Kas yra kalcis, kalcio reakcija su deguonimi. Kalcis, magnis ir siera augalų organizmuose Kalcio siera

Makroelementais vadinami elementai, kurie gali būti įtraukti į augalo sudėtį visais procentais arba dešimtosiomis procento dalimis. Tai fosforas, azotas, katijonai – kalis, siera, kalcis, magnis, o geležis yra tarpinis elementas tarp mikro ir makro elementų.

Elementą augalas puikiai pasisavina iš amonio ir azoto rūgšties druskų. Tai pagrindinė šaknų maistinė medžiaga, nes ji yra gyvų ląstelių baltymų dalis. Baltymų molekulė yra sudėtingos struktūros, iš jos sudaryta protoplazma, azoto kiekis svyruoja nuo 16% iki 18%. Protoplazma yra gyva medžiaga, kurioje vyksta pagrindinis fiziologinis procesas, būtent kvėpavimo metabolizmas. Tik protoplazmos dėka vyksta sudėtinga organinių medžiagų sintezė. Azotas taip pat yra nukleino rūgšties komponentas, kuris yra branduolio dalis ir kartu yra paveldimumo nešėjas. Didelę elemento svarbą lemia tai, kad šis makroelementas yra chlorofilo-žalios dalis, nuo šio pigmento priklauso fotosintezės procesas, taip pat yra dalis kai kurių medžiagų apykaitos reakcijas reguliuojančių fermentų bei daugybės skirtingų vitaminų. Neorganinėje aplinkoje galima rasti nedidelį kiekį azoto. Trūkstant šviesos arba esant azoto pertekliui, ląstelių sultyse gali kauptis nitratai.

Dauguma azoto formų augale virsta amoniako junginiais, kurie, reaguodami su organinėmis rūgštimis, sudaro asparagino amidus, aminorūgštis ir glutaminą. Amoniakinis azotas augale dažniausiai nesikaupia dideliais kiekiais. Tai galima pastebėti tik esant nepakankamam angliavandenių kiekiui, tokiomis sąlygomis augalas nepajėgia jo perdirbti į nekenksmingas medžiagas – glutaminą ir asparaginą. Amoniako perteklius audiniuose gali sukelti tiesioginį jų pažeidimą. Į šią aplinkybę reikia atsižvelgti auginant augalą žiemos laikasšiltnamyje. Didelė amoniakinio azoto dalis maistinių medžiagų substrate ir nepakankamas apšvietimas, galintis sumažinti fotosintezės procesą, taip pat gali pažeisti lapų parenchimą dėl didelio amoniako kiekio.

Daržovių augalams azoto reikia per visą auginimo sezoną, nes jie nuolat formuoja naujas dalis. Trūkstant azoto, augalas pradeda blogai augti. Nauji ūgliai nesusiformuoja, sumažėja lapų dydis. Jei senuose lapuose nėra azoto, juose esantis chlorofilas sunaikinamas, todėl lapai tampa šviesiai žali, tada pagelsta ir miršta. Esant ūminiam badavimui, vidurinės lapų pakopos tampa geltonos, o viršutinės – šviesiai žalios. Su šiuo reiškiniu galima lengvai susidoroti. Norėdami tai padaryti, į maistinę medžiagą tereikia pridėti nitratinės druskos, kad po 5 ar 6 dienų lapai taptų tamsiai žalios spalvos ir augalas toliau kurtų naujus ūglius.

Šį elementą augalas gali absorbuoti tik oksiduotu pavidalu – SO4 anijonu. Šiame augale didelė sulfato anijonų masė redukuojama į -S-S- ir -SH grupes. Tokiose grupėse siera yra baltymų ir aminorūgščių dalis. Elementas yra dalis kai kurių fermentų, taip pat fermentų, dalyvaujančių kvėpavimo procese. Vadinasi, sieros junginiai labai veikia medžiagų apykaitos procesus ir energijos susidarymą.

Sieros taip pat yra ląstelių sultyse kaip sulfato jonai. Kai sieros turintys junginiai suyra, dalyvaujant deguoniui, siera oksiduojama iki sulfato. Jei šaknis žūsta dėl deguonies trūkumo, sieros turintys junginiai skyla į vandenilio sulfidą, kuris yra nuodingas gyvoms šaknims. Tai yra viena iš visos šaknų sistemos mirties, kai trūksta deguonies, ir jos užtvindymo priežasčių. Jei trūksta sieros, tada, kaip ir azoto atveju, chlorofilas išsiskiria, tačiau viršutinių sluoksnių lapai vieni pirmųjų patiria sieros trūkumą.

Šis elementas absorbuojamas tik oksiduota forma, naudojant fosforo rūgščių druskas. Elementas taip pat randamas baltymų (komplekso) sudėtyje - nukleoproteinuose, jie yra svarbiausios plazmos ir branduolio medžiagos. Taip pat fosforas yra į riebalus panašių medžiagų dalis, o fosfatidai, kurie atlieka svarbų vaidmenį formuojant membranų paviršius ląstelėje, yra kai kurių fermentų ir kitų aktyvių junginių dalis. Elementas atlieka svarbų vaidmenį aerobiniame kvėpavime ir glikolizėje. Šių procesų metu išsiskirianti energija kaupiama fosfatinių jungčių pavidalu ir vėliau naudojama daugeliui medžiagų sintetinti.

