Diagnostikk av planteernæring ved kjemisk analyse. Metoder for å studere planteorganismer
Siden botanikk studerer ganske mange forskjellige aspekter ved organisasjonen og funksjonen planteorganismer, så brukes et annet sett med forskningsmetoder i hvert enkelt tilfelle. Botanikk bruker både generelle metoder (observasjon, sammenligning, analyse, eksperiment, generalisering) og mange
spesielle metoder (biokjemiske og cytokjemiske, lys (konvensjonell, fasekontrast, interferens, polarisering, fluorescerende, ultrafiolett) og elektron (overføring, skanning) mikroskopimetoder, cellekulturmetoder, mikroskopisk kirurgi, molekylærbiologiske metoder, genetiske metoder, elektrofysiologiske metoder, fryse- og flismetoder, biokronologiske metoder, biometriske metoder, matematisk modellering, statistiske metoder).
Spesielle metoder tar hensyn til egenskapene til et bestemt nivå av organisering av planteverdenen. For å studere de lavere nivåene i en organisasjon, brukes forskjellige biokjemiske metoder, metoder for kvalitativ og kvantitativ kjemisk analyse. For å studere celler brukes ulike cytologiske metoder, spesielt elektronmikroskopimetoder. For å studere vev og den indre strukturen til organer, brukes metoder for lysmikroskopi, mikroskopisk kirurgi og selektiv farging. For å studere floraen på populasjons-art og biokenotisk nivå, brukes ulike genetiske, geobotaniske og økologiske forskningsmetoder. I plantetaksonomien er en viktig plass okkupert av metoder som komparative morfologiske, paleontologiske, historiske og cytogenetiske.
Assimilering av materiale fra ulike grener av botanikk er det teoretiske grunnlaget for opplæring av fremtidige spesialister innen landbrukskjemi og jordvitenskap. På grunn av det uløselige forholdet mellom planteorganismen og dens miljø, morfologiske egenskaper og intern struktur Planter bestemmes i stor grad av jordens egenskaper. Samtidig avhenger retningen og intensiteten til fysiologiske og biokjemiske prosesser også av den kjemiske sammensetningen av jorda og dens andre egenskaper, som til syvende og sist bestemmer veksten av plantebiomasse og produktiviteten til avlingsproduksjonen som en industri som helhet. Derfor gjør botanisk kunnskap det mulig å underbygge behovet og dosen av å tilføre ulike stoffer i jorda og påvirke avlingen av kulturplanter. Faktisk er enhver påvirkning på jorda med sikte på å øke produktiviteten til kultiverte og ville planter basert på data innhentet i forskjellige deler av botanikken. Metoder for biologisk kontroll av plantevekst og utvikling er nesten utelukkende basert på botanisk morfologi og embryologi.
I sin tur grønnsaksverden fungerer som en viktig faktor i jorddannelsen og bestemmer mange jordegenskaper. Hver type vegetasjon er preget av visse typer jord, og disse mønstrene brukes med hell til jordkartlegging. Plantearter og deres individuelle systematiske grupper kan fungere som pålitelige fytoindikatorer for matforhold (jord). Indikator geobotanikk gir jordforskere og agrokjemikere en av de viktige metodene for å vurdere jordkvalitet, deres fysisk-kjemiske og kjemiske egenskaper,
Botanikk er det teoretiske grunnlaget for agrokjemi, så vel som anvendte områder som plantedyrking og skogbruk. For tiden er rundt 2 tusen plantearter introdusert i dyrking, men bare en liten del av dem er mye dyrket. Mange ville floraarter kan bli svært lovende avlinger i fremtiden. Botanikk underbygger muligheten og gjennomførbarheten av landbruksutvikling av naturlige territorier, utfører gjenvinningstiltak for å øke produktiviteten til naturlige plantegrupper, spesielt enger og skog, og fremmer utvikling og rasjonell bruk av planteressurser på land, ferskvannsforekomster og verdenshavet.
For spesialister innen agrokjemi og jordvitenskap er botanikk det grunnleggende grunnlaget som lar dem forstå essensen av jorddannende prosesser dypere, se avhengigheten av visse jordegenskaper på egenskapene til vegetasjonsdekket og forstå behovene av kulturplanter for spesifikke næringsstoffer.
