Metody studia rostlinných organismů. Hodnota botanických znalostí pro přípravu specialistů v agrochemii a pedologii. Analýza rostlin, biogeocenologie (manuál) Chemické výzkumné metody v rostlinách

FEDERÁLNÍ AGENTURA PRO VZDĚLÁVÁNÍ

STÁTNÍ UNIVERZITA VORONEŽ

INFORMAČNÍ A ANALYTICKÁ PODPORA ENVIRONMENTÁLNÍCH AKTIVIT V ZEMĚDĚLSTVÍ

Vzdělávací a metodická příručka pro vysoké školy

Sestavil: L.I. Brekhova L.D. Stakhurlova D.I. Shcheglov A.I. Gromovik

VORONĚŽ - 2009

Schváleno Vědeckou a metodickou radou Fakulty biologie a půdy - Protokol č. 10 ze dne 4. června 2009

Recenzent doktor biologických věd, profesor L.A. Yablonsky

Učební pomůcka byla připravena na Katedře pedologie a půdního managementu Fakulty biologie a půdy Voroněžské státní univerzity.

Pro specializaci: 020701 - Půdověda

Nedostatek nebo nadbytek jakéhokoli chemického prvku způsobuje narušení normálního průběhu biochemických a fyziologických procesů v rostlinách, což v konečném důsledku mění výnos a kvalitu plodin. Proto definice chemické složení rostlin a ukazatelů kvality produktů umožňuje identifikovat nepříznivé podmínky prostředí pro růst kulturní i přirozené vegetace. V tomto ohledu je chemická analýza rostlinného materiálu nedílnou součástí činností ochrany životního prostředí.

Pro studenty 4. a 5. ročníků oborů "Biogeocenologie", "Analýza rostlin" a "Ochrana životního prostředí v zemědělství" byla zpracována praktická příručka o informační a analytické podpoře činností ochrany životního prostředí v zemědělství. půdní katedra Fakulty biologie a půdy VSU.

METODA ODBĚRU VZORKŮ ROSTLIN A JEJICH PŘÍPRAVY K ANALÝZE

Odebírání vzorků rostlin je velmi zásadním momentem pro efektivitu diagnostiky výživy rostlin a hodnocení dostupnosti půdních zdrojů pro ně.

Celá plocha studované plodiny je vizuálně rozdělena do několika sekcí v závislosti na její velikosti a stavu rostlin. Pokud jsou při výsevu identifikovány oblasti se zjevně horšími rostlinami, pak se tyto oblasti vyznačí v mapě pole, zjišťuje se, zda špatný stav rostlin je důsledkem entoly nebo fytochoroby, lokálního zhoršení vlastností půdy nebo jiného růstu podmínky. Pokud všechny tyto faktory nevysvětlují důvody špatného stavu rostlin, pak lze předpokládat, že je narušena jejich výživa. To je ověřeno diagnostickými metodami rostlin. Vezměte si pro-

z lokalit s nejhoršími a nejlepšími rostlinami a půdou pod nimi a pomocí jejich rozborů zjišťují příčiny chátrání rostlin a úroveň jejich výživy.

Pokud není výsev stejnoměrný z hlediska stavu rostlin, pak při odběru vzorků je třeba zajistit, aby vzorky odpovídaly průměrnému stavu rostlin v daném úseku pole. Rostliny s kořeny jsou odebrány z každého vybraného pole podél dvou diagonál. Používají se: a) k zohlednění přírůstku hmotnosti a průběhu tvorby orgánů - budoucí struktury plodiny a b) k chemické diagnostice.

V raných fázích (se dvěma nebo třemi listy) by měl vzorek obsahovat alespoň 100 rostlin na 1 ha. Později u obilnin, lnu, pohanky, hrášku a dalších - minimálně 25 - 30 rostlin na 1 ha. U velkých rostlin (dospělá kukuřice, zelí atd.) se spodní zdravé listy odebírají minimálně z 50 rostlin. Pro zohlednění akumulace po fázích a odstranění plodinou se do analýzy vezme celá nadzemní část rostliny.