Fosforas taip pat dalyvauja fotosintezės procese. Fosforo rūgšties augale redukuoti nepavyksta, ji gali tik jungtis su kitomis organinėmis medžiagomis, sudarydama fosforo esterius. Fosforas natūralioje aplinkoje yra dideliais kiekiais, o ląstelių sultyse jis kaupiasi mineralinių druskų, kurios yra fosforo rezervinis fondas, pagalba. Fosforo rūgšties druskų buferinės savybės gali reguliuoti rūgštingumą ląstelėje, išlaikydamos palankų lygį. Elementas labai reikalingas augalo augimui. Jei iš pradžių augalui trūksta fosforo, o vėliau pamaitinus fosforo druskomis, augalas gali nukentėti nuo padidėjusio šio elemento suvartojimo ir pažeidimo dėl šio azoto apykaitos. Todėl labai svarbu užtikrinti geros sąlygos fosforo mityba visoje gyvenimo ciklas augalai.

Kalcį, magnį ir kalį augalas pasisavina iš įvairių druskų (tirpių), kurių anijonai neturi toksinio poveikio. Jų galima gauti tada, kai jie yra absorbuoti, ty jie yra susiję su netirpia medžiaga, kuri turi rūgštinių savybių. Patekę į augalą, kalcis ir kalis nepakenčia cheminių virsmų, tačiau yra būtini mitybai. Ir jų negalima pakeisti kitais elementais, kaip ir sieros, azoto ar fosforo.

Pagrindinis magnio, kalcio ir kalio vaidmuo susideda iš to, kad kai jie yra adsorbuojami ant koloidinių protoplazmos dalelių, aplink juos susidaro specialios elektrostatinės jėgos. Šios jėgos vaidina svarbų vaidmenį formuojant gyvosios medžiagos sandarą, be kurios nevyksta nei ląstelinių medžiagų sintezė, nei Komandinis darbasįvairių fermentų. Tuo pačiu metu jonai aplink save laiko tam tikrą skaičių vandens molekulių, todėl bendras jonų tūris nėra vienodas. Jėgos, laikančios joną tiesiai ant koloidinės dalelės paviršiaus, taip pat nėra lygios. Pažymėtina, kad kalcio jonas turi mažiausią tūrį – jis sugeba išsilaikyti ant koloidinio paviršiaus su didesne jėga. Kalio jonas turi didžiausią tūrį, todėl jis gali sudaryti ne tokias stiprias adsorbcines jungtis, o kalcio jonas gali jį išstumti. Tarpinę padėtį užėmė magnio jonas. Kadangi adsorbcijos metu jonai stengiasi išlaikyti vandens apvalkalą, būtent jie lemia koloidų vandens sulaikymo galią ir vandens kiekį. Jei yra kalio, tada audinių vandens sulaikymo galia didėja, o esant kalciui – mažėja. Iš to, kas pasakyta, išplaukia, kad kuriant vidines struktūras svarbus įvairių katijonų santykis, o ne absoliutus jų turinys.

Augaluose elemento yra didesniais kiekiais nei kituose katijonuose, ypač vegetacinėse dalyse. Dažniausiai randama ląstelių sultyse. Taip pat daug jo yra jaunose ląstelėse, kuriose gausu protoplazmos, nemažas kiekis kalio adsorbuotoje būsenoje. Elementas geba paveikti plazmos koloidus, suskystina protoplazmą (didina jos hidrofiliškumą). Taip pat kalis yra daugelio sintetinių procesų katalizatorius: dažniausiai jis katalizuoja paprastų stambiamolekulinių medžiagų sintezę, prisidedant prie krakmolo, baltymų, sacharozės ir riebalų susidarymo. Pastebėjus kalio trūkumą, gali sutrikti sintezės procesai, o augale pradės kauptis aminorūgštys, gliukozė ir kiti skilimo produktai. Jei trūksta kalio, ant apatinio sluoksnio lapų susidaro kraštinis saugiklis - tada nunyksta šalia lapo esančios plokštelės kraštai, po to lapai tampa kupoliški, ant jų susidaro rudos dėmės. Nekrozė ar rudos dėmės yra susijusios su lavoninių nuodų susidarymu augalų audiniuose ir azoto apykaitos pažeidimu.

Elementas turi būti tiekiamas į gamyklą per visą gyvavimo ciklą. Didelė šio elemento dalis yra ląstelių sultyse. Šis kalcis nedalyvauja medžiagų apykaitos procesuose, padeda neutralizuoti organinio pobūdžio rūgščių perteklių. Kita dalis kalcio yra plazmoje – čia kalcis veikia kaip kalio antagonistas, veikia priešinga kryptimi, lyginant su kaliu, t.y. padidina klampumą ir sumažina plazmos koloidų hidrofilines savybes. Kad procesai vyktų normaliai, svarbus kalcio ir kalio santykis tiesiogiai plazmoje, nes šis santykis lemia koloidines plazmos savybes. Kalcio yra branduolinėje medžiagoje, todėl jis labai svarbus ląstelių dalijimosi procese. Jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį formuojant įvairias ląstelių membranas, o didžiausią vaidmenį formuojant šaknų plaukelių sienelėms, į kurias patenka kaip pektatas. Jei maistiniame substrate kalcio nėra, žaibišku greičiu paveikiami šaknų ir oro dalių augimo taškai dėl to, kad kalcis iš senų dalių nepernešamas į jaunas. Atsiranda šaknų plonėjimas, o jų augimas nenormalus arba visai sustoja. Kai auginama dirbtinėje kultūroje, naudojant vandenį iš čiaupo, kalcio trūkumas yra retas.