Tilbake på begynnelsen av 1500-tallet. en viktig sannhet er etablert: medisinske egenskaper hver plante bestemmes av dens kjemisk oppbygning , dvs. tilstedeværelsen i den av visse stoffer som har en viss effekt på menneskekroppen. Som et resultat av analysen av en rekke fakta, var det mulig å identifisere visse farmakologiske egenskaper og spekteret av terapeutisk virkning av mange grupper av kjemiske forbindelser kalt aktive ingredienser. De viktigste av dem er alkaloider, hjerteglykosider, triterpenglykosider (saponiner), flavonoider (og andre fenoliske forbindelser), kumariner, kinoner, xangoner, sesquiterpenlaktoner, lignaner, aminosyrer, polysakkarider og noen andre forbindelser. Av de 70 gruppene av for tiden kjente naturlige forbindelser, er vi ofte bare interessert i noen få grupper som har biologisk aktivitet. Dette begrenser våre valg og øker dermed søket etter de naturlige kjemikaliene vi trenger. For eksempel, antiviral aktivitet har bare noen grupper av flavonoider, xantoner, alkaloider, terpenoider og alkoholer; antitumor- noen alkaloider, cyanider, triterpenketoner, diterpenoider, polysakkarider, fenolforbindelser osv. Polyfenoliske forbindelser er karakterisert ved hypotensiv, krampeløsende, antiulcus, koleretisk og bakteriedrepende aktivitet. Mange klasser av kjemiske forbindelser og individuelle kjemiske substanser har et strengt definert og ganske begrenset spekter av medisinsk og biologisk aktivitet. Andre, vanligvis svært brede klasser, for eksempel alkaloider, har et veldig bredt, variert spekter av handling. Slike forbindelser fortjener omfattende medisinske og biologiske studier, og først og fremst i områdene av interesse for oss, anbefales. Fremskritt innen analytisk kjemi har gjort det mulig å utvikle enkle og raske metoder (ekspressmetoder) for å identifisere klassene (gruppene) av kjemiske forbindelser og enkeltkjemikalier vi trenger. Som et resultat av dette ble metoden for massekjemiske analyser, ellers kalt kjemisk screening (fra engelsk ord sikting - sikting, sortering gjennom en sil). Det praktiseres ofte å søke etter ønskede kjemiske forbindelser ved å analysere alle plantene i området som studeres.
Kjemisk screeningmetode
Den kjemiske screeningsmetoden, kombinert med data om bruken av planten i empirisk medisin og tatt i betraktning dens systematiske posisjon, gir de mest effektive resultatene. Erfaring tyder på at nesten alle planter som brukes i empirisk medisin inneholder klasser av biologisk aktive forbindelser kjent for oss. Derfor bør søket etter stoffene vi trenger, først og fremst, målrettet utføres blant planter som på en eller annen måte har vist sin farmakologiske eller kjemoterapeutiske aktivitet. Ekspressmetode kan kombineres med det foreløpige utvalget av lovende arter, varianter og populasjoner som et resultat av deres organoleptiske vurdering og analyse av etnobotaniske data, som indirekte indikerer tilstedeværelsen av stoffer av interesse for oss i planten. En lignende seleksjonsmetode ble mye brukt av akademiker N.I. Vavilov ved vurdering av kvaliteten på utgangsmaterialet til forskjellige nyttige planter, involvert i seleksjon og genetisk forskning. I løpet av de første femårsplanene ble søk etter nye gummiholdige planter utført i floraen i USSR på denne måten.