V dřeviny - ovocné, bobulovité, hroznové, okrasné a lesní - vzhledem ke zvláštnostem jejich změn souvisejících s věkem, četnosti plodování atd. je odběr vzorků poněkud komplikovanější než u polních plodin. Rozlišují se tyto věkové skupiny: sazenice, divočáci, roubované dvouletky, sazenice, mladé a plodné (začínající plodit, v plné a doznívající plodící) stromy. U sazenic je v prvním měsíci jejich růstu do vzorku zařazena celá rostlina a následně její rozdělení na orgány: listy, stonky a kořeny. Ve druhém a dalších měsících se vybírají plně vytvořené listy, obvykle první dva po nejmladším, počítáno od vrcholu. První dva vytvořené listy se také odebírají od dvouletých volně žijících ptáků, počítáno od vrcholu růstového výhonku. U roubovaných dvouletek a semenáčků berou, stejně jako u dospělců, průměrné listy růstových výhonků.

V bobule - angrešt, rybíz a další - se vybírají z výhonů aktuálního růstu 3 - 4 listy z 20 keřů tak, aby ve vzorku

bylo minimálně 60 - 80 listů. Dospělé listy se odebírají z jahod ve stejném množství.

Obecným požadavkem je sjednocení technik odběru vzorků, zpracování a skladování: odběr striktně stejných částí ze všech rostlin podle jejich vrstvení, stáří, umístění na rostlině, nepřítomnosti chorob atd. Záleží také na tom, zda byly listy na přímém slunci nebo ve stínu a ve všech případech by měly být vybrány listy stejného umístění vzhledem ke slunečnímu záření, nejlépe na světle.

Při analýze kořenového systému se průměrný laboratorní vzorek před vážením pečlivě promyje vodou. voda z vodovodu opláchnout v destilované vodě a vysušit filtračním papírem.

Z mnoha míst (pytel, krabice, stroj) se sondou odebere laboratorní vzorek obilí nebo semen, poté se v rovnoměrné vrstvě rozdělí na papír ve tvaru obdélníku, rozdělí se na čtyři části a ze dvou se odebere materiál. opačné části na požadované množství pro analýzu.

Jeden z důležité body při přípravě rostlinného materiálu k analýze je správná jeho fixace, pokud se analýzy nemají provádět v čerstvém materiálu.

Pro chemické posouzení rostlinného materiálu podle celkového obsahu živin (N, P, K, Ca, Mg, Fe atd.) se vzorky rostlin suší do sucha na vzduchu v sušárně při

teplota 50 - 60 ° nebo na vzduchu.

Při analýzách, jejichž výsledky budou vyvozovat závěry o stavu živých rostlin, by měl být použit čerstvý materiál, protože vadnutí způsobuje výraznou změnu složení látky nebo snížení jejího množství a dokonce i vymizení obsažených látek. v

živé rostliny. Například celulóza není ovlivněna degradací, zatímco škrob, bílkoviny, organické kyseliny a zejména vitamíny se rozkládají po několika hodinách vadnutí. To nutí experimentátora provádět analýzy na čerstvém materiálu ve velmi krátké době, což není vždy možné. Často se proto využívá fixace rostlinného materiálu, jejímž účelem je stabilizace nestabilních rostlinných látek. Rozhodující význam má inaktivace enzymů. V závislosti na cílech experimentu se používají různé způsoby fixace rostlin.

Oprava trajektu. Tento typ fixace rostlinného materiálu se používá tam, kde není potřeba stanovovat ve vodě rozpustné sloučeniny (buněčná míza, sacharidy, draslík atd.). Při zpracování surového rostlinného materiálu může dojít k tak silné autolýze, že se složení konečného produktu někdy výrazně liší od výchozího materiálu.

