ما هو الكالسيوم تفاعل الكالسيوم مع الأكسجين. لماذا تتزايد الحاجة إلى العناصر المتوسطة؟ الكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت للنباتات يتفاعل الكالسيوم مع الكبريت

بالنسبة للكالسيوم، تنقسم النباتات إلى ثلاث مجموعات: محبو الكالسيوم، وكاربو الكالسيوم، والأنواع المحايدة. يبلغ محتوى الكالسيوم في النباتات 0.5 - 1.5٪ من وزن المادة الجافة، ولكن في الأنسجة الناضجة للنباتات المحبة للكالسيوم يمكن أن يصل إلى 10٪. تتراكم الأجزاء الموجودة فوق الأرض كمية أكبر من الكالسيوم لكل وحدة كتلة مقارنة بالجذور.

الخصائص الكيميائية للكالسيوم تجعل من السهل تكوين مجمعات قوية إلى حد ما وفي نفس الوقت مع مركبات الأكسجين من الجزيئات الكبيرة. يمكن للكالسيوم ربط المواقع داخل الجزيئات من البروتينات، مما يؤدي إلى تغيرات في التشكل، وتشكيل جسور بين المركبات المعقدة من الدهون والبروتينات في الغشاء أو المركبات البكتيرية في جدار الخلية، مما يضمن استقرار هذه الهياكل. لذلك، وفقًا لذلك، مع نقص الكالسيوم، تزداد سيولة الغشاء بشكل حاد، وتتعطل أيضًا عمليات نقل الغشاء والكهرباء الحيوية، ويتم منع انقسام الخلايا واستطالتها، وتتوقف عمليات تكوين الجذر. يؤدي نقص الكالسيوم إلى تورم مواد البكتين وتعطيل بنية جدران الخلايا. يظهر النخر على الثمار. وفي الوقت نفسه، تصبح شفرات الأوراق منحنية وملتوية، وتتحول أطراف الأوراق وحوافها إلى اللون الأبيض في البداية، ثم تتحول إلى اللون الأسود. تتعفن الجذور والأوراق والأقسام الفردية من الجذع وتموت. يؤثر نقص الكالسيوم في المقام الأول على الأنسجة المرستيمية الشابة ونظام الجذر.

تلعب أيونات Ca 2+ دورًا مهمًا في تنظيم امتصاص الخلايا النباتية للأيونات. يمكن تحييد المحتوى الزائد للعديد من الكاتيونات السامة للنبات (الألومنيوم والمنغنيز والحديد وما إلى ذلك) عن طريق الارتباط بجدار الخلية وإزاحة أيونات Ca 2+ منه إلى المحلول.

الكالسيوم مهم في عمليات إشارات الخلية كرسول ثانوي. تتمتع أيونات Ca 2+ بقدرة عالمية على توصيل مجموعة واسعة من الإشارات التي لها تأثير أساسي على الخلية - الهرمونات ومسببات الأمراض والضوء والجاذبية وتأثيرات الإجهاد. خصوصية نقل المعلومات في الخلية باستخدام أيونات Ca 2+ هي الطريقة الموجية لنقل الإشارات. تعد موجات الكالسيوم وتذبذبات الكالسيوم، التي تبدأ في مناطق معينة من الخلايا، أساس إشارات الكالسيوم في الكائنات الحية النباتية.

الهيكل الخلوي حساس للغاية للتغيرات في محتوى الكالسيوم الخلوي. تلعب التغيرات المحلية في تركيز أيونات Ca 2+ في السيتوبلازم دورًا مهمًا للغاية في عمليات تجميع (وتفكيك) الأكتين والخيوط الوسيطة، وفي تنظيم الأنابيب الدقيقة القشرية. يحدث أداء الهيكل الخلوي المعتمد على الكالسيوم في عمليات مثل التدوير، وحركة السوط، وانقسام الخلايا، ونمو الخلايا القطبية.

الكبريت هو أحد العناصر الغذائية الأساسية الضرورية لحياة النبات. محتواه في الأنسجة النباتية صغير نسبيا ويصل إلى 0.2 - 1.0٪ على أساس الوزن الجاف، ويدخل الكبريت إلى النباتات فقط في شكل مؤكسد - في شكل أيون كبريتات. يوجد الكبريت في النباتات في شكلين - مؤكسد ومخفض. ينتقل الجزء الرئيسي من الكبريتات التي تمتصها الجذور إلى الجزء الموجود فوق سطح الأرض من النبات من خلال أوعية الخشب إلى الأنسجة الصغيرة، حيث يتم تضمينها بشكل مكثف في عملية التمثيل الغذائي. بمجرد دخولها إلى السيتوبلازم، يتم تقليل الكبريتات لتكوين مجموعات سلفهيدريل من المركبات العضوية (R-SH). من الأوراق، يمكن للكبريتات والأشكال المختزلة من الكبريت أن تتحرك بشكل أكروبيتالي وقاعدي إلى الأجزاء النامية من النبات وإلى أعضاء التخزين. يوجد الكبريت في البذور بشكل أساسي في شكل عضوي. تكون نسبة الكبريتات ضئيلة في الأوراق الصغيرة وتزداد بشكل حاد مع تقدم العمر بسبب تحلل البروتين. الكبريت، مثل الكالسيوم، غير قادر على إعادة استخدامه، وبالتالي يتراكم في الأنسجة النباتية القديمة.

مجموعات السلفهيدريل هي جزء من الأحماض الأمينية والدهون والإنزيم المساعد أ وبعض المركبات الأخرى. وتكون الحاجة إلى الكبريت مرتفعة بشكل خاص في النباتات الغنية بالبروتينات، مثل البقوليات وأفراد العائلة الصليبية، التي تقوم بتصنيع زيوت الخردل المحتوية على الكبريت بكميات كبيرة. وهو جزء من الأحماض الأمينية السيستين والميثيونين، والتي يمكن العثور عليها بشكل حر وكجزء من البروتينات.