For første gang i stor skala kjemisk screeningsmetode når du leter etter nye medisinske planter Lederen for de sentralasiatiske ekspedisjonene til All-Union Scientific Research Chemical and Pharmaceutical Institute (VNIHFI) P. S. Massagetov begynte å bruke den. En undersøkelse av mer enn 1400 plantearter tillot akademiker A.P. Orekhov og hans studenter å beskrive rundt 100 nye alkaloider innen 19G0 og organisere produksjonen i USSR av de som er nødvendige for medisinske formål og kontroll av landbruksskadedyr. Institute of Chemistry of Plant Substances ved Academy of Sciences of the Uzbek SSR undersøkte rundt 4000 plantearter, identifiserte 415 alkaloider og etablerte strukturen til 206 av dem for første gang. VILR-ekspedisjoner undersøkte 1 498 plantearter i Kaukasus, 1 026 arter i Fjernøsten og mange planter Sentral Asia, Sibir, Europeisk del av USSR. Bare på Langt øst 417 alkaloidbærende planter ble oppdaget, inkludert Securinega subbusk, som inneholder en ny alkaloid securinin - et strykninlignende middel. Ved slutten av 1967 hadde 4349 alkaloider blitt beskrevet og strukturert over hele verden. Den neste fasen av søket er dyptgående, omfattende vurdering av farmakologisk, kjemoterapeutisk og antitumoraktivitet isolerte enkeltstoffer eller totale preparater som inneholder dem. Det bør bemerkes at i landet som helhet og globalt kjemisk forskning er betydelig foran mulighetene for dyp medisinsk og biologisk testing av nye kjemiske forbindelser identifisert i planter. Foreløpig er strukturen til 12 000 individuelle forbindelser isolert fra planter etablert; dessverre har mange av dem ennå ikke blitt utsatt for biomedisinske studier. Av alle klassene av kjemiske forbindelser er alkaloider selvfølgelig av størst betydning; 100 av dem anbefales som viktige medisinske legemidler, for eksempel atropin, berberin, kodein, kokain, koffein, morfin, papaverin, pilokarpin, platyfyllin, reserpin, salsolin, securenin, stryknin, kinin, cytisin, efedrin, etc. De fleste av disse legemidler innhentes som et resultat av søk basert på kjemisk screening. Den ensidige utviklingen av denne metoden er imidlertid alarmerende, i mange institutter og laboratorier er den redusert til leting etter kun alkaloidholdige planter.Vi må ikke glemme at i tillegg til alkaloider er nye biologisk aktive plantestoffer tilhørende bl.a. andre klasser av kjemiske forbindelser oppdages hvert år. Hvis strukturen til bare 2669 naturlige forbindelser fra planter som ikke var relatert til alkaloider før 1956 var kjent, ble det funnet ytterligere 1754 individuelle organiske stoffer i planter i løpet av de neste 5 årene (1957-1961). Nå når antallet kjemiske stoffer med etablert struktur 7.000, som sammen med alkaloider utgjør over 12.000 plantestoffer. Kjemisk screening går sakte ut av "alkaloidperioden". Av de 70 gruppene og klassene av plantestoffer som for tiden er kjent (Karrer et. al., 1977), utføres den kun i 10 klasser av forbindelser, fordi det ikke finnes noen pålitelige og raske ekspressmetoder for å bestemme tilstedeværelsen av andre forbindelser i planten materialer. Involvering i kjemisk screening av nye klasser av biologisk aktive forbindelser er en viktig reserve for å øke tempoet og effektiviteten i letingen etter nye medikamenter fra planter. Det er svært viktig å utvikle metoder for raskt å søke etter individuelle kjemiske stoffer, for eksempel berberin, rutin, askorbinsyre, morfin, cytisin osv. Sekundære forbindelser, eller såkalte substanser av spesifikk biosyntese, er av størst interesse når man skal lage nye terapeutiske legemidler. Mange av dem har et bredt spekter av biologiske aktiviteter. For eksempel er alkaloider godkjent for bruk i medisinsk praksis som analeptika, analgetika, beroligende midler, hypotensive, slimløsende midler, koleretiske, krampeløsende, uterin, tonic sentral. nervesystemet og adrenalinlignende stoffer. Flavonoider er i stand til å styrke kapillærveggene, redusere tonen i glatt tarmmuskulatur, stimulere gallesekresjon, øke leverens nøytraliserende funksjon, noen av dem har krampeløsende, kardiotoniske og antitumoreffekter. Mange polyfenoliske forbindelser brukes som hypotensive, antispasmodiske, antiulcus, koleretiske og antibakterielle midler. Antitumoraktivitet er observert i cyanider (for eksempel inneholdt i ferskenfrø, etc.), triterpenketoner, diterpenoider, polysakkarider, alkaloider, fenoler og andre forbindelser. Flere og flere medikamenter lages fra hjerteglykosider, aminosyrer, alkoholer og kumariner. polysakkarider, aldehyder, sesquiterpenlaktoner, steroidforbindelser. Ofte er kjemiske stoffer som har vært kjent i lang tid funnet for medisinsk bruk, men først nylig klarte de å oppdage en eller annen biomedisinsk aktivitet og utvikle en rasjonell metode for å tilberede legemidler. Kjemisk screening lar ikke bare identifisere nye lovende objekter for studier, men også: - identifisere korrelasjoner mellom den systematiske posisjonen til planten, dens kjemiske sammensetning og medisinsk og biologisk aktivitet;
- å finne ut de geografiske og miljømessige faktorene som fremmer eller hindrer akkumulering av visse aktive stoffer i planter;
- bestemme betydningen biologisk aktive stoffer for plantene som produserer dem;
- identifisere kjemiske raser i planter som arvelig skiller seg fra hverandre i nærvær av visse aktive stoffer.