V praxi se fixace páry provádí následovně: uvnitř je zavěšena vodní lázeň kovová mřížka, shora je lázeň pokryta hustým nehořlavým materiálem a voda je zahřívána k rychlému uvolňování páry. Poté se na pletivo uvnitř vany umístí čerstvý rostlinný materiál. Doba fixace 15 - 20 min. Poté rostliny vysušte

vatsya v termostatu při teplotě 60 °.

Fixace teploty. Rostlinný materiál se vloží do sáčků z kraftového papíru a rozdrcené šťavnaté ovoce a zelenina se volně vloží do smaltovaných nebo hliníkových kyvet. Materiál se udržuje po dobu 10 - 20 minut při teplotě 90 - 95 °. To inaktivuje většinu enzymů. Poté se hmota listů a stonků, která ztratila turgor, a plody se suší v sušárně při teplotě 60 ° s ventilací nebo bez.

Při použití tohoto způsobu fixace rostlin je třeba mít na paměti, že prodloužené sušení rostlinného materiálu ve tmě

teploty 80° a vyšší vedou ke ztrátám a změnám látek v důsledku chemických přeměn (tepelný rozklad určitých látek, karamelizace sacharidů atd.), jakož i v důsledku těkavosti amonných solí a některých organických sloučenin. Navíc teplota surového rostlinného materiálu nemůže dosáhnout teploty životní prostředí(sušicí skříň), dokud se voda nevypaří a dokud se veškeré přivedené teplo nepřemění na latentní výparné teplo.

Za přijatelnou a přijatelnou metodu fixace se v některých případech považuje i rychlé a šetrné vysušení vzorku rostliny. Při zručném provádění tohoto procesu mohou být odchylky ve složení sušiny malé. To má za následek denaturaci bílkovin a inaktivaci enzymů. Sušení se zpravidla provádí v sušicích skříních (termostaty) nebo speciálních sušící komory. Materiál schne mnohem rychleji a spolehlivěji, pokud skříní (komorou) cirkuluje ohřátý vzduch. Nejvhodnější teplota pro sušení

šití od 50 do 60°.

Sušený materiál se lépe uchovává ve tmě a chladu. Protože mnoho látek obsažených v rostlinách je schopno samooxidace i v suchém stavu, doporučuje se usušený materiál skladovat v těsně uzavřených nádobách (lahve se zabroušenými zátkami, exsikátory apod.), naplněných až po vrch materiálem tak, aby v nádobách nezbývá mnoho vzduchu.

Mrazivý materiál. Rostlinný materiál je velmi dobře konzervován při teplotách od -20 do -30 ° za předpokladu, že zmrazení nastane dostatečně rychle (ne déle než 1 hodinu). Výhoda skladování rostlinného materiálu ve zmrazeném stavu je dána jak vlivem chlazení, tak i dehydratací materiálu přechodem vody do pevného skupenství. Je třeba mít na paměti, že při mrazení

enzymy jsou inaktivovány pouze dočasně a po rozmrazení mohou v rostlinném materiálu nastat enzymatické přeměny.

Ošetření rostlin organickými rozpouštědly. Jako kvalita

Jako fixační prostředky lze použít vroucí líh, aceton, éter apod. Fixace rostlinného materiálu touto metodou se provádí ponořením do vhodného rozpouštědla. Při této metodě však dochází nejen k fixaci rostlinného materiálu, ale také k extrakci řady látek. Proto lze takovou fixaci použít pouze tehdy, je-li předem známo, že látky, které mají být stanoveny, nejsou extrahovány tímto rozpouštědlem.

Vzorky rostlin vysušené po fixaci se rozdrtí nůžkami a poté v mlýnu. Drcený materiál se prosévá přes síto o průměru otvoru 1 mm. Zároveň se ze vzorku nic nevyhazuje, jelikož odebráním části materiálu, který neprošel sítem z prvního prosévání, tím měníme kvalitu průměrného vzorku. Velké částice procházejí mlýnem a znovu prosévají. Zbytky na sítu by se měly rozdrtit v hmoždíři.

