. В отличие  от этих сложных органических веществ, минеральные вещества - это простые молекулы, так сказать, непосредственно представляющие собой химические элементы, известные из школьного курса неорганической химии. На долю этих неорганических соединений приходится около 5 % массы тела человека. Несмотря на простоту химического строения, минеральные вещества играют далеко не последнюю роль в жизнедеятельности человеческого организма, причем до конца эта роль пока еще не выяснена.

 Поскольку организм не способен вырабатывать какие-либо минеральные вещества самостоятельно, он должен получать их с пищей. В природе минералы присутствуют в почве, откуда переходят в корни растений, задерживаются во фруктах, овощах и проходят через пищевую цепочку в организме животных. Многие минеральные соединения растворимы в воде и поэтому легко выводятся с мочой.

 Все минеральные вещества принято делить на две группы - макроэлементы и  микроэлементы. Макроэлементы, к которым  относятся кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор, магний, азот, водород, кислород, углерод, присутствуют в организме человека в относительно большом количестве (составляют от 10 до 20% биомассы тела человека). Микроэлементы - это вещества, доля которых в общем весе организма микроскопически мала (от 0,1 до 0,001 % биомассы человеческого тела). В нашем теле присутствуют 39 микроэлементов (железо, медь, марганец, йод, цинк, фтор, хром, молибден, кобальт, ванадий, никель, кремний, селен, стронций, бор и др.). Они необходимы организму в миллиграммах или даже в тысячных долях миллиграмма (микрограммах), но эта потребность абсолютна. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Роль  микроэлементов в жизни растений. 

Всем  без исключения растениям для  построения ферментных систем - биокатализаторов - необходимы микроэлементы, среди которых  наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Ряд ученых называют их "элементами жизни", как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай.

Микроэлементы не могут быть заменены другими веществами и их недостаток обязательно должен быть восполнен с учетом формы, в которой они будут находиться в почве. Растения могут использовать микроэлементы только в водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента), а неподвижная форма может быть использована растением после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы протекают очень медленно и при обильном поливе грунта значительная часть образующихся подвижных форм микроэлементов вымывается. Все микроэлементы жизни, корме бора, входят в состав тех или иных ферментов. Бор не входит в состав ферментов, а локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны, благодаря образованию углеводно-боратного комплекса.

Главная роль микроэлементов в повышении  качества и количества урожая заключается  в следующем: 
 
1. При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), а соответственно получить более высокий урожай. 
2. Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений. 
3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням.

Большинство микроэлементов являются активными  катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений или регенерировать гемоглобин при анемиях.

Однако  сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию неверно. Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Соотношение железо-марганец должно быть больше двух. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза. Бор и марганец повышают фотосинтез после подмораживания растений. Неблагоприятное соотношение азота, фосфора, калия может вызвать болезни растений, которое излечивается микроудобрениями.

Из анализа  результатов отечественных и  зарубежных специалистов по исследованию эффективности применения микроэлементов в сельском хозяйстве вытекает следующее: 
 
1. Оптимальным является одновременное поступление макро и микроэлементов, особенно это касается фосфора и цинка, нитратного азота и молибдена. 
2. В течение всего вегетационного периода растения испытывают потребность в основных микроэлементах, некоторые микроэлементы не реутилизируются, т. е. не используются повторно в растениях. Они не передвигаются из старых органов в боле молодые. 
3. Микроэлементы в биологически активной форме в настоящее время не имеют себе равных при внекорневых подкормках, которые особенно эффективны при опрыскивании макро и микроэлементами. Только при корневом питании растений наблюдается апронетальный градиент концентрации, особенно бора и цинка. Концентрация этих веществ в растении убывает снизу вверх. 
4. Профилактические дозы биологически активных микроэлементов, вносимые независимо от состава почвы, не повлияют на общее содержание микроэлементов в почве, но окажут благополучное воздействие на состояние растений. Полностью будет исключено состояние физиологической депрессии, что приведет к повышению устойчивости растений к паразитным заболеваниям, а в целом это скажется на повышении количества и качества урожая. 

Роль  Цинка в жизни  растений. Цинковые удобрения. Способы  их внесения.

Цинк участвует  в биосинтезе витаминов и ауксинов. Активизирует ряд ферментов. В настоящее  время обнаружено более 30 Цинксодержащих ферментов. Цинк  участвует в образовании предшественников хлорофилла. Цинк улучшает водоудерживающую устойчивость растений, повышает Жароустойчивость и морозоустойчивость.

Чувствительны к недостатку Цинка плодовые культуры, цитрусовые. У плодовых наблюдается мелколистность, а у цитрусовых – пятнистость. Из полевых культур наиболее чувствительна к недостатку кукуруза, у неё отмечается хлороз верхних  листьев. У томатов – мелколистность, скручивание листовых пластинок и черешков.

Среднее содержание Цинка в растениях 15-20 мг/кг сухой почвы. Сорные  содержат больше Цинка чем культурные. Вынос Цинка с урожаем колеблется 75 - 2250 г/га.

Содержание  в почве: В чернозёмах валовое 24 – 90 мг/кг почвы, Дерново-подзолистые – 24 – 90 мг/кг почвы.

Подвижность цинка определяется: рН, количеством органики, содержанием карбонатов и фосфатов в почве, составом почвенного раствора, содержанием минеральных солей, углекислоты.

Цинковые  удобрения целесообразны, когда подвижного цинка менее 0,3 мг/кг почвы.

СЕРНОКИСЛЫЙ ЦИНК 25%  Zn

Хорошо растворим  в воде à применяется для опудривания семян 400-500 г /100кг семян. Также применяется для внекорневой подкормки семян 100г/га посевов.

ЦИНКОВЫЕ  ПОЛИМИКРОУДОБРЕНИЯ 25% Zn

Это отходы производства цинковых белил. Ещё содержат Fe, Mn, Al, B, Mo…

ШЛАКИ МЕДЕПЛАВИЛЬНЫХ ЗАВОДОВ  до 7% Zn.

Вносить до посева 0,5 – 1,5 ц/га.  

Значение  Кобальта в жизни  растений. Кобальтовые  удобрения. Способы  их внесения.

Очень мало изученный  элемент.

Роль  Кобальта:

1.    Входит в состав витамина В12, а этот витамин находится в клубеньковых бактериях à оказывает влияние на азотфиксацию

2.    Участвует в синтезе ДНК и клеточном делении

3.    Активирует ряд ферментов, в т.ч. дегидрогеназы, гидрогеназы, нитратредуктазы.

4.    Увеличивает содержание хлорофилла и витамина Е.

Среднее содержание Кобальта в расте 0,2 – 0,6 мг/кг воздушно сухой массы. Много Кобальта накапливается  в бобовых. Этот элемент концентрируется  в генеративных органах. Накапливается  в пыльце и ускоряет её прорастание.

Положительное влияние Кобальтовых удобрений отмечается на чернозёмах, серозёмах, каштановых почвах; особенно под бобовыми, виноградом, сах. свеклой, картофелем.

Кобальтовые удобрения эффективны при содержании Кобальта в нечернозёмной зоне 1 мг/кг почвы, в чернозёмной зоне 0,6 – 2 мг/кг почвы.

КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИЕ СУПЕРФОСФАТЫ 0,1-0,2% Со

СУЛЬФАТ КОБАЛЬТА

Чаще всего  вносят в количестве 200 – 400 г/га Кобальта. Растворимые удобрения – для  внекорневых подкормок или для  опудривания.