Forskning av planteorganer
Ulike planteorganer er ofte forskjellige ikke bare i det kvantitative innholdet av aktive stoffer, men også i deres kvalitative sammensetning. For eksempel finnes alkaloidet sinomenine bare i gresset til den Dauriske månespermen, og cytisin finnes bare i fruktene til Thermopsis lanceolata, og er fraværende i de overjordiske delene til slutten av blomstringen av plantene, mens i Thermopsis alternata , cytisin finnes i store mengder i de overjordiske delene under alle faser av planteutviklingen. Det er derfor, for å få et fullstendig bilde av den kjemiske sammensetningen til hver plante, er det nødvendig å analysere minst fire av dens organer: underjordiske (røtter, jordstengler, løker, knoller), blader og stilker (i urter, blader) er alltid rikere på aktive stoffer enn stilker), blomster (eller blomsterstander) ), frukt og frø. I trær og busker aktive ingredienser akkumuleres ofte i barken av stilker (og røtter), og noen ganger bare i skudd, noen deler av blomsten, frukt og frø.
Den kjemiske sammensetningen til hvert planteorgan varierer også betydelig i ulike faser av dets utvikling. Maksimalt innhold av enkelte stoffer er observert i spirende fase, andre - i full blomstringsfase, tredje - under frukting etc. For eksempel er alkaloidet triacanthin inneholdt i betydelige mengder bare i de blomstrende bladene av honninggresshopper, mens det i andre utviklingsfaser er praktisk talt fraværende i alle organer av denne planten. Dermed er det lett å beregne det for å identifisere for eksempel bare full liste alkaloidbærende planter av floraen i USSR, som teller rundt 20 000 arter, er det nødvendig å foreta minst 160 000 analyser (20 000 arter X 4 organer X 2 utviklingsfaser), noe som vil kreve omtrent 8 000 dagers arbeid av 1 laboratorieanalytiker . Omtrent samme mengde tid må brukes for å bestemme tilstedeværelsen eller fraværet av flavonoider, kumariner, hjerteglykosider, tanniner, polysakkarider, triterpenglykosider og hver annen klasse av kjemiske forbindelser i alle planter i USSR-floraen, hvis analyser utføres uten foreløpig utrangering av planter av en eller annen grunn. I tillegg kan identiske organer i samme fase av planteutviklingen i en region ha de nødvendige aktive stoffene, men i en annen region kanskje ikke ha dem. I tillegg til geografiske og miljømessige faktorer (påvirkning av temperatur, fuktighet, isolasjon, etc.), kan tilstedeværelsen av spesielle kjemiske raser i en gitt plante, helt umulig å skille av morfologiske egenskaper, påvirke dette. Alt dette kompliserer oppgaven i stor grad og, ser det ut til, gjør utsiktene til å fullføre den foreløpige kjemiske vurderingen av floraen i Sovjetunionen, og spesielt hele kloden, svært fjerntliggende. Kunnskap om visse mønstre kan imidlertid forenkle dette arbeidet betydelig. For det første er det slett ikke nødvendig å undersøke alle organer i alle utviklingsfaser. Det er nok å analysere hvert organ i den optimale fasen, når det inneholder den største mengden av teststoffet. For eksempel har tidligere studier fastslått at blader og stengler er rikest på alkaloider i spirefasen, bark - under vårens saftstrøm og blomster - under full blomstringsfase. Frukt og frø kan imidlertid inneholde forskjellige alkaloider og i forskjellige mengder i moden og umoden tilstand, og derfor bør de om mulig undersøkes to ganger. Kunnskap om disse mønstrene forenkler i stor grad arbeidet med den foreløpige kjemiske vurderingen av planter. Fullstendig undersøkelse av alle typer- en effektiv metode, men fortsatt fungerer den blindt! Er det mulig, uten engang å utføre den enkleste kjemiske analyse, å skille grupper av planter som antagelig inneholder en eller annen klasse av kjemiske forbindelser fra de som åpenbart ikke inneholder disse stoffene? Med andre ord, er det mulig å bestemme den kjemiske sammensetningen til planter med øye? Som vil bli diskutert i neste del av brosjyren vår, i generell disposisjon Vi kan svare positivt på dette spørsmålet. Kjemisk analyse av planter for i fjor har fått anerkjennelse og bred distribusjon i mange land i verden som en metode for å studere planteernæring i felt og som en metode for å bestemme plantens behov for gjødsel. Fordelen med denne metoden er det veldefinerte forholdet mellom planteanalyseindikatorer og effektiviteten til tilsvarende gjødsel. For analyse tas ikke hele planten, men en spesifikk del, vanligvis et blad eller bladstilk. Denne metoden kalles bladdiagnostikk.[...]