Z takto připraveného laboratorního průměrného vzorku se odebere analytický vzorek. K tomu je rostlinný materiál, rozložený v tenké rovnoměrné vrstvě na listu lesklého papíru, rozdělen diagonálně na čtyři části. Poté se odstraní dva protilehlé trojúhelníky a zbývající hmota se znovu rozdělí v tenké vrstvě na celý list papíru. Znovu se nakreslí diagonály a opět se odstraní dva protilehlé trojúhelníky. To se provádí tak dlouho, dokud na listu nezůstane množství látky potřebné pro analytický vzorek. Vybraný analytický vzorek se přenese do skleněná nádoba s lapovanou zátkou. V tomto stavu jej lze skladovat neomezeně dlouho. dlouho. Hmotnost analytického vzorku závisí na množství a metodologii výzkumu a pohybuje se od 50 do několika set gramů rostlinného materiálu.

Všechny analýzy rostlinného materiálu by měly být prováděny se dvěma paralelně odebranými vzorky. Pouze podobné výsledky mohou potvrdit správnost odvedené práce.

S rostlinami by se mělo manipulovat v suché a čisté laboratoři bez výparů čpavku, těkavých kyselin a dalších sloučenin, které by mohly ovlivnit kvalitu vzorku.

Výsledky analýz lze vypočítat jak pro vzduch suché, tak pro absolutně suché vzorky látky. V suchém stavu je množství vody v materiálu v rovnováze s vodní párou ve vzduchu. Tato voda se nazývá hygroskopická a její množství závisí jak na rostlině, tak na stavu vzduchu: čím je vzduch vlhčí, tím je voda v rostlinném materiálu hygroskopičtější. Pro převod dat na sušinu je nutné určit množství hygroskopické vlhkosti ve vzorku.

STANOVENÍ SUŠINY A HYGROSKOPICKÉ VLHKOSTI VE VZDUCHU SUCHÉM MATERIÁLU

Při chemické analýze se kvantitativní obsah konkrétní složky vypočítává na bázi sušiny. Proto je před analýzou stanoveno množství vlhkosti v materiálu a tím i množství absolutně sušiny v něm.

Průběh analýzy. Analytický vzorek látky se nanese v tenké vrstvě na list lesklého papíru. Poté se špachtlí odebírají malé špetky hmoty rozložené na plechu z různých míst do skleněné láhve, předem vysušené do konstantní hmotnosti. Vzorek by měl mít hmotnost přibližně 5 g. Váženka spolu se vzorkem se zváží na analytických vahách a umístí se do termostatu, jehož teplota se udržuje na 100-1050 °C. Poprvé v termostatu je otevřená láhev se vzorkem udržována po dobu 4-6 hodin. Po této době je láhev z termostatu přemístěna do exsikátoru k ochlazení, po 20-30

minut se láhev zváží. Poté se láhev otevře a znovu se umístí do termostatu (při stejné teplotě) na 2 hodiny. Sušení, chlazení a vážení se opakuje, dokud vážená láhev nedosáhne konstantní hmotnosti (rozdíl mezi posledními dvěma váženími musí být menší než 0,0003 g).

Procento vody se vypočítá podle vzorce:

kde: x je procento vody; c – hmotnost rostlinného materiálu před sušením, g; c1 - hmotnost rostlinného materiálu po vysušení.

Vybavení a náčiní:

1) termostat;

2) skleněné láhve.

Formulář pro zápis výsledků

	Hmotnost krabice s		Hmotnost krabice s
			zavěšený na
	až do	až do						Závěs
			po vysušení -
	sušení-	sušení-						po vysu-
								šití, g

STANOVENÍ "SUROVÉHO" POPELU METODOU SUCHÉHO POPELOVÁNÍ

Popel je zbytek získaný po spálení a kalcinaci organické hmoty. Při spalování uniká uhlík, vodík, dusík a částečně kyslík a zůstávají pouze netěkavé oxidy.