Elemento į augalą patenka mažiau nei kalcio ar kalio. Tačiau jo vaidmuo labai svarbus, nes elementas yra chlorofilo dalis (1/10 viso ląstelėje esančio magnio yra chlorofile). Elementas yra gyvybiškai svarbus – būtinas organizmams be chlorofilo, o jo vaidmuo nesibaigia fotosintezės procesais. Magnis yra esminis elementas, reikalingas kvėpavimo takų metabolizmui ir katalizuoja bei perneša daug įvairių fosfatų jungčių. Kadangi fosfatiniai ryšiai, kuriuose gausu energijos, dalyvauja daugelyje sintezės procesų, jie tiesiog negali apsieiti be šio elemento. Jei trūksta magnio, chlorofilo molekulės sunaikinamos, tačiau lapų gyslos išlieka žalios, o tarp gyslų išsidėsčiusios audinių sritys išblyšksta. Tai vadinama dėmėta chloroze ir gana įprasta, kai augalui trūksta magnio.

Elementą augalas pasisavina kompleksinių, organinių junginių pagalba, taip pat druskų (tirpių) pavidalu. Bendras augalo geležies kiekis mažas (šimtos procentų dalys). AT augalų audiniai geležį atstovauja organiniai junginiai. Taip pat verta žinoti, kad geležies jonas gali laisvai pereiti iš geležies formos į oksido formą arba atvirkščiai. Vadinasi, būdama įvairiuose fermentuose, geležis dalyvauja redokso procesuose. Be to, elementas yra kvėpavimo fermentų (citochromo ir kt.) dalis.

Geležies chlorofile nėra, tačiau ji dalyvauja jo kūrime. Jei trūksta geležies, gali išsivystyti chlorozė – sergant šia liga chlorofilas nesusidaro, gelsta lapai. Dėl mažo geležies judrumo senuose lapuose ji negali būti pernešama į jaunus lapus. Todėl chlorozė dažniausiai prasideda nuo jaunų lapų.

Jei trūksta geležies, fotosintezėje taip pat vyksta pokyčiai – augalo augimas sulėtėja. Norint išvengti chlorozės, į maistinių medžiagų substratą reikia įpilti geležies ne vėliau kaip per 5 dienas nuo šios ligos pradžios, jei tai padarysite vėliau, pasveikimo tikimybė yra labai maža.

Didėjant derliui, didėja svarba aprūpinti laukus pakankamu kiekiu kiekvienos iš 17 pagrindinių maistinių medžiagų. Visų pirma, dėl daugelio veiksnių padidėjo kalcio, magnio ir sieros poreikis. Šiuo atžvilgiu pateikiame amerikiečių konsultantų rekomendacijas dėl mezoelementų įvedimo.

Trąšų, kuriose nėra mezoelementų, naudojimas. Dažniausiai tręšiama trąšomis, kuriose nėra magnio ar sieros: diamonio fosfatu, karbamidu, amonio salietra, azotu, fosforu ar kalio chloridu. Dėl šios priežasties trūksta sieros arba magnio. Šiose trąšose, taip pat monoamonio fosfatas ir bevandenis amoniakas, visiškai neturi kalcio, magnio ar sieros. Iš visų įprastų trąšų tik trigubas superfosfatas turi 14% kalcio ir neturi magnio ar sieros.

Derliaus augimas. Per pastarąjį dešimtmetį derlingumas labai išaugo. Kukurūzai, duodantys 12,5 t/ha derlių, sunaudoja 70 kg/ha magnio ir 37 kg/ha sieros. Palyginimui: esant 7,5 t/ha derliui, magnio išvežama 33 kg/ha, o sieros - 22 kg/ha.

Sieros turinčių pesticidų naudojimo mažinimas. Anksčiau ūkininkai galėjo pasikliauti sieros šaltiniu, pavyzdžiui, insekticidais ir fungicidais. Daugelis šių pesticidų dabar buvo pakeisti produktais, kuriuose nėra sieros.

Išmetimų į atmosferą apribojimas. JAV metalurgijos krosnių ir elektrinių emisijos yra ribotos. Daugelyje kitų šalių sumažėjo sieros išmetimas į atmosferą deginant dujas buitiniuose ir pramoniniuose katiluose. Be to, šiuolaikiniuose automobiliuose katalizatoriai sugeria sierą, kuri anksčiau kartu su išmetamosiomis dujomis pateko į atmosferą. Visi šie veiksniai sumažino sieros grįžimą į dirvą kartu su krituliais.

Mezoelementų šalinimas su derliumi, kg/ha

kultūra	produktyvumas, centner/ha
kukurūzai
pomidorai
Cukriniai runkeliai

Kalcis

Rengiant daugelio derlingų ir vaisinių kultūrų tręšimo schemas, kalciui skiriamas nepakankamas dėmesys. Išimtis yra pomidorai ir žemės riešutai, kuriems augant reikalingas geras kalcio kiekis.

Dirvožemyje kalcis pakeičia vandenilio jonus dirvožemio dalelių paviršiuje, kai pridedama kalkių, kad sumažintų rūgštingumą. Jis būtinas mikroorganizmams, kurie pasėlių likučius paverčia organinėmis medžiagomis, išskiria maistines medžiagas ir gerina dirvožemio struktūrą bei vandens sulaikymo galimybes. Kalcis padeda užsidirbti azotą fiksuojančioms mazgelių bakterijoms.

Kalcio funkcijos augale:

kalcis kartu su magniu ir kaliu padeda neutralizuoti organines rūgštis, susidarančias dėl augalų ląstelių metabolizmo;

gerina kitų maisto medžiagų pasisavinimą šaknimis ir jų transportavimą augale;

suaktyvina daugybę fermentų sistemų, reguliuojančių augalų augimą;

padeda nitratinį azotą paversti formomis, būtinomis baltymams susidaryti;

būtinas ląstelių sienelėms formuotis ir normaliam ląstelių dalijimuisi;

pagerina atsparumą ligoms.

kalcio trūkumas

Kalcio trūkumas dažniausiai atsiranda rūgščiose, smėlingose ​​dirvose dėl išplovimo iš lietaus ar drėkinimo vandens. Tai nebūdinga dirvožemiams, kuriuose įdėta pakankamai kalkių, kad būtų optimizuotas pH lygis. Didėjant dirvožemio rūgštingumui, augalų augimas pasunkėja, nes padidėja toksinių elementų – aliuminio ir/ar mangano koncentracija, bet ne dėl kalcio trūkumo. Dirvožemio analizė ir pakankamas kalkinimas - Geriausias būdas išvengti tokių problemų.

Kalcio trūkumo galima išvengti reguliariai analizuojant dirvožemį ir koreguojant rūgštingumą naudojant optimalias kalkių dozes. Būtina laikytis subalansuoto kalcio, magnio ir kalio vartojimo. Tarp šių elementų yra priešprieša: vieno perdozavimas sukelia kito trūkumą arba neutralizavimą. Be to, kalcis turi būti naudojamas ne be priežasties, bet tam tikromis fazėmis, siekiant užtikrinti tam tikras augalų funkcijas.

Kalcio šaltiniai

Geras kalkinimas efektyviai aprūpina daugumą augalų kalciu. Aukštos kokybės kalcitinės kalkės yra veiksmingos, kai reikia reguliuoti pH. Kai taip pat trūksta magnio, dolomito arba kalcito kalkakmenis galima naudoti kartu su magnio šaltiniu, pvz., kalio magnio sulfatu. Gipsas (kalcio sulfatas) yra kalcio šaltinis esant tinkamam pH lygiui.

Pagrindiniai kalcio šaltiniai

Magnis

Augalams augti reikia energijos. Kviečiams ir kitiems augalams fotosintezei reikalingas magnis. Magnis yra esminis chlorofilo molekulių komponentas: kiekvienoje molekulėje yra 6,7% magnio.

Magnis taip pat veikia kaip fosforo pernešėjas augale. Jis būtinas ląstelių dalijimuisi ir baltymų susidarymui. Fosforo pasisavinimas neįmanomas be magnio ir atvirkščiai. Taigi magnis yra būtinas fosfatų apykaitai, augalų kvėpavimui ir daugelio fermentų sistemų aktyvavimui.

Magnis dirvožemyje

Žemės plutoje yra 1,9 % magnio, daugiausia magnio turinčių mineralų pavidalu. Palaipsniui nykstant šiems mineralams, dalis magnio tampa prieinama augalams. Dirvožemyje esančios magnio atsargos kartais išsenka arba išsenka dėl išplovimo, augalų įsisavinimo ir cheminių mainų reakcijų.

Magnio prieinamumas augalams dažnai priklauso nuo dirvožemio pH. Tyrimai parodė, kad esant žemoms pH vertėms, magnio prieinamumas augalams mažėja. Rūgščiose dirvose, kurių pH mažesnis nei 5,8, vandenilio ir aliuminio perteklius turi įtakos magnio prieinamumui ir augalų pasisavinimui. Esant aukštam pH (daugiau nei 7,4), kalcio perteklius gali trukdyti augalams pasisavinti magnį.

Smėlingos dirvos, turinčios mažą katijonų mainų pajėgumą, mažai aprūpina augalus magniu. Naudojant daug kalcio kalkių, magnio trūkumas gali padidėti, nes skatina augalų augimą ir padidina magnio poreikį. Didelės amonio ir kalio naudojimo normos gali sutrikdyti mitybos pusiausvyrą dėl jonų konkurencijos poveikio. Riba, žemiau kurios keičiamojo magnio kiekis laikomas mažu ir magnio naudojimas yra pagrįstas, yra 25–50 ppm arba 55–110 kg/ha.

Dirvožemiuose, kurių katijonų mainų pajėgumas didesnis nei 5 mEq/100 g, kalcio ir magnio santykis dirvožemyje turėtų būti maždaug 10:1. Smėlio dirvožemiuose, kurių katijonų mainų pajėgumas yra 5 mEq arba mažesnis, kalcio ir magnio santykis. santykis turėtų būti maždaug 5:1.

Kaip kompensuoti magnio trūkumą

Jei lapų analizė atskleidžia magnio trūkumą vegetatyviniame augale, jį galima kompensuoti tiekiant magnį tirpiu pavidalu kartu su lietaus ar drėkinimo vandeniu. Dėl to magnis yra prieinamas šaknų sistemai ir jį pasisavina augalai. Nedideles magnio dozes galima įlašinti ir per lapą, siekiant pakoreguoti šio elemento kiekį arba išvengti jo trūkumo. Bet geriau į dirvą įpilti magnio prieš sėją arba prieš pasėliams pradedant aktyviai augti.

Magnio šaltiniai

medžiaga		tirpumas vandenyje
dolomito kalkakmenis
magnio chloridas
magnio hidroksidas
magnio nitratas		+
magnio oksidas		-
magnio sulfatas

Siera

Siera dirvožemyje

Sieros šaltinis augalams dirvožemyje yra organinės medžiagos ir mineralai, tačiau dažnai jų nepakanka arba jos būna neprieinamos derlingiems augalams. Didžioji dalis dirvožemio sieros yra surišta su organinėmis medžiagomis ir nepasiekiama augalams tol, kol dirvožemio bakterijos nekeičia jos į sulfatinę formą. Šis procesas vadinamas mineralizacija.

Sulfatai dirvožemyje yra tokie pat judrūs kaip nitratų pavidalo azotas, o kai kurių tipų dirvožemyje gali būti išplauti iš šaknų zonos dėl gausių kritulių ar drėkinimo. Išgaruojant vandeniui sulfatai gali grįžti atgal į dirvos paviršių, išskyrus smėlėtą ar stambią dirvą, kur suardomos kapiliarų poros. Dėl sulfatinės sieros mobilumo sunku išmatuoti jos kiekį atliekant dirvožemio analizę ir naudoti tokias analizes numatant sieros naudojimo poreikį.

Molio dirvožemio dalelės sieros turi daugiau nei nitratinis azotas. Intensyvios ankstyvos pavasario liūtys gali išplauti sierą iš viršutinio dirvožemio sluoksnio ir surišti ją apačioje, jei viršutinis dirvožemio sluoksnis yra smėlėtas, o dugnas - molingas. Todėl pasėliams, kurie auga tokiose dirvose, ankstyvose vegetacijos stadijose gali pasireikšti sieros trūkumo simptomai, tačiau šaknims prasiskverbus į apatinius dirvožemio sluoksnius, šis trūkumas gali išnykti. Dirvožemiuose, kurie visame profilyje yra smėlėti, su mažai molio sluoksnio arba jo nėra, pasėliai gerai reaguos į sieros naudojimą.

Siera augaluose

Siera yra kiekvienos gyvos ląstelės dalis ir būtina tam tikrų aminorūgščių (cisteino ir metionino) ir baltymų sintezei. Siera taip pat svarbi fotosintezei ir pasėlių atsparumui. Be to, siera yra svarbi nitrato azoto pavertimo aminorūgštimis procesui.

Sieros trūkumas

Atliekant vizualinę analizę, sieros trūkumas dažnai painiojamas su azoto trūkumu. Abiem atvejais pastebimas augimo atsilikimas, lydimas bendras lapų pageltimo. Siera augale yra nejudri ir nejuda iš senų lapų į jaunus. Trūkstant sieros, dažnai pirmiausia pagelsta jauni lapai, o trūkstant azoto – vyresni. Jei trūkumas nėra labai ūmus, jo simptomai vizualiai gali nepasireikšti.

Patikimiausias būdas diagnozuoti sieros trūkumą yra analizuoti augalų mėginius ir sieros, ir azoto kiekiui nustatyti. Normalus sieros kiekis daugumos pasėlių augalų audiniuose svyruoja nuo 0,2 iki 0,5%. Optimalus azoto ir sieros santykio lygis yra nuo 7:1 iki 15:1. Jei santykis viršija aukščiau nurodytas ribas, tai gali reikšti sieros trūkumą, tačiau norint nustatyti tikslią diagnozę, į šį rodiklį reikėtų atsižvelgti kartu su absoliutūs azoto ir sieros rodikliai.

Sieros trūkumo sąlygomis gali kauptis azotas nitratų pavidalu. Nitratų kaupimasis augale gali užkirsti kelią kai kurių kultūrų, pavyzdžiui, rapsų, sėklų susidarymui. Todėl augalų sveikatai svarbu suderinti sieros ir azoto kiekį.

Pasėliams, tokiems kaip liucerna ar kukurūzai, iš kurių gaunamas didelis sausųjų medžiagų derlius, reikia didžiausių sieros dozių. Be to, bulvėms ir daugeliui daržovių pasėliams sieros reikia dideliais kiekiais, o vaisiai geresni, kai tręšiamos sieros turinčiomis trąšomis. Be subalansuotos sieros dietos, pasėliai, gaunantys dideles azoto trąšų dozes, gali nukentėti nuo sieros trūkumo.

Sieros šaltiniai

Laistymo vandenyje kartais gali būti daug sieros. Pavyzdžiui, kai sulfatinės sieros kiekis drėkinimo vandenyje viršija 5 milijonines dalis, nėra prielaidų sieros trūkumui atsirasti. Dauguma sieros turinčių trąšų yra sulfatai, kurių tirpumas vandenyje yra nuo vidutinio iki didelio. Svarbiausias vandenyje netirpios sieros šaltinis yra elementinė siera, kurią mikroorganizmai gali oksiduoti iki sulfatų prieš ją panaudojant augalams. Oksidacija įvyksta, kai dirvožemis yra šiltas, turi pakankamai drėgmės, aeracijos ir sieros dalelių dydžio. Elementinę sierą gerai pasisavina dirvožemis, o vėliau ir pasėliai.