Kjemisk analyse av planter utføres for å bestemme mengden næringsstoffer som tilføres dem, som man kan bedømme behovet for å bruke gjødsel (Neubauer, Magnitsky-metoder, etc.), bestemme indikatorer for ernærings- og fôrkvaliteten til produktene (bestemmelse av stivelse, sukker, protein, vitaminer, etc.) p) og for å løse ulike problemer med planteernæring og metabolisme.[...]
I dette forsøket ble plantene gjødslet med merket nitrogen 24 dager etter fremveksten. Ammoniumsulfat med en tredobbelt anrikning av N15-isotopen ved en dose på 0,24 g N per kar ble brukt som toppdressing. Siden det merkede ammoniumsulfatet påført som gjødsel ble fortynnet i jorda med vanlig ammoniumsulfat, påført før såing og ikke helt brukt av plantene, var den faktiske anrikningen av ammoniumsulfat i substratet noe lavere, ca. 2,5. Av tabell 1, som inneholder avlingsdata og resultatene av kjemisk analyse av planter, følger det at når plantene ble eksponert for merket nitrogen fra 6 til 72 timer, holdt vekten av plantene seg praktisk talt på samme nivå og kun 120 timer etter påføring. nitrogengjødsling var det merkbart økt.[...]
Til nå har kjemisk taksonomi ikke vært i stand til å dele planter inn i store taksonomiske grupper på grunnlag av noen kjemisk forbindelse eller gruppe av forbindelser. Kjemisk taksonomi kommer fra kjemisk analyse av planter. Hovedoppmerksomheten har så langt vært gitt til europeiske planter og planter i den tempererte sonen, men systematisk forskning på tropiske planter har vært utilstrekkelig. Det siste tiåret har imidlertid hovedsakelig biokjemisk systematikk blitt stadig viktigere, nemlig av to grunner. En av dem er bekvemmeligheten av å bruke raske, enkle og svært reproduserbare kjemiske analytiske metoder for å studere sammensetningen av planter (disse metodene inkluderer for eksempel kromatografi og elektroforese), den andre er den enkle å identifisere organiske forbindelser i planter; begge disse faktorene bidro til løsningen av taksonomiske problemer.[...]
Når vi diskuterte resultatene av kjemisk analyse av planter, påpekte vi at det ut fra disse dataene var umulig å etablere noen mønstre i endringen i innholdet av lagringsproteiner i planter ved ulike høstingstidspunkter. Resultatene av isotopanalyse indikerer tvert imot en sterk fornyelse av nitrogen i disse proteinene 48 og 96 timer etter gjødsling med merket nitrogen. Dette tvinger oss til å innrømme at faktisk lagringsproteiner, så vel som konstitusjonelle, var gjenstand for til kontinuerlige endringer i plantekroppen. Og hvis nitrogenisotopsammensetningen av lagringsproteiner ikke endret seg i den første perioden etter høsting, så er ikke dette grunnlag for å trekke en konklusjon om deres kjente stabilitet i disse forsøksperioder.[... ]
Samtidige kjemiske analyser av planter viste det Total proteinnitrogen, både i dette og i andre lignende forsøk, over så korte tidsperioder, endret seg praktisk talt ikke i det hele tatt eller endret seg med en relativt ubetydelig mengde (innen 5-10%). Dette indikerer at hos planter, i tillegg til dannelsen av en ny mengde protein, blir proteinet som allerede finnes i planten stadig fornyet. Proteinmolekyler i plantekroppen har således en relativt kort levetid. De blir kontinuerlig ødelagt og gjenskapt i prosessen med intensiv plantemetabolisme.[...]
Disse metodene for å diagnostisere ernæring ved hjelp av kjemisk analyse av planter er basert på å bestemme bruttoinnholdet av hovednæringsstoffene i blader. Utvalgte planteprøver tørkes og males. Deretter, under laboratorieforhold, foraskes en prøve av plantemateriale, etterfulgt av bestemmelse av bruttoinnholdet av N, P2O5, KgO > CaO, MgO og andre næringsstoffer. Mengden fuktighet bestemmes i en parallell prøve. [...]
Tabell 10 viser avlingsdata og kjemiske analysedata for planter for begge forsøksseriene.[...]
I alle disse forsøkene ble det imidlertid analysert gjennomsnittlige planteprøver, slik det gjøres ved konvensjonelle bestemmelser av i hvilken grad planter tar opp fosfor fra gjødsel. Den eneste forskjellen var at mengden fosfor som plantene tok fra gjødselen ikke ble bestemt av forskjellen mellom fosforinnholdet i kontroll- og forsøksplantene, men av direkte måling av mengden merket fosfor som kom inn i planten fra gjødselen. . Samtidige kjemiske analyser av planter for fosforinnhold i disse forsøkene gjorde det mulig å bestemme hvor stor andel av det totale fosforinnholdet i planten som sto for gjødselfosfor (merket) og fosfor tatt fra jorda (umerket).
Ved å bestemme behovet for planter for gjødsel, sammen med agrokjemiske jordforsøk, felt- og vegetasjonsforsøk, mikrobiologiske og andre metoder, begynte plantediagnostiske metoder å bli stadig mer brukt.
For tiden er følgende metoder for plantediagnostikk mye brukt: 1) kjemisk analyse av planter, 2) visuell diagnostikk og 3) injeksjon og sprøyting. Kjemisk analyse av planter er den vanligste metoden for å diagnostisere behovet for gjødselpåføring.
Kjemisk diagnostikk er representert av tre typer: 1) bladdiagnostikk, 2) vevsdiagnostikk og 3) raske (ekspressive) metoder for planteanalyse.
De viktige stadiene av plantediagnostikk ved bruk av kjemisk analyse er: 1) å ta en planteprøve for analyse; 2) å ta hensyn til de medfølgende betingelsene for plantevekst; 3) kjemisk analyse av planter; 4) bearbeiding av analytiske data og konklusjon om planters behov for gjødsel.
Ta en planteprøve for analyse. Når du velger planter for analyse, bør du sørge for at de valgte plantene samsvarer med den gjennomsnittlige tilstanden til plantene i et gitt område av feltet. Hvis avlingen er homogen, kan du begrense deg til en prøve; hvis det er flekker på bedre utviklede eller omvendt dårligere utviklede planter, tas det en separat prøve fra hver av disse flekkene for å fastslå årsaken til plantens endrede tilstand. Næringsinnholdet i velutviklede planter kan i dette tilfellet brukes som en indikator på normal sammensetning av en gitt planteart.
Når du utfører analyser, er det nødvendig å forene teknikken for å ta og forberede en prøve: ta identiske deler av planten i henhold til nivå, posisjon på planten og fysiologisk alder.
Valg av plantedel for analyse avhenger av metoden kjemisk diagnostikk. For å få pålitelige data er det nødvendig å ta prøver fra minst ti anlegg.
I trevekster er det, på grunn av egenskapene til deres aldersrelaterte endringer, noe vanskeligere å ta planteprøver enn i åkervekster. Det anbefales å utføre forskning i følgende aldersperioder: frøplanter, frøplanter, unge og fruktbærende planter. Blader, bladstilker, knopper, skudd eller andre organer bør tas fra den øvre tredjedelen av skuddene fra midtsonen av kronen av trær eller busker av samme alder og kvalitet, og overholder samme rekkefølge, nemlig: enten bare fra frukt eller bare fra ikke-fruktgivende skudd, eller fra skudd med nåværende vekst, eller blader utsatt for direkte sollys eller diffust lys. Alle disse punktene må tas i betraktning, siden de alle påvirker den kjemiske sammensetningen av bladene. Det bemerkes at den beste korrelasjonen mellom bladets kjemiske sammensetning og fruktutbyttet oppnås dersom prøven tas fra et blad i aksen som det utvikler seg en blomsterknopp.
På hvilket stadium av planteutviklingen bør det tas prøver for analyse? Hvis vi har i tankene å oppnå den beste korrelasjonen med innhøstingen, så viser det seg å analysere planter i blomstrings- eller modningsfasen å være det beste. Dermed mener Lundegård, Kolarzhik og andre forskere at en slik fase for alle planter blomstrer, siden hovedvekstprosessene i dette øyeblikket er avsluttet og økningen i massen ikke vil "fortynne" prosentandelen av stoffer.
For å løse problemet med hvordan du endrer plantenæring for å sikre dannelsen beste høsting, er det nødvendig å analysere planter i mer tidlige perioder utvikling og ikke bare en gang, men flere ganger (tre eller fire), som starter med utseendet til ett eller to blader.
Tidspunkt for prøvetaking. Jeg begrep: for vårkorn (hvete, havre, mais) - i trebladsfasen, dvs. før begynnelsen av differensiering av det rudimentære øret eller panikken; for lin - begynnelsen av "sildebenet"; for poteter, belgfrukter, bomull og andre - fasen av fire til fem ekte blader, dvs. før spirende; for sukkerroer - fasen av tre ekte blader.
II term: for vårkorn - i fasen av fem blader, dvs. i oppstartsfasen; for rødbeter - i utvidelsesfasen av det sjette bladet; for alle andre - ved dannelsen av de første små grønne knoppene, dvs. helt i begynnelsen av spiren.
III term: i blomstringsfasen; for rødbeter - når du bretter ut det åttende eller niende bladet.
IV term: i fasen av melkeaktig modenhet av frø; for rødbeter - en uke før høsting.
U treaktige planter og bærplanter, tas det prøver i følgende faser av avlingsdannelsen: a) før blomstring, dvs. i begynnelsen av sterk vekst, b) blomstring, dvs. i perioden med sterk vekst og fysiologisk utfelling av eggstokkene, c) fruktdannelse , d) modning og høsting og e) perioden med høstløvfall.
Når man setter tidspunktet for å ta en planteprøve, er det også nødvendig å ta hensyn til i hvilken vekst- og utviklingsperiode kritiske ernæringsnivåer oppstår. Begrepet "kritiske nivåer" refererer til de laveste konsentrasjonene av næringsstoffer i planter i løpet av en kritisk periode av deres utvikling, det vil si konsentrasjoner under hvilke plantens tilstand forverres og utbyttet synker. Den optimale sammensetningen av en plante forstås som innholdet av næringsstoffer i den i kritiske faser av dens utvikling, noe som sikrer et høyt utbytte.
Verdiene for kritiske nivåer og optimal sammensetning er gitt for noen avlinger nedenfor. Prøver tas i alle tilfeller til samme tid på dagen, fortrinnsvis om morgenen (kl. 8-9), for å unngå endringer i sammensetningen av planter på grunn av det daglige kostholdet.
Tar hensyn til medfølgende forhold. Det er ikke alltid riktig å bedømme tilstrekkeligheten eller utilstrekkeligheten av plantenæring med visse elementer kun basert på kjemiske analysedata. Det er mange fakta kjent når mangel på ett eller flere næringsstoffer, en forsinkelse i fotosyntesen eller et brudd på vann, termiske og andre vitale regimer kan forårsake akkumulering av et eller annet element i planten, som ikke i noe tilfelle skal karakterisere tilstrekkeligheten av dette grunnstoffet i næringsmediet (jord). For å unngå mulige feil og unøyaktigheter i konklusjoner, er det nødvendig å sammenligne dataene fra den kjemiske analysen av planter med en rekke andre indikatorer: med vekt, vekst og utviklingshastighet for planter på prøvetakingstidspunktet og med den endelige høstingen , med visuelle diagnostiske tegn, med egenskapene til landbruksteknologi, med jordas agrokjemiske egenskaper, med værforhold og en rekke andre indikatorer som påvirker planteernæring. Derfor er en av de viktigste betingelsene for vellykket bruk av plantediagnostikk den mest detaljerte regnskapet av alle disse indikatorene for deres påfølgende sammenligning med hverandre og med analysedata.
Bruttoanalyse utføres enten på blader av en bestemt posisjon på planten, eller i hele luftdelen, eller i andre indikatororganer.
Diagnostikk av grov analyse blader - modne, ferdigvoksende, men aktivt fungerende, ble kalt "bladdiagnostikk". Det ble foreslått av de franske forskerne Lagatu og Mom og støttet av Lundegaard. For tiden er denne typen kjemisk diagnostikk mye brukt både i utlandet og i vårt land, spesielt for planter i røttene hvor nitrater er nesten fullstendig redusert, og derfor er det umulig å kontrollere nitrogenernæring i de overjordiske delene ved å bruke denne formen (eple). tre og andre avfalls- og steinfrukter). , bartrær, rike på tanniner, løke, etc.).
Ved bulkanalyser av blader eller andre deler av planter, brukes konvensjonelle metoder for asking av organisk materiale for å bestemme N, P, K, Ca, Mg, S og andre elementer i det. Oftere utføres bestemmelsen i to prøver: i den ene bestemmes nitrogen i henhold til Kjeldahl, i den andre bestemmes de resterende elementene etter våt, halvtørr eller tørr asking. For våt asking brukes enten sterk H2SO4 med katalysatorer, eller i en blanding med HNO3, eller HClO4, eller H2O2. Ved tørraske er nøye temperaturkontroll nødvendig, siden forbrenning ved temperaturer over 500 °C kan føre til tap av P, S og andre elementer.
På initiativ fra Frankrike ble det i 1959 organisert en interinstitusjonell komité for studiet av kjemiske bladdiagnostiske teknikker, bestående av 13 franske, 5 belgiske, 1 nederlandske, 2 spanske, 1 italienske og 1 portugisiske institutt. I 25 laboratorier ved disse instituttene ble det utført kjemiske analyser på de samme prøvene av blader fra 13 avlinger (åker og hage) for bruttoinnhold av N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu og Zn. Dette tillot komiteen, etter matematisk bearbeiding av dataene, å anbefale metoder for å innhente standard bladprøver og gi standardmetoder for deres kjemiske analyse for å kontrollere nøyaktigheten av slike analyser for bladdiagnostikk.
Det anbefales å aske bladprøver som følger: for å bestemme total nitrogen i henhold til Kjeldahl, aske med H2SO4 (spesifikk vekt 1,84), med katalysatorer K2SO4 + CuSO4 og selen. For å bestemme andre elementer, brukes tørr asking av prøven i en platinabeholder med gradvis (over 2 timer) oppvarming av muffelen til 450 ° C; Etter avkjøling i muffelen i 2 timer, løses asken i 2-3 ml vann + 1 ml HCl (spesifikk vekt 1,19). Fordamp på komfyren til den første dampen kommer. Tilsett vann og filtrer i en 100 cm3 målekolbe. Filterkaken foraskes ved 550°C (maksimalt), 5 ml flussyre tilsettes. Tørk på en kokeplate ved en temperatur som ikke overstiger 250°C. Etter avkjøling, tilsett 1 ml av samme HCl og filtrer igjen i samme kolbe, skyll med varmt vann. Filtratet, brakt til 100 ml med vann, brukes til analyse av innholdet av makro- og mikroelementer.
Det er ganske stor variasjon i metodene for asking av planteprøver, som hovedsakelig er forskjellige i plantetyper - rike på fett eller silisium, etc., og i oppgavene med å bestemme visse elementer. En ganske detaljert beskrivelse av teknikken for å bruke disse tørre askemetodene ble gitt av den polske forskeren Novosilsky. De ga også beskrivelser på ulike måter våtaske ved bruk av visse oksidasjonsmidler: H2SO4, HClO4, HNO3 eller H2O2 i en eller annen kombinasjon avhengig av elementene som bestemmes.
For å fremskynde analysen, men ikke på bekostning av nøyaktigheten, søkes det etter en metode for asking av en planteprøve som gjør det mulig å bestemme flere elementer i en prøve. V.V. Pinevich brukte asking av H2SO4 for å bestemme N og P i en prøve og tilsatte deretter 30% H2O2 (sjekker det for fravær av P). Dette prinsippet om asking, med noen forbedringer, har funnet bred anvendelse i mange laboratorier i Russland.
En annen mye brukt metode for sur asking av en prøve for å bestemme flere elementer i den samtidig ble foreslått av K.E. Ginzburg, G.M. Shcheglova og E.A. Wulfius og er basert på bruk av en blanding av H2SO4 (spesifikk vekt 1,84) og HClO4 (60%) i forholdet 10: 1, og blandingen av syrer er pre-prepared for hele batchen av det analyserte materialet.
Hvis det er nødvendig å bestemme svovel i planter, er de beskrevne askemetodene ikke egnet, siden de inkluderer svovelsyre.
P.X. Aydinyan og hans kolleger foreslo å brenne en planteprøve for å bestemme svovelen i den, blande den med Berthollet-salt og ren sand. Metoden til V.I. Kuznetsov og hans kolleger er en litt revidert Schöniger-metode. Prinsippet for metoden er rask asking av prøven i en kolbe fylt med oksygen, etterfulgt av titrering av de resulterende sulfatene med en løsning av bariumklorid med en nitromase-metallindikator for barium. For å sikre større nøyaktighet og reproduserbarhet av analyseresultater, anbefaler vi å føre den resulterende løsningen gjennom en kolonne med en ionebytterharpiks i H+-form for å frigjøre løsningen fra kationer. Den således oppnådde sulfatløsningen bør fordampes på en kokeplate til et volum på 7-10 ml og titreres ved avkjøling.
Novosilsky, som påpeker de store tapene av svovel under tørr asking, gir oppskrifter for asking av planter for disse analysene. Forfatteren anser metoden for asking i henhold til Butters and Chenery med salpetersyre som en av de enkleste og raskeste.
Bestemmelse av innholdet av hvert element i en prøve som er asket på en eller annen måte, utføres ved hjelp av en rekke metoder: kolorimetrisk, kompleksometrisk, spektrofotometrisk, nøytronaktivering, ved bruk av autoanalysatorer, etc.