Obsah a složení popelovitých prvků rostlin závisí na druhu, růstu a vývoji rostlin a zejména na půdně-klimatických a agrotechnických podmínkách jejich pěstování. Koncentrace prvků popela se v různých tkáních a orgánech rostlin výrazně liší. Obsah popela v listech a bylinných orgánech rostlin je tedy mnohem vyšší než v semenech. V listech je více popela než ve stoncích,

Již na počátku 16. stol. byla zjištěna důležitá pravda: léčivé vlastnosti každá rostlina je určena svým chemickým složením, tedy přítomnost v něm určitých látek, které mají určitý účinek na lidský organismus. Na základě analýzy četných skutečností bylo možné identifikovat určité farmakologické vlastnosti a spektrum léčebného účinku mnoha skupin chemických sloučenin tzv. účinné látky. Nejvýznamnější z nich jsou alkaloidy, srdeční glykosidy, triterpenové glykosidy (saponiny), flavonoidy (a další fenolické sloučeniny), kumariny, chinony, xangony, seskviterpenové laktony, lignany, aminokyseliny, polysacharidy a některé další sloučeniny. Ze 70 skupin v současnosti známých přírodních sloučenin nás často zajímá jen několik skupin, které mají biologickou aktivitu. To omezuje výběr a urychluje tak hledání přírodních chemikálií, které potřebujeme. Například, antivirová aktivita mají pouze některé skupiny flavonoidů, xantonů, alkaloidů, terpenoidů a alkoholů; protinádorové- některé alkaloidy, kyanidy, triterpenketony, diterpenoidy, polysacharidy, fenolické sloučeniny atd. Polyfenolické sloučeniny se vyznačují hypotenzní, antispasmodickou, protivředovou, choleretickou a baktericidní aktivitou. Mnoho tříd chemických sloučenin a jednotlivých chemikálií má přesně definované a spíše omezené spektrum biomedicínské aktivity. Ostatní, obvykle velmi široké třídy, jako např alkaloidy, mají velmi široké, pestré spektrum účinku. Takové sloučeniny si zaslouží komplexní lékařskou a biologickou studii, a především v oblastech, které nás zajímají, doporučit. Pokroky v analytické chemii umožnily vyvinout jednoduché a rychlé metody (expresní metody) pro identifikaci chemických sloučenin a jednotlivých chemikálií v námi potřebných třídách (skupinách). V důsledku toho metoda hromadných chemických analýz, jinak nazývaná chemický screening (od anglické slovo prosévání - prosévání, třídění přes síto). Často se praktikuje hledání požadovaných chemických sloučenin analýzou všech rostlin ve zkoumané oblasti.