ترتبط إحدى الوظائف الرئيسية للكبريت بتكوين البنية الثلاثية للبروتينات بسبب الروابط التساهمية لجسور ثاني كبريتيد المتكونة بين بقايا السيستين. وهو جزء من عدد من الفيتامينات (حمض ليبويك، البيوتين، الثيامين). وظيفة أخرى مهمة للكبريت هي الحفاظ على قيمة معينة من إمكانات الأكسدة والاختزال في الخلية من خلال التحولات العكسية:

عدم كفاية إمدادات النباتات التي تحتوي على الكبريت يمنع تخليق البروتين، ويقلل من شدة عملية التمثيل الضوئي ومعدل عمليات النمو. الأعراض الخارجية لنقص الكبريت هي الأوراق الشاحبة والمصفرة، والتي تظهر أولاً في البراعم الصغيرة.

يحتل المغنيسيوم المرتبة الرابعة من حيث المحتوى في النباتات بعد البوتاسيوم والنيتروجين والكالسيوم. في النباتات العليا، يبلغ متوسط ​​محتواه لكل وزن جاف 0.02 - 3.1٪، وفي الطحالب 3.0 - 3.5٪. يوجد الكثير منه بشكل خاص في الخلايا الشابة والأعضاء التوليدية وأنسجة التخزين. يتم تسهيل تراكم المغنيسيوم في الأنسجة النامية من خلال حركته العالية نسبيًا في النبات، مما يجعل من الممكن إعادة تدوير هذا الكاتيون من الأعضاء المتقادمة. ومع ذلك، فإن درجة إعادة استخدام المغنيسيوم أقل بكثير من درجة النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، حيث أن جزء منه يشكل أوكزالات وبكتات غير قابلة للذوبان ولا يمكنها التحرك في جميع أنحاء النبات.

تم العثور على معظم المغنيسيوم الموجود في البذور في فيتين. حوالي 10-15% ملغ جزء من الكلوروفيل. وظيفة المغنيسيوم فريدة من نوعها، ولا يمكن لأي عنصر آخر أن يحل محلها في جزيء الكلوروفيل. ترتبط مشاركة المغنيسيوم في عملية التمثيل الغذائي للخلايا النباتية بقدرته على تنظيم عمل عدد من الإنزيمات. المغنيسيوم هو العامل المساعد للجميع تقريبا. تعتبر الإنزيمات التي تحفز نقل مجموعات الفوسفات ضرورية لعمل العديد من إنزيمات تحلل السكر ودورة كريبس، وكذلك التخمر الكحولي وحمض اللاكتيك. مطلوب المغنيسيوم بتركيز لا يقل عن 0.5 ملم لتشكيل الريبوسومات والبوليزومات، وتنشيط الأحماض الأمينية وتخليق البروتين. مع زيادة تركيز المغنيسيوم في الخلايا النباتية، يتم تنشيط الإنزيمات المشاركة في استقلاب الفوسفات، مما يؤدي إلى زيادة محتوى الأشكال العضوية وغير العضوية من مركبات الفوسفور في الأنسجة.

تعاني النباتات من مجاعة المغنيسيوم بشكل رئيسي في التربة الرملية والبودزولية. يؤثر نقصه في المقام الأول على استقلاب الفوسفور، وبالتالي على طاقة النبات، حتى لو كان الفوسفات موجودًا بكميات كافية في الركيزة المغذية. كما يمنع نقص المغنيسيوم تحويل السكريات الأحادية إلى السكريات ويسبب اضطرابات خطيرة في عمليات تخليق البروتين. يؤدي تجويع المغنيسيوم إلى تعطيل البنية البلاستيدية - حيث تلتصق الجرانيت معًا، وتتمزق الصفائح اللحمية ولا تشكل بنية واحدة، وبدلاً من ذلك تظهر العديد من الحويصلات.

من الأعراض الخارجية لنقص المغنيسيوم هو الإصابة بالكلور بين الأوردة، والذي يرتبط بظهور بقع وخطوط ذات لون أخضر فاتح ثم أصفر بين العروق الخضراء للورقة. سوف تتحول حواف شفرات الأوراق إلى اللون الأصفر أو البرتقالي أو الأحمر أو الأحمر الداكن. تظهر علامات مجاعة المغنيسيوم أولاً على الأوراق القديمة، ثم تنتشر إلى الأوراق الصغيرة وأعضاء النبات، مع بقاء مناطق الأوراق المجاورة للأوعية خضراء لفترة أطول.

العناصر الكبرى هي العناصر التي يمكن تضمينها في تكوين النبات بنسب كاملة أو أعشار النسبة المئوية. وتشمل هذه الفوسفور والنيتروجين والكاتيونات - البوتاسيوم والكبريت والكالسيوم والمغنيسيوم، في حين أن الحديد عنصر وسيط بين العناصر الدقيقة والكبيرة.

يمتص النبات العنصر تمامًا من أملاح الأمونيوم وحمض النيتريك. وهو العنصر الغذائي الرئيسي للجذور، لأنه جزء من البروتينات الموجودة في الخلايا الحية. يحتوي جزيء البروتين على بنية معقدة، ويتم بناء البروتوبلازم منه، ويتراوح محتوى النيتروجين من 16٪ إلى 18٪. البروتوبلازم هو مادة حية تحدث فيها العملية الفسيولوجية الرئيسية، وهي التبادل التنفسي. فقط بفضل البروتوبلازم يحدث التوليف المعقد للمواد العضوية. يعد النيتروجين أيضًا أحد مكونات الحمض النووي، وهو جزء من النواة وهو أيضًا حامل للوراثة. وتتحدد الأهمية الكبرى للعنصر من خلال كون هذا العنصر الكبير جزء من الكلوروفيل الأخضر، وتعتمد عملية التمثيل الضوئي على هذه الصبغة، كما أنه جزء من بعض الإنزيمات التي تنظم التفاعلات الأيضية وعدد من الفيتامينات المختلفة. يمكن العثور على كميات صغيرة من النيتروجين في البيئات غير العضوية. مع نقص الضوء أو التغذية الزائدة بالنيتروجين، يمكن أن تتراكم النترات في عصارة الخلية.

يتم تحويل معظم أشكال النيتروجين في النبات إلى مركبات الأمونيا، والتي عند تفاعلها مع الأحماض العضوية تشكل أميدات الأسباراجين والأحماض الأمينية والجلوتامين. في أغلب الأحيان لا يتراكم نيتروجين الأمونيا بكميات كبيرة في النبات. لا يمكن ملاحظة ذلك إلا عندما يكون هناك كمية غير كافية من الكربوهيدرات، في ظل هذه الظروف، فإن المصنع غير قادر على معالجته إلى مواد غير ضارة - الجلوتامين والأسباراجين. يمكن أن تسبب زيادة الأمونيا في الأنسجة تلفًا مباشرًا للأنسجة. يجب أن يؤخذ هذا الظرف في الاعتبار عند زراعة النباتات في الشتاء في الدفيئة. يمكن أن تؤدي نسبة عالية من نيتروجين الأمونيا في الركيزة المغذية والإضاءة غير الكافية إلى تقليل عملية التمثيل الضوئي ويمكن أن تؤدي أيضًا إلى تلف حمة الأوراق بسبب ارتفاع نسبة الأمونيا.

تحتاج نباتات الخضروات إلى النيتروجين طوال موسم النمو لأنها تقوم دائمًا ببناء أجزاء جديدة. مع نقص النيتروجين، يبدأ النبات في النمو بشكل سيء. لا تتشكل براعم جديدة، وحجم الأوراق يتناقص. إذا كان النيتروجين مفقودًا من الأوراق القديمة، يتم تدمير الكلوروفيل الموجود فيها، مما يتسبب في تحول الأوراق إلى اللون الأخضر الشاحب، ثم تتحول إلى اللون الأصفر وتموت. أثناء المجاعة الحادة، تصبح الطبقات الوسطى من الأوراق صفراء، والجزء العلوي أخضر شاحب. ويمكن التعامل مع هذه الظاهرة بسهولة. للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى إضافة ملح النترات إلى المغذيات، بحيث تصبح الأوراق بعد 5 أو 6 أيام ذات لون أخضر داكن ويستمر النبات في تكوين براعم جديدة.

يمكن للنبات أن يمتص هذا العنصر فقط في شكله المؤكسد - أنيون SO4. في هذا النبات، يتم اختزال كتلة كبيرة من أنيون الكبريتات إلى مجموعات -S-S- و-SH. في مثل هذه المجموعات، الكبريت جزء من البروتينات والأحماض الأمينية. العنصر هو جزء من بعض الإنزيمات، وأيضا الإنزيمات المشاركة في عملية التنفس. وبالتالي، فإن مركبات الكبريت تؤثر بقوة على عمليات التمثيل الغذائي وإنتاج الطاقة.

يوجد الكبريت أيضًا في عصارة الخلية كأيون كبريتات. عندما تتحلل المركبات المحتوية على الكبريت، بمشاركة الأكسجين، يتأكسد الكبريت إلى كبريتات. إذا مات الجذر بسبب نقص الأكسجين، فإن المركبات التي تحتوي على الكبريت تتحلل إلى كبريتيد الهيدروجين، وهو سام للجذور الحية. وهذا أحد أسباب موت نظام الجذر بأكمله بسبب نقص الأكسجين وغمره. إذا كان هناك نقص في الكبريت، فتمامًا كما هو الحال مع النيتروجين، يتم حل الكلوروفيل، لكن أوراق الطبقات العليا هي أول من يعاني من نقص الكبريت.

يتم امتصاص هذا العنصر فقط في شكل مؤكسد بمساعدة أملاح أحماض الفوسفوريك. ويوجد العنصر أيضًا في البروتينات (المعقدة) - البروتينات النووية، وهي أهم المواد المكونة للبلازما والنواة. يعد الفوسفور أيضًا جزءًا من المواد الشبيهة بالدهون والفوسفاتيدات، والتي تلعب دورًا حاسمًا في تكوين أسطح الأغشية في الخلايا وتشكل جزءًا من بعض الإنزيمات والمركبات النشطة الأخرى. يلعب العنصر دورًا مهمًا في التنفس الهوائي وتحلل السكر. تتراكم الطاقة المنطلقة خلال هذه العمليات على شكل روابط فوسفاتية، وتُستخدم لاحقًا في تخليق العديد من المواد.

ويشارك الفوسفور أيضًا في عملية التمثيل الضوئي. في النبات، لا يمكن اختزال حمض الفوسفوريك، بل يمكن أن يرتبط فقط بمواد عضوية أخرى، مكونًا استرات الفوسفور. يوجد الفوسفور بكميات كبيرة في البيئة الطبيعية، ويتراكم في عصارة الخلايا بمساعدة الأملاح المعدنية التي تعتبر مخزناً احتياطياً للفسفور. خصائص التخزين المؤقت لأملاح حمض الفوسفوريك قادرة على تنظيم الحموضة في الخلية، والحفاظ على مستوى مناسب. العنصر ضروري جدا لنمو النبات. إذا كان النبات يفتقر في البداية إلى الفوسفور، ثم بعد التغذية بأملاح الفوسفور، فقد يعاني النبات من زيادة إمدادات هذا العنصر واضطراب في استقلاب النيتروجين بسبب ذلك. لذلك من المهم جدًا توفير ظروف جيدة لتغذية الفوسفور طوال دورة حياة النبات بأكملها.

يمتص النبات الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم من أملاح مختلفة (قابلة للذوبان) وليس لأنيوناتها تأثير سام. يمكن الوصول إليها عندما تكون في شكل ممتص، أي مرتبطة ببعض المواد غير القابلة للذوبان التي لها خصائص حمضية. عند دخولهما إلى النبات، لا يخضع الكالسيوم والبوتاسيوم لتحولات كيميائية، لكنهما ضروريان للتغذية. ولا يمكن استبدالها بعناصر أخرى، كما لا يمكن استبدال الكبريت أو النيتروجين أو الفوسفور.

الدور الرئيسي للمغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيومهو أنه عندما يتم امتصاصها على جزيئات البروتوبلازم الغروية، فإنها تشكل قوى إلكتروستاتيكية خاصة حولها. تلعب هذه القوى دورًا مهمًا في تكوين بنية المادة الحية، والتي بدونها لا يمكن أن يحدث تخليق المواد الخلوية ولا النشاط المشترك للإنزيمات المختلفة. في هذه الحالة، تحتفظ الأيونات بعدد معين من جزيئات الماء حولها، ولهذا السبب يكون الحجم الإجمالي للأيونات مختلفًا. كما أن القوى التي تثبت الأيون مباشرة على سطح الجسيم الغروي ليست متساوية أيضًا. ومن الجدير بالذكر أن أيون الكالسيوم له حجم أصغر - فهو قادر على الالتصاق بالسطح الغرواني بقوة أكبر. يمتلك أيون البوتاسيوم الحجم الأكبر، ولهذا السبب فهو قادر على تكوين روابط امتصاص أقل قوة، ويمكن لأيون الكالسيوم أن يحل محله. احتل أيون المغنيسيوم موقعًا متوسطًا. نظرًا لأنه أثناء عملية الامتزاز، تحاول الأيونات الاحتفاظ بقشرة الماء، فهي تحدد قوة الاحتفاظ بالماء والمحتوى المائي للغرويات. إذا كان هناك البوتاسيوم، فإن قوة الاحتفاظ بالماء في الأنسجة تزداد، ومع الكالسيوم تنخفض. مما سبق يترتب على ذلك أنه في إنشاء الهياكل الداخلية، فإن الشيء المهم هو نسبة الكاتيونات المختلفة، وليس محتواها المطلق.

في النباتات، يحتوي العنصر بكميات أكبر من الكاتيونات الأخرى، وخاصة في الأجزاء النباتية. غالبا ما توجد في عصارة الخلية. يوجد أيضًا الكثير منه في الخلايا الشابة الغنية بالبروتوبلازم وكمية كبيرة من البوتاسيوم في الحالة الممتزة. العنصر قادر على التأثير على غرويات البلازما، فهو يسيل البروتوبلازم (يزيد من محبته للماء). يعد البوتاسيوم أيضًا محفزًا للعديد من العمليات الاصطناعية: فهو عادةً ما يحفز تخليق المواد البسيطة ذات الجزيئات العالية، مما يعزز تكوين النشا والبروتينات والسكروز والدهون. إذا لوحظ ذلك، فإن نقص البوتاسيوم قد يعطل عمليات التصنيع، وسوف تبدأ الأحماض الأمينية والجلوكوز ومنتجات التحلل الأخرى في التراكم في النبات. إذا كان هناك نقص في البوتاسيوم، يتم تشكيل فتيل هامشي على أوراق الطبقة السفلى - وذلك عندما تموت حواف نصل الورقة، وبعد ذلك تكتسب الأوراق شكل قبة وتتشكل عليها بقع بنية اللون. يرتبط النخر أو البقع البنية بتكوين سم الجثث في أنسجة النبات وانتهاك استقلاب النيتروجين.

يجب أن يتم توفير العنصر للمصنع خلال دورة حياته الكاملة. تم العثور على جزء كبير من هذا العنصر في عصارة الخلية. لا يشارك هذا الكالسيوم بشكل كبير في عمليات التمثيل الغذائي، فهو يساعد على تحييد الأحماض الزائدة ذات الطبيعة العضوية. الجزء الآخر من الكالسيوم موجود في البلازما - هنا يعمل الكالسيوم كمضاد للبوتاسيوم، فهو يعمل في الاتجاه المعاكس مقارنة بالبوتاسيوم، أي. يزيد من اللزوجة ويقلل من الخصائص المحبة للماء لغرويات البلازما. لكي تتم العمليات بشكل طبيعي، فإن نسبة الكالسيوم والبوتاسيوم مباشرة في البلازما مهمة، لأن هذه النسبة تحدد الخصائص الغروية للبلازما. ويوجد الكالسيوم في المادة النووية ولذلك فهو مهم جداً في عملية انقسام الخلايا. كما أنه يلعب دوراً هاماً في تكوين أغشية الخلايا المختلفة، وله الدور الأكبر في تكوين جدران الشعيرات الجذرية، حيث يدخل على شكل بكتات. إذا غاب الكالسيوم في الركيزة المغذية، فإن نقاط نمو الجذر والأجزاء الهوائية تتأثر بسرعة البرق، وذلك بسبب عدم نقل الكالسيوم من الأجزاء القديمة إلى الأجزاء الصغيرة. تصبح الجذور لزجة، ويستمر نموها بشكل غير طبيعي أو يتوقف تمامًا. عندما تزرع في ثقافة اصطناعية باستخدام ماء الصنبور، فإن غياب الكالسيوم أمر نادر الحدوث.

يصل العنصر إلى النبات بنسبة أقل من الكالسيوم أو البوتاسيوم. ومع ذلك، فإن دوره مهم جدًا، لأن العنصر جزء من الكلوروفيل (1/10 من إجمالي المغنيسيوم الموجود في الخلية موجود في الكلوروفيل). العنصر ضروري للغاية للكائنات الحية الخالية من الكلوروفيل، ولا ينتهي دوره بعمليات التمثيل الضوئي. يعد المغنيسيوم عنصرًا مهمًا ضروريًا لعملية التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي، حيث يحفز العنصر العديد من روابط الفوسفات المختلفة وينقلها. وبما أن روابط الفوسفات، الغنية بالطاقة، تشارك في العديد من عمليات التصنيع، فإنها ببساطة لا تستطيع الاستمرار بدون هذا العنصر. إذا كان هناك نقص في المغنيسيوم، يتم تدمير جزيئات الكلوروفيل، ولكن تبقى عروق الأوراق خضراء، وتصبح مناطق الأنسجة الموجودة بين العروق شاحبة. وهذا ما يسمى بالكلور المتقطع، وهو شائع جدًا عندما يعاني النبات من نقص في المغنيسيوم.

يتم امتصاص العنصر من قبل النبات بمساعدة مركبات عضوية معقدة وكذلك على شكل أملاح (قابلة للذوبان). إجمالي محتوى الحديد في النبات صغير (أجزاء من المائة في المائة). في الأنسجة النباتية، يتم تمثيل الحديد عن طريق المركبات العضوية. ومن الجدير أيضًا معرفة أن أيون الحديد يمكن أن ينتقل بحرية من الشكل الحديدي إلى الشكل الأكسيدي، أو العكس. ونتيجة لذلك، كونه موجودًا في إنزيمات مختلفة، يشارك الحديد في عمليات الأكسدة والاختزال. يعتبر العنصر أيضًا جزءًا من إنزيمات التنفس (السيتوكروم، وما إلى ذلك).

لا يوجد حديد في الكلوروفيل، لكنه يشارك في تكوينه. إذا كان هناك نقص في الحديد، فقد يتطور الإصابة بالكلور - مع هذا المرض، لا يتشكل الكلوروفيل، وتصبح الأوراق صفراء. ونظرًا لقلة حركة الحديد في الأوراق القديمة، فلا يمكن نقله إلى الأوراق الحديثة. لذلك، يبدأ التسمم بالكلور عادة بأوراق شابة.

إذا كان هناك نقص في الحديد، فإن عملية التمثيل الضوئي تخضع أيضًا للتغيير - حيث يتباطأ نمو النبات. لمنع الإصابة بالكلور، تحتاج إلى إضافة الحديد إلى الركيزة المغذية في موعد لا يتجاوز 5 أيام بعد ظهور هذا المرض، إذا قمت بذلك لاحقًا، فإن احتمالية الشفاء منخفضة جدًا.

تعريف

كبريتيد الكالسيوم– ملح متوسط ​​يتكون من قاعدة قوية – هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2) وحمض ضعيف – كبريتيد الهيدروجين (H2S). الصيغة - CaS.

الكتلة المولية – 72 جم / مول. إنه مسحوق أبيض يمتص الرطوبة جيدًا.

التحلل المائي لكبريتيد الكالسيوم

يتحلل في الأنيون. طبيعة البيئة قلوية. ومن الناحية النظرية، فإن المرحلة الثانية ممكنة. معادلة التحلل المائي هي كما يلي:

المرحلة الأولى:

CaS ↔ Ca 2+ + S 2- (تفكك الملح)؛

S 2- + HOH ↔ HS - + OH - (التحلل المائي عند الأنيون)؛

Ca 2+ + S 2- + HOH ↔ HS - + Ca 2+ + OH - (معادلة في الصورة الأيونية)؛

2CaS + 2H 2 O ↔ Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2 ↓ (معادلة في الصورة الجزيئية).

المرحلة الثانية:

Ca(HS) 2 ↔ Ca 2+ +2HS - (تفكك الملح)؛

HS - + HOH ↔H 2 S + OH - (التحلل المائي عند الأنيون)؛

Ca 2+ + 2HS - + HOH ↔ H 2 S + Ca 2+ + OH - (معادلة في الصورة الأيونية)؛

Ca(HS) 2 + 2H 2 O ↔ 2H 2 S + Ca(OH) 2 ↓ (معادلة في الشكل الجزيئي).

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

ومع زيادة الغلة، تزداد أهمية تزويد الحقول بكميات كافية من كل عنصر من العناصر الغذائية الأساسية السبعة عشر. على وجه الخصوص، وبسبب عدد من العوامل، زادت الحاجة إلى الكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت. وفي هذا الصدد نقدم توصيات من الاستشاريين الأمريكيين بشأن إضافة العناصر المتوسطة.

تطبيق الأسمدة التي لا تحتوي على العناصر المتوسطة.عادةً ما يتم التسميد باستخدام الأسمدة التي لا تحتوي على المغنيسيوم أو الكبريت: فوسفات ثنائي الأمونيوم أو اليوريا أو نترات الأمونيوم أو النيتروجين أو الفوسفور أو كلوريد البوتاسيوم. وبسبب هذا يحدث نقص في الكبريت أو المغنيسيوم. هذه الأسمدة، وكذلك فوسفات أحادي الأمونيوم والأمونيا اللامائية، لا تحتوي على أي كالسيوم أو مغنيسيوم أو كبريت. من بين جميع الأسمدة الشائعة، يحتوي السوبر فوسفات الثلاثي فقط على 14% كالسيوم ولا يحتوي على مغنيسيوم أو كبريت على الإطلاق.

نمو العائد.على مدى العقد الماضي، زادت العائدات بشكل ملحوظ. تستخدم الذرة، التي تنتج 12.5 طن/هكتار، 70 كجم/هكتار من المغنيسيوم و37 كجم/هكتار من الكبريت. للمقارنة: بإنتاجية 7.5 طن/هكتار، تتم إزالة المغنيسيوم 33 كجم/هكتار، والكبريت - 22 كجم/هكتار.

التقليل من استخدام المبيدات المحتوية على الكبريت.في السابق، كان بإمكان المزارعين الاعتماد على المبيدات الحشرية ومبيدات الفطريات للحصول على مصادر الكبريت. والآن تم استبدال العديد من هذه المبيدات بمنتجات لا تحتوي على الكبريت.

الحد من الانبعاثات في الغلاف الجوي.وتحد الولايات المتحدة من الانبعاثات الصادرة عن الأفران المعدنية ومحطات الطاقة. قامت العديد من البلدان الأخرى بتخفيض انبعاثات الكبريت الناتجة عن احتراق الغاز في المراجل المنزلية والصناعية. بالإضافة إلى ذلك، في السيارات الحديثة، تمتص المحولات الحفازة الكبريت، الذي تم إطلاقه مسبقًا في الغلاف الجوي مع العادم. كل هذه العوامل قللت من عودة الكبريت إلى التربة مع هطول الأمطار.

إزالة العناصر المتوسطة مع الحصاد، كجم/هك

الكالسيوم

لا يتم إيلاء اهتمام كاف للكالسيوم عند وضع خطط التسميد للعديد من المحاصيل عالية الإنتاجية ومحاصيل الفاكهة. الاستثناء هو الطماطم والفول السوداني، والتي تتطلب تغذية جيدة بالكالسيوم عند النمو.

وفي التربة، يحل الكالسيوم محل أيونات الهيدروجين الموجودة على سطح جزيئات التربة عند إضافة الجير لتقليل الحموضة. وهو ضروري للكائنات الحية الدقيقة التي تحول مخلفات المحاصيل إلى مواد عضوية، وتطلق العناصر الغذائية، وتحسن بنية التربة وقدرتها على الاحتفاظ بالمياه. يساعد الكالسيوم البكتيريا العقدية المثبتة للنيتروجين على العمل.

وظائف الكالسيوم في النبات:

يساعد الكالسيوم، إلى جانب المغنيسيوم والبوتاسيوم، على تحييد الأحماض العضوية المتكونة نتيجة التمثيل الغذائي الخلوي في النباتات؛

يحسن امتصاص العناصر الغذائية الأخرى عن طريق الجذور ونقلها عن طريق النبات؛

ينشط عدداً من أنظمة الإنزيمات التي تنظم نمو النبات؛

يساعد على تحويل نترات النيتروجين إلى أشكال ضرورية لتكوين البروتينات.

ضروري لتشكيل جدران الخلايا والانقسام الطبيعي للخلايا.

يحسن مقاومة الأمراض.

نقص الكالسيوم

يحدث نقص الكالسيوم غالبًا في التربة الحمضية والرملية بسبب الترشيح بواسطة الأمطار أو مياه الري. وهذا ليس نموذجيًا بالنسبة للتربة التي تمت فيها إضافة كمية كافية من الجير لتحسين مستويات الأس الهيدروجيني. مع زيادة حموضة التربة، يصبح نمو النبات أكثر صعوبة بسبب زيادة تركيزات العناصر السامة - الألومنيوم و/أو المنغنيز، ولكن ليس بسبب نقص الكالسيوم. يعد اختبار التربة والتجويف المناسب أفضل طريقة لتجنب مثل هذه المشكلات.

يمكن تجنب نقص الكالسيوم عن طريق اختبار التربة بانتظام وضبط الحموضة عن طريق تطبيق الجرعات المثلى من الجير. من الضروري الالتزام بتطبيق متوازن للكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم. هناك عداء بين هذه العناصر: جرعة زائدة من أحدهما تؤدي إلى نقص أو تحييد الآخر. بالإضافة إلى ذلك، يجب إضافة الكالسيوم ليس بهذه الطريقة فحسب، بل في مراحل معينة لضمان وظائف معينة للنبات.

مصادر الكالسيوم

يوفر التجيير الجيد الكالسيوم بشكل فعال لمعظم المحاصيل. يعتبر الجير الكالسي عالي الجودة فعالاً عند الحاجة إلى تعديل الرقم الهيدروجيني. عند ملاحظة نقص المغنيسيوم أيضًا، يمكن إضافة الحجر الجيري الدولوميت أو الحجر الجيري الكالسي مع مصدر المغنيسيوم مثل كبريتات البوتاسيوم والمغنيسيوم. الجبس (كبريتات الكالسيوم) هو مصدر للكالسيوم عند مستوى الرقم الهيدروجيني المناسب.

المصادر الرئيسية للكالسيوم

المغنيسيوم

تحتاج النباتات إلى الطاقة لتنمو. يحتاج القمح والمحاصيل الأخرى إلى المغنيسيوم لدعم عملية التمثيل الضوئي. يعد المغنيسيوم مكونًا أساسيًا في جزيئات الكلوروفيل: يحتوي كل جزيء على 6.7% مغنيسيوم.

يعمل المغنيسيوم أيضًا كناقل للفوسفور في النبات. وهذا ضروري لانقسام الخلايا وتكوين البروتين. إن امتصاص الفوسفور مستحيل بدون المغنيسيوم، والعكس صحيح. وبالتالي، فإن المغنيسيوم ضروري لاستقلاب الفوسفات، وتنفس النبات، وتفعيل عدد من أنظمة الإنزيمات.

المغنيسيوم في التربة

تحتوي القشرة الأرضية على 1.9% من المغنسيوم، بشكل رئيسي على شكل معادن تحتوي على المغنسيوم. ومع التجوية التدريجية لهذه المعادن، يصبح بعض المغنيسيوم متاحًا للنباتات. يتم استنفاد أو استنفاد احتياطيات المغنيسيوم المتوفرة في التربة في بعض الأماكن بسبب الترشيح والامتصاص بواسطة النباتات والتفاعلات الأيضية الكيميائية.

غالبًا ما يعتمد توفر المغنيسيوم للنباتات على درجة حموضة التربة. أظهرت الأبحاث أن توفر المغنيسيوم للنباتات ينخفض ​​عند قيم الرقم الهيدروجيني المنخفضة. في التربة الحمضية ذات الرقم الهيدروجيني أقل من 5.8، يؤثر الهيدروجين والألومنيوم الزائد على توافر المغنيسيوم وامتصاص النباتات له. عند درجة الحموضة العالية (أعلى من 7.4)، يمكن أن يتداخل الكالسيوم الزائد مع امتصاص النباتات للمغنيسيوم.

التربة الرملية ذات القدرة المنخفضة على تبادل الكاتيونات لديها قدرة منخفضة على إمداد النباتات بالمغنيسيوم. يمكن أن يؤدي استخدام الجير الذي يحتوي على نسبة عالية من الكالسيوم إلى تفاقم نقص المغنيسيوم عن طريق تنشيط نمو النبات وزيادة الحاجة إلى المغنيسيوم. يمكن أن تؤدي معدلات الاستخدام العالية للأمونيوم والبوتاسيوم إلى الإخلال بالتوازن الغذائي بسبب تأثير المنافسة الأيونية. الحد الذي يعتبر أدناه محتوى المغنيسيوم القابل للتبديل منخفضًا ويكون استخدام المغنيسيوم مبررًا هو 25-50 جزءًا في المليون أو 55-110 كجم/هكتار.

بالنسبة للتربة التي لديها قدرة تبادل كاتيونية أكبر من 5 ملي مكافئ لكل 100 جرام، يجب الحفاظ على نسبة الكالسيوم إلى المغنيسيوم في التربة عند حوالي 10: 1. بالنسبة للتربة الرملية ذات قدرة تبادل الكاتيون 5 ملي مكافئ أو أقل، يجب أن تكون نسبة الكالسيوم إلى المغنيسيوم يجب الحفاظ عليها عند المستوى 5:1 تقريبًا.

كيفية تعويض نقص المغنيسيوم

إذا كشف تحليل الأوراق عن نقص المغنيسيوم في النبات النامي، فيمكن تعويض ذلك عن طريق توفير المغنيسيوم في شكل قابل للذوبان مع مياه الأمطار أو مياه الري. وهذا يجعل المغنيسيوم متاحًا لنظام الجذر وتمتصه النباتات. ويمكن أيضًا تطبيق جرعات صغيرة من المغنيسيوم من خلال الورقة لتصحيح محتوى هذا العنصر أو منع نقصه. لكن من الأفضل إضافة المغنيسيوم إلى التربة قبل البذر أو قبل بدء النمو النشط للمحصول.

مصادر المغنيسيوم

الكبريت

الكبريت في التربة

مصدر الكبريت للنباتات في التربة هو المواد العضوية والمعادن، ولكنها في كثير من الأحيان لا تكون كافية أو تكون في شكل لا يمكن الوصول إليه من قبل المحاصيل ذات الإنتاجية العالية. يرتبط معظم الكبريت الموجود في التربة بالمواد العضوية ولا يكون متاحًا للنباتات حتى يتم تحويله إلى شكل كبريتات بواسطة بكتيريا التربة. وتسمى هذه العملية التمعدن.

الكبريتات متحركة في التربة مثل النيتروجين في شكل نترات، وفي بعض أنواع التربة يمكن غسلها من منطقة الجذر عن طريق هطول الأمطار الغزيرة أو الري. يمكن أن تعود الكبريتات إلى سطح التربة مع تبخر الماء، باستثناء التربة الرملية أو التربة الخشنة التي تنكسر فيها المسام الشعرية. إن حركة كبريتات الكبريتات تجعل من الصعب قياس محتواها في اختبارات التربة واستخدام هذه الاختبارات للتنبؤ بمتطلبات تطبيق الكبريت.

يوجد الكبريت في جزيئات التربة الطينية بدرجة أكبر من نترات النيتروجين. يمكن للأمطار الغزيرة في أوائل الربيع أن تغسل الكبريت من الطبقة العليا من التربة وتربطه في الطبقة السفلية إذا كانت الطبقة العليا رملية والطبقة السفلية طينية. ولذلك فإن المحاصيل التي تنمو في مثل هذه التربة قد تظهر عليها أعراض نقص الكبريت في وقت مبكر من موسم النمو، ولكن مع تغلغل الجذور في الطبقات السفلى من التربة، قد يتم حل هذا النقص. في التربة الرملية في جميع أنحاء القطاع بأكمله، مع طبقة طينية قليلة أو معدومة، سوف تستجيب المحاصيل جيدًا لإضافة الكبريت.

الكبريت في النباتات

الكبريت جزء من كل خلية حية وهو ضروري لتخليق بعض الأحماض الأمينية (السيستين والميثيونين) والبروتينات. الكبريت مهم أيضًا لعملية التمثيل الضوئي وصلابة المحاصيل في فصل الشتاء. بالإضافة إلى ذلك فإن الكبريت مهم لعملية تحويل نترات النتروجين إلى أحماض أمينية.

نقص الكبريت

عند التحليل البصري، غالبًا ما يتم الخلط بين نقص الكبريت ونقص النيتروجين. وفي كلتا الحالتين هناك تأخر في نمو النبات، يصاحبه اصفرار عام للأوراق. الكبريت الموجود في النبات غير متحرك ولا ينتقل من الأوراق القديمة إلى الأوراق الصغيرة. في حالة نقص الكبريت، غالبًا ما تتحول الأوراق الصغيرة إلى اللون الأصفر أولاً، بينما في حالة نقص النيتروجين، تتحول الأوراق القديمة إلى اللون الأصفر. إذا لم يكن النقص شديدًا جدًا، فقد لا تكون أعراضه واضحة بصريًا.

الطريقة الأكثر موثوقية لتشخيص نقص الكبريت هي اختبار عينات النبات لمستويات الكبريت والنيتروجين. يتراوح محتوى الكبريت الطبيعي في الأنسجة النباتية لمعظم المحاصيل من 0.2 إلى 0.5٪. المستوى الأمثل للنسبة بين النيتروجين والكبريت هو من 7: 1 إلى 15: 1. إذا تجاوزت النسبة الحدود المذكورة أعلاه، فقد يشير ذلك إلى نقص الكبريت، ولكن للحصول على تشخيص دقيق، ينبغي النظر في هذا المؤشر بالتزامن مع المؤشرات المطلقة لمحتوى النيتروجين والكبريت.

في ظل ظروف نقص الكبريت، يمكن أن يتراكم النيتروجين في شكل نترات. تراكم النترات في النبات يمكن أن يمنع تكوين البذور في بعض المحاصيل مثل الكانولا. ولذلك، فإن موازنة محتوى الكبريت مع محتوى النيتروجين أمر مهم لصحة النبات.

تتطلب المحاصيل مثل البرسيم أو الذرة، التي تنتج عوائد عالية من المادة الجافة، جرعات قصوى من الكبريت. كما أن البطاطس والعديد من محاصيل الخضروات تحتاج إلى الكبريت بكميات كبيرة وتؤتي ثمارها بشكل أفضل عند استخدام الأسمدة المحتوية على الكبريت. وبدون اتباع نظام غذائي متوازن للكبريت، فإن المحاصيل التي تتلقى جرعات عالية من الأسمدة النيتروجينية قد تعاني من نقص الكبريت.

مصادر الكبريت

في بعض الأحيان يمكن أن تحتوي مياه الري على كميات كبيرة من الكبريت. على سبيل المثال، عندما يزيد محتوى الكبريت في مياه الري عن 5 أجزاء في المليون، فلا توجد شروط مسبقة لنقص الكبريت. معظم الأسمدة المحتوية على الكبريت هي كبريتات، والتي لديها درجة متوسطة إلى عالية من الذوبان في الماء. أهم مصدر للكبريت غير القابل للذوبان في الماء هو الكبريت العنصري، والذي يمكن أكسدته إلى كبريتات بواسطة الكائنات الحية الدقيقة قبل استخدامه من قبل النباتات. تحدث الأكسدة عندما تكون التربة دافئة، ولديها ما يكفي من الرطوبة والتهوية وحجم جزيئات الكبريت. يتم امتصاص عنصر الكبريت جيدًا بواسطة التربة ومن ثم بواسطة المحاصيل.

مصادر الكبريت

في العصور القديمة، استخدم الناس مركبات الكالسيوم في البناء. كانت في الأساس عبارة عن كربونات الكالسيوم الموجودة في الصخور، أو نتاج حرقها - الجير. كما تم استخدام الرخام والجص. في السابق، كان العلماء يعتقدون أن الجير، وهو أكسيد الكالسيوم، مادة بسيطة. وظل هذا المفهوم الخاطئ موجودًا حتى نهاية القرن الثامن عشر، حتى أعرب أنطوان لافوازييه عن افتراضاته حول هذه المادة.

وفي بداية القرن التاسع عشر، اكتشف العالم الإنجليزي همفري ديفي الكالسيوم في صورته النقية باستخدام التحليل الكهربائي. علاوة على ذلك، حصل على ملغم الكالسيوم من الجير المطفأ وأكسيد الزئبق. وبعد ذلك، وبعد تقطير الزئبق، حصل على الكالسيوم المعدني.

يحدث تفاعل الكالسيوم مع الماء بعنف، لكنه لا يصاحبه حريق. بسبب الإطلاق الوفير للهيدروجين، ستتحرك صفيحة الكالسيوم عبر الماء. تتشكل أيضًا مادة - هيدروكسيد الكالسيوم. إذا تمت إضافة الفينول فثالين إلى سائل، فسوف يتحول إلى لون قرمزي ساطع - وبالتالي فإن Ca(OH)₂ هو قاعدة.

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂

تفاعل الكالسيوم مع الأكسجين

إن تفاعل Ca وO₂ مثير للاهتمام للغاية، لكن لا يمكن إجراء التجربة في المنزل، لأنه خطير للغاية.

دعونا نفكر في تفاعل الكالسيوم مع الأكسجين، أي احتراق هذه المادة في الهواء.

انتباه! لا تحاول تكرار هذه التجربة بنفسك!ستجد تجارب كيميائية آمنة يمكنك القيام بها في المنزل.

لنأخذ نترات البوتاسيوم KNO₃ كمصدر للأكسجين. إذا تم تخزين الكالسيوم في سائل الكيروسين، قبل التجربة، يجب تنظيفه باستخدام الموقد، وعقده فوق اللهب. بعد ذلك، يتم غمس الكالسيوم في مسحوق KNO₃. ثم يجب وضع الكالسيوم مع نترات البوتاسيوم في لهب الموقد. يحدث تفاعل تحلل نترات البوتاسيوم إلى نتريت البوتاسيوم والأكسجين. يشعل الأكسجين المنطلق الكالسيوم، ويتحول اللهب إلى اللون الأحمر.

كنو₃ → كنو₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

ومن الجدير بالذكر أن الكالسيوم يتفاعل مع بعض العناصر فقط عند تسخينها، ومنها: الكبريت، والبورون، والنيتروجين وغيرها.