Sieros šaltiniai

trąšų rūšis		tirpumas vandenyje	padidėjęs dirvožemio rūgštingumas
amonio sulfatas
amonio tiosulfatas
amonio polisulfidas
elementinė siera	bent 85
magnio sulfatas
normalus superfosfatas
kalio sulfatas
kalio tiosulfatas
siera dengtas karbamidas

Senovėje žmonės statyboms naudojo kalcio junginius. Iš esmės tai buvo kalcio karbonatas, kuris buvo uolienose, arba jo degimo produktas – kalkės. Taip pat buvo naudojamas marmuras ir tinkas. Anksčiau mokslininkai manė, kad kalkės, kurios yra kalcio oksidas, yra paprasta medžiaga. Ši klaidinga nuomonė egzistavo iki XVIII amžiaus pabaigos, kol Antoine'as Lavoisier išreiškė savo prielaidas apie šią medžiagą.

Kalkių kasyba

XIX amžiaus pradžioje anglų mokslininkas Humphrey Davy elektrolizės būdu atrado gryną kalcį. Be to, jis gavo kalcio amalgamos iš gesintų kalkių ir gyvsidabrio oksido. Tada, distiliavęs gyvsidabrį, jis gavo metalinį kalcį.

Kalcio reakcija su vandeniu yra smarki, tačiau ji nėra lydima užsidegimo. Dėl gausaus vandenilio išsiskyrimo plokštelė su kalciu judės per vandenį. Taip pat susidaro medžiaga – kalcio hidroksidas. Jei į skystį bus pridėta fenolftaleino, jis taps ryškiai raudonas, todėl Ca(OH)₂ yra bazė.

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂

Kalcio reakcija su deguonimi

Ca ir O₂ reakcija labai įdomi, tačiau eksperimento negalima atlikti namuose, nes tai labai pavojinga.

Apsvarstykite kalcio reakciją su deguonimi, būtent šios medžiagos degimą ore.

Dėmesio! Nemėginkite patys pakartoti šios patirties! rasite saugių chemijos eksperimentų, kuriuos galėsite atlikti namuose.

Kaip deguonies šaltinį paimkime kalio nitratą KNO₃. Jei kalcis buvo laikomas žibalo skystyje, tada prieš eksperimentą jį reikia nuvalyti degikliu, laikant virš liepsnos. Tada kalcis panardinamas į KNO3 miltelius. Tada kalcis su kalio nitratu turi būti dedamas į degiklio liepsną. Kalio nitratas skyla į kalio nitritą ir deguonį. Išsiskyręs deguonis uždega kalcį, o liepsna pasidaro raudona.

KNO₃ → KNO₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

Verta paminėti, kad kalcis su kai kuriais elementais reaguoja tik kaitinamas, tai yra: siera, boras, azotas ir kt.

APIBRĖŽIMAS

kalcio sulfidas- vidutinė druska, sudaryta iš stiprios bazės - kalcio hidroksido (Ca (OH) 2) ir silpnos rūgšties - vandenilio sulfido (H 2 S). Formulė yra CaS.

Molinė masė - 72g/mol. Tai balti milteliai, gerai sugeriantys drėgmę.

Kalcio sulfido hidrolizė

Hidrolizuojamas anijone. Terpės prigimtis yra šarminė. Teoriškai galimas ir antras žingsnis. Hidrolizės lygtis atrodo taip:

Pirmas lygmuo:

CaS ↔ Ca 2+ + S 2- (druskų disociacija);

S 2- + HOH ↔ HS - + OH - (anijonų hidrolizė);

Ca 2+ + S 2- + HOH ↔ HS - + Ca 2+ + OH - (lygtis jonine forma);

2CaS + 2H 2 O ↔ Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2 ↓ (molekulinė lygtis).

Antras žingsnis:

Ca (HS) 2 ↔ Ca 2+ + 2HS - (druskų disociacija);

HS - + HOH ↔H 2 S + OH - (anijonų hidrolizė);

Ca 2+ + 2HS - + HOH ↔ H 2 S + Ca 2+ + OH - (lygtis jonine forma);

Ca(HS) 2 + 2H 2 O ↔ 2H 2 S + Ca(OH) 2 ↓ (molekulinė lygtis).

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Kaitinamas kalcio sulfidas, jis suyra, todėl susidaro kalcis ir siera. Apskaičiuokite reakcijos produktų masę, jei buvo kalcinuota 70 g kalcio sulfido, turinčio 20% priemaišų.
Sprendimas	Rašome kalcio sulfido kalcinavimo reakcijos lygtį: Raskime masės dalis grynas (be priemaišų) kalcio sulfidas: ω(CaS) = 100% - ω priemaiša = 100-20 = 80% = 0,8. Raskite kalcio sulfido masę, kurioje nėra priemaišų: m(CaS) = m priemaiša (CaS)× ω(CaS) = 70×0,8 = 56g. Nustatykime kalcio sulfido, kuriame nėra priemaišų, molių skaičių (molinė masė - 72 g / mol): υ (CaS) \u003d m (CaS) / M (CaS) \u003d 56/72 \u003d 0,8 mol. Pagal lygtį υ (CaS) = υ (Ca) = υ (S) = 0,8 mol. Raskite reakcijos produktų masę. Kalcio molinė masė yra - 40 g / mol, sieros - 32 g / mol. m(Ca)= υ(Ca)×M(Ca)= 0,8×40 = 32g; m(S) = υ(S) × M(S) = 0,8 × 32 = 25,6 g.
Atsakymas	Kalcio masė yra 32 g, sieros - 25,6 g.

2 PAVYZDYS

Pratimas	Mišinys, sudarytas iš 15 g kalcio sulfato ir 12 g anglies, buvo kaitintas 900 o C temperatūroje. Dėl to susidarė kalcio sulfidas, išsiskyrė anglies monoksidas ir anglies dioksidas. Apskaičiuokite kalcio sulfido masę.
Sprendimas	Rašome kalcio sulfato ir anglies sąveikos reakcijos lygtį: CaSO 4 + 4C \u003d CaS + 2CO + CO 2. Raskite pradinių medžiagų molių skaičių. Kalcio sulfato molinė masė yra 136 g/mol, anglies – 12 g/mol. υ (CaSO 4) \u003d m (CaSO 4) / M (CaSO 4) \u003d 15/136 \u003d 0,11 mol; υ (C) \u003d m (C) / M (C) = 12/12 \u003d 1 mol. Trūksta kalcio sulfato (υ (CaSO 4))<υ(C)). Согласно уравнению реакции υ(CaSO 4)=υ(CaS) =0,11 моль. Найдем массу сульфида кальция (молярная масса – 72 г/моль): m(CaS)= υ(CaS)×M(CaS)= 0,11×72 = 7,92 g.
Atsakymas	Kalcio sulfido masė yra 7,92 g.

Kalcio atžvilgiu augalai skirstomi į tris grupes: kalciofilus, kalciofobus ir neutralias rūšis. Kalcio kiekis augaluose yra 0,5 - 1,5 % sausųjų medžiagų masės, tačiau brandžiuose kalcifilinių augalų audiniuose jis gali siekti 10 %. Antenos dalys sukaupia daugiau kalcio masės vienetui nei šaknys.

Kalcio cheminės savybės yra tokios, kad jis lengvai sudaro pakankamai stiprius ir kartu labilius kompleksus su makromolekulių deguonies junginiais. Kalcis gali jungtis prie molekulinių baltymų vietų, todėl pasikeičia konformacija, ir sudaro tiltus tarp sudėtingų lipidų ir baltymų junginių membranoje arba pektino junginių ląstelės sienelėje, užtikrindamas šių struktūrų stabilumą. Todėl atitinkamai, esant kalcio trūkumui, smarkiai padidėja membranų sklandumas, taip pat sutrinka membranų pernešimo ir bioelektrogenezės procesai, slopinamas ląstelių dalijimasis ir pailgėjimas, sustoja šaknų formavimosi procesai. Dėl kalcio trūkumo išbrinksta pektino medžiagos ir sutrinka ląstelių sienelių struktūra. Ant vaisių atsiranda nekrozė. Tuo pačiu metu lapų mentės yra sulenktos ir susuktos, lapų galiukai ir kraštai pradžioje pasidaro balti, o vėliau pajuoduoja. Šaknys, lapai ir stiebo dalys pūva ir miršta. Visų pirma, dėl kalcio trūkumo kenčia jauni meristematiniai audiniai ir šaknų sistema.

Ca 2+ jonai vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant augalų ląstelių jonų pasisavinimą. Daugelio augalams toksiškų katijonų (aliuminio, mangano, geležies ir kt.) perteklių galima neutralizuoti prisijungiant prie ląstelės sienelės ir iš jos į tirpalą išstumiant Ca 2+ jonus.

Kalcis vaidina svarbų vaidmenį ląstelių signalizacijos procesuose kaip antrasis pasiuntinys. Ca 2+ jonai turi universalų gebėjimą pravesti įvairius signalus, kurie pirmiausiai veikia ląstelę – hormonus, patogenus, šviesos, gravitacinį ir streso poveikį. Informacijos perdavimo ląstelėje Ca 2+ jonų pagalba bruožas yra banginis signalo perdavimo būdas. Ca bangos ir Ca virpesiai, prasidedantys tam tikrose ląstelių srityse, yra kalcio signalizacijos augalų organizmuose pagrindas.

Citoskeletas yra labai jautrus citozolinio kalcio kiekio pokyčiams. Lokalūs Ca 2+ jonų koncentracijos pokyčiai citoplazmoje atlieka itin svarbų vaidmenį aktino ir tarpinių gijų surinkime (ir išardyme) bei žievės mikrotubulių organizavime. Nuo kalcio priklausomas citoskeleto funkcionavimas vyksta tokiuose procesuose kaip ciklozė, žvynelių judėjimas, ląstelių dalijimasis ir polinių ląstelių augimas.

Siera yra viena iš pagrindinių maistinių medžiagų, reikalingų augalams. Jo kiekis augalų audiniuose yra palyginti mažas ir sudaro 0,2-1,0% sausos masės Siera į augalus patenka tik oksiduota - sulfato jonų pavidalu. Siera augaluose randama dviem pavidalais – oksiduota ir redukuota. Pagrindinė šaknų absorbuoto sulfato dalis per ksilemo kraujagysles nukeliauja į antžeminę augalo dalį į jaunus audinius, kur intensyviai dalyvauja medžiagų apykaitos procese. Patekęs į citoplazmą, sulfatas redukuojamas, susidarant organinių junginių sulfhidrilo grupėms (R-SH). Iš lapų sulfatas ir redukuotos sieros formos gali judėti tiek akropetiškai, tiek bazipetiškai į augančias augalo dalis ir saugojimo organus. Sėklose siera daugiausia randama organinės formos. Jaunuose lapuose sulfato dalis yra minimali ir smarkiai padidėja jiems senstant dėl ​​baltymų skilimo. Siera, kaip ir kalcis, nepajėgi pakartotinai panaudoti, todėl kaupiasi senuose augalų audiniuose.

Sulfhidrilo grupės yra aminorūgščių, lipidų, kofermento A ir kai kurių kitų junginių dalis. Sieros poreikis ypač didelis baltymų turintiems augalams, tokiems kaip ankštiniai ir kryžmažiedžiai augalai, kurie dideliais kiekiais sintetina sieros turinčius garstyčių aliejus. Tai yra aminorūgščių cisteino ir metionino dalis, kurios gali būti randamos tiek laisvos formos, tiek kaip baltymų dalis.

Viena iš pagrindinių sieros funkcijų yra susijusi su tretinės baltymų struktūros susidarymu dėl kovalentinių disulfidinių tiltelių, susidarančių tarp cisteino liekanų, ryšių. Jis yra daugelio vitaminų (lipoinės rūgšties, biotino, tiamino) dalis. Kita svarbi sieros funkcija yra išlaikyti tam tikrą ląstelės redokso potencialo vertę per grįžtamąsias transformacijas:

Nepakankamas augalų aprūpinimas siera stabdo baltymų sintezę, mažina fotosintezės intensyvumą, augimo procesų greitį. Išoriniai sieros trūkumo simptomai yra blyškūs ir pageltę lapai, kurie pirmiausia pasireiškia jauniausiuose ūgliuose.

Magnis pagal kiekį augaluose užima ketvirtą vietą po kalio, azoto ir kalcio. Aukštesniuose augaluose jo vidutinis kiekis, skaičiuojant iš sausos masės, yra 0,02 - 3,1%, dumbliuose 3,0 - 3,5%. Ypač daug jo jaunose ląstelėse, generatyviniuose organuose ir kaupiamuosiuose audiniuose. Magnio kaupimąsi augančiuose audiniuose skatina gana didelis jo mobilumas augale, todėl šį katijoną galima pakartotinai panaudoti iš senstančių organų. Tačiau magnio pakartotinio panaudojimo laipsnis yra daug mažesnis nei azoto, fosforo ir kalio, nes dalis jo sudaro oksalatus ir pektatus, kurie yra netirpūs ir negali judėti per augalą.

Sėklose didžioji dalis magnio yra fitino sudėtyje. Apie 10-15% Mg yra chlorofilo dalis. Ši magnio funkcija yra unikali ir joks kitas elementas negali jos pakeisti chlorofilo molekulėje. Magnio dalyvavimas augalo ląstelės metabolizme yra susijęs su jo gebėjimu reguliuoti daugelio fermentų darbą. Magnis yra kofaktorius beveik visiems. fermentai, katalizuojantys fosfatų grupių perdavimą, yra būtini daugelio glikolizės ir Krebso ciklo fermentų veikimui, taip pat alkoholio ir pieno rūgšties fermentacijai. Magnis, kurio koncentracija ne mažesnė kaip 0,5 mM, reikalingas ribosomų ir polisomų susidarymui, aminorūgščių aktyvavimui ir baltymų sintezei. Augalų ląstelėse padidėjus magnio koncentracijai, aktyvuojami fermentai, dalyvaujantys fosfatų apykaitoje, todėl audiniuose padidėja organinių ir neorganinių fosforo junginių formų kiekis.

Magnio badą augalai patiria daugiausia smėlinguose ir podzoliniuose dirvožemiuose. Jo trūkumas pirmiausia paveikia fosforo apykaitą ir atitinkamai augalo energiją, net jei maistinių medžiagų substrate fosfatų yra pakankamai. Magnio trūkumas taip pat slopina monosacharidų pavertimą polisacharidais ir sukelia rimtus baltymų sintezės sutrikimus. Magnio badas sukelia plastidų struktūros sutrikimą – grana sulimpa, stromos lamelės lūžta ir nesudaro vienos struktūros, vietoj jų atsiranda daug pūslelių.

Išorinis magnio trūkumo simptomas yra tarpslankstelinė chlorozė, susijusi su šviesiai žalių, o vėliau geltonų dėmių ir juostelių atsiradimu tarp žalių lapų gyslų. Lapų ašmenų kraštai taps geltoni, oranžiniai, raudoni arba tamsiai raudoni. Magnio bado požymiai pirmiausia atsiranda ant senų lapų, o po to išplinta ant jaunus lapus ir augalų organus, o lapų sritys, esančios prie kraujagyslių, ilgiau išlieka žalios.