Metoda chemického screeningu

Nejúčinnější výsledky dává metoda chemického screeningu v kombinaci s údaji o využití rostliny v empirické medicíně a zohledňující její systematické postavení. Zkušenosti naznačují, že téměř všechny rostliny používané v empirické medicíně obsahují třídy nám známých biologicky aktivních sloučenin. Hledání látek, které potřebujeme, by proto mělo být v první řadě cíleně prováděno mezi rostlinami, které nějakým způsobem objevily svou farmakologickou nebo chemoterapeutickou aktivitu. Expresní metoda lze kombinovat s předběžným výběrem perspektivních druhů, odrůd a populací v důsledku jejich organoleptického hodnocení a analýzy etnobotanických dat, nepřímo indikujících přítomnost pro nás zajímavých látek v rostlině. Podobnou selekční metodu hojně používal akademik N. I. Vavilov při posuzování kvality výchozího materiálu různých užitkových rostlin zapojených do šlechtění a genetického výzkumu. V letech prvních pětiletek se takto ve flóře SSSR hledaly nové gumonosné závody.
Poprvé ve velkém měřítku metoda chemického screeningu při hledání nového léčivé rostliny začal využívat vedoucí středoasijských expedic Všesvazového vědecko-výzkumného chemicko-farmaceutického ústavu (VNIHFI) P. S. Massagetov. Zkoumání více než 1400 druhů rostlin umožnilo akademikovi A.P. Orekhovovi a jeho studentům popsat asi 100 nových alkaloidů do roku 19G0 a organizovat v SSSR výrobu těch, které jsou nezbytné pro lékařské účely a kontrolu škůdců. Ústav chemie rostlinných látek Akademie věd Uzbecké SSR prozkoumal asi 4000 rostlinných druhů, identifikoval 415 alkaloidů a poprvé stanovil strukturu 206 z nich. Expedice VILR zkoumaly 1498 druhů rostlin Kavkazu, 1026 druhů Dálného východu, mnoho rostlin Střední Asie, Sibiře a evropské části SSSR. Pouze na Dálném východě bylo nalezeno 417 rostlin obsahujících alkaloidy, včetně polokeřů securinega, obsahujících nový alkaloid securinin - prostředek účinku podobného strychninu. Do konce roku 1967 byla celosvětově popsána a ustanovena struktura 4349 alkaloidů. Další fází hledání je hloubkové komplexní posouzení farmakologické, chemoterapeutické a protinádorové aktivity izolované jednotlivé látky nebo celkové přípravky, které je obsahují. Je třeba poznamenat, že v zemi jako celku i v celosvětovém měřítku je chemický výzkum daleko před možnostmi hloubkového lékařského a biologického testování nových chemických sloučenin nalezených v rostlinách. V současné době je stanovena struktura 12 000 jednotlivých sloučenin izolovaných z rostlin, bohužel mnoho z nich dosud nebylo podrobeno lékařskému a biologickému studiu. Ze všech tříd chemické sloučeniny nejvyšší hodnotu určitě mají alkaloidy; 100 z nich je doporučeno jako důležité léky, např. atropin, berberin, kodein, kokain, kofein, morfin, papaverin, pilokarpin, platifillin, reserpin, salsolin, securin, strychnin, chinin, cytisin, efedrin atd. Většina těchto léků se získávají jako výsledek vyhledávání na základě chemického screeningu. Alarmující je však jednostranný rozvoj této metody, která se v mnoha ústavech a laboratořích omezila na hledání pouze alkaloidonosných rostlin. Nesmíme zapomínat, že kromě alkaloidů se objevují i ​​nové biologicky aktivní rostlinné látky patřící na jiné třídy chemických sloučenin jsou každoročně identifikovány. Jestliže před rokem 1956 byla známa struktura pouze 2669 přírodních sloučenin z rostlin, které nebyly příbuzné s alkaloidy, pak za dalších 5 let (1957-1961) bylo v rostlinách nalezeno dalších 1754 jednotlivých organických látek. Nyní počet chemických látek se zavedenou strukturou dosahuje 7 000, což spolu s alkaloidy tvoří přes 12 000 rostlinných látek. Chemický screening pomalu vycházející z "alkaloidního období". Ze 70 v současnosti známých skupin a tříd rostlinných látek (Karrer et. al., 1977) se provádí pouze v 10 třídách sloučenin, protože neexistují spolehlivé a rychlé expresní metody pro stanovení přítomnosti dalších sloučenin v rostlině. materiálů. Zapojení do chemického screeningu nových tříd biologicky aktivních sloučenin je důležitou rezervou pro zvýšení tempa a účinnosti hledání nových léčiv z rostlin. Je velmi důležité vyvinout metody pro rychlé vyhledávání jednotlivých chemikálií, např. berberinu, rutinu, kyseliny askorbové, morfinu, cytisinu atd. Největší zájem o tvorbu mají sekundární sloučeniny, neboli tzv. látky specifické biosyntézy. nových terapeutických léků. Mnoho z nich má široký rozsah biologická aktivita. Například alkaloidy jsou schváleny pro použití v lékařské praxi jako analeptika, analgetika, sedativa, hypotenze, expektorans, choleretika, antispasmodika, tonikum pro dělohu, centrální nervový systém a léky podobné adrenalinu. Flavonoidy dokážou zpevňovat stěny kapilár, snižovat tonus hladkého svalstva střeva, stimulovat sekreci žluči, zvyšovat neutralizační funkci jater, některé mají protikřečové, kardiotonické a protinádorové účinky. Mnoho polyfenolických sloučenin se používá jako antihypertenziva, spazmolytika, antiulceróza, choleretika a antibakteriální činidla. Protinádorová aktivita byla zaznamenána u kyanidů (obsažených např. v semenech broskví apod.), triterpenových ketonech, diterpenoidech, polysacharidech, alkaloidech, fenolických a dalších sloučeninách. Stále více léků vzniká ze srdečních glykosidů, aminokyselin, alkoholů, kumarinů. polysacharidy, aldehydy, seskviterpenové laktony, steroidní sloučeniny. Lékařské využití často nacházejí dlouho známé chemické látky, ve kterých bylo teprve nedávno možné objevit tu či onu lékařskou a biologickou aktivitu a vyvinout racionální způsob výroby léčiv. Chemický screening umožňuje nejen identifikovat nové slibné objekty pro studium, ale také:

• identifikovat korelace mezi systematická pozice rostliny, jejich chemické složení a biomedicínská aktivita;
• zjistit geografické a environmentální faktory, které podporují nebo brání akumulaci určitých účinných látek v rostlinách;
• určit význam biologicky aktivních látek pro rostliny, které je produkují;
• identifikovat chemické rasy v rostlinách, které se od sebe dědičně liší v přítomnosti určitých účinných látek.

To vše lze využít při výběru způsobů řízení procesů probíhajících v závodě. Dostupnost rychlých, levných a zároveň dostatečně přesných expresních metod svádí k urychlenému provedení práce na celkovém posouzení všech rostlin flóry SSSR a celého světa na přítomnost alkaloidů, triterpenů a steroidů. saponiny, chinony, flavonoidy, srdeční glykosidy, třísloviny a další základní třídy účinných látek. To by umožnilo rychle vyřadit neperspektivní druhy, které biologicky aktivní látky neobsahují nebo je obsahují v malém množství.

Studium rostlinných orgánů

Různé rostlinné orgány se často liší nejen kvantitativním obsahem účinných látek, ale i kvalitativním složením. Například alkaloid sinomenin se nachází pouze v bylině měsíčku daurského a cytisin pouze v plodech termopsie kopinaté, v jejích suchozemských částech chybí až do konce květu rostlin, zatímco v termopsii střídavých - květovaný cytisin se nachází ve velkém množství v nadzemních částech ve všech fázích vývoje rostliny. Proto, abychom získali úplný obrázek o chemickém složení každé rostliny, je nutné analyzovat alespoň čtyři její orgány: podzemí (kořeny, oddenky, cibule, hlízy), listy a stonky (u bylin, listy jsou vždy bohatší na účinné látky než nať, květy (nebo květenství), plody a semena. U dřevin se účinné látky často hromadí v kůře stonků (a kořenů), někdy pouze v semenáčcích, některých částech květu, plodu a semenech.
Chemické složení každého rostlinného orgánu se také výrazně liší v různých fázích jeho vývoje. Maximální obsah některých látek je dodržován v fáze pučení, ostatní - v fáze plného květu, třetí - během plodící a další Například alkaloid triakantin se ve významném množství vyskytuje pouze v rozkvetlých listech saranče trojostého, zatímco v ostatních fázích vývoje se prakticky nevyskytuje ve všech orgánech této rostliny. Je tedy snadné spočítat, že za účelem identifikace např. pouze kompletní seznam alkaloidonosných rostlin flóry SSSR, čítající cca 20 000 druhů, je nutné provést minimálně 160 000 rozborů (20 000 druhů X 4 orgány X 2 fáze vývoje), což si vyžádá cca 8000 dní práce 1 laboratoře. asistent-analytik. Přibližně stejné množství času musí být vynaloženo na stanovení přítomnosti nebo nepřítomnosti flavonoidů, kumarinů, srdečních glykosidů, taninů, polysacharidů, triterpenových glykosidů a každé další třídy chemických sloučenin ve všech rostlinách flóry SSSR, pokud jsou prováděny analýzy. prováděno bez předběžného vyřazení rostlin z toho či onoho důvodu. Kromě toho stejné orgány ve stejné fázi vývoje rostlin v jednom regionu mohou mít potřebné účinné látky, zatímco v jiném regionu je mít nemusí. Kromě geografických a environmentálních faktorů (vliv teploty, vlhkosti, slunečního záření atd.) zde může působit přítomnost speciálních chemických ras v dané rostlině, které jsou zcela nerozlišitelné morfologickými znaky. To vše značně komplikuje úkol a zdá se, že vytváří vyhlídky na dokončení předběžného chemického hodnocení flóry SSSR, a ještě více zeměkoule velmi vzdálené. Znalost určitých vzorů však může tuto práci značně zjednodušit. Za prvé, není nutné zkoumat všechny orgány ve všech fázích vývoje. Každý orgán stačí rozebrat v optimální fázi, kdy ho obsahuje největší počet zkoumanou látku. Předchozí studie například prokázaly, že listy a stonky jsou nejbohatší na alkaloidy ve fázi pučení, kůru - během jarního toku mízy a květy - ve fázi jejich plného rozkvětu. Plody a semena však mohou ve zralém a nezralém stavu obsahovat různé alkaloidy a v různém množství, a proto by měly být pokud možno dvakrát vyšetřeny. Znalost těchto zákonitostí značně zjednodušuje předběžné chemické hodnocení rostlin. Kompletní vyšetření všech typů- metoda je účinná, ale přesto je to slepá práce! Je to možné, aniž byste provedli i to nejjednodušší chemický rozbor, rozlišit skupiny rostlin, které pravděpodobně obsahují jednu nebo druhou třídu chemických sloučenin, od těch, které tyto látky neobsahují? Jinými slovy, je možné určit chemické složení rostlin okem? Jak bude uvedeno v další části naší brožury, obecně řečeno na tuto otázku můžeme odpovědět kladně.
Hrubý rozbor se provádí buď na listech určité polohy na rostlině, nebo v celé nadzemní části nebo v jiných indikačních orgánech.
Diagnostika od hrubá analýza listy - zralé, dokončený růst, ale aktivně fungující, se nazývalo "diagnostika listů". Navrhli to francouzští vědci Lagatu a Mom a podpořila ho Lundegard. V současné době je tento typ chemické diagnostiky hojně využíván jak v zahraničí, tak u nás, zejména u rostlin, v jejichž kořenech jsou dusičnany téměř zcela redukovány, a proto není možné touto formou kontrolovat výživu dusíkem v nadzemních částech ( jablko a ostatní semeno a peckovina)., jehličnaté, bohaté na třísloviny, cibulovité aj.).
Při hromadné analýze listů nebo jiných částí rostlin se ke stanovení N, P, K, Ca, Mg, S a dalších prvků v nich používají obvyklé metody zpopelňování organické hmoty. Častěji se stanovení provádí ve dvou částech: v jedné je dusík stanoven Kjeldahlem, ve druhé zbývající prvky po mokrém, polosuchém nebo suchém zpopelnění. Při mokrém zpopelňování se používá buď silná H2SO4 s katalyzátory, nebo ve směsi s HNO3, nebo s HClO4, nebo s H2O2. Při suchém spalování je nutná pečlivá kontrola teploty, protože při spalování při teplotách nad 500 °C může docházet ke ztrátám P, S a dalších prvků.
Z iniciativy Francie byl v roce 1959 zorganizován Meziústavní výbor pro studium techniky diagnostiky chemických listů, složený z 13 francouzských, 5 belgických, 1 nizozemského, 2 španělského, 1 italského a 1 portugalského institutu. Ve 25 laboratořích těchto ústavů byly provedeny chemické rozbory stejných vzorků listů 13 plodin (polních a zahradních) na celkový obsah N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu a Zn. To umožnilo komisi, po matematickém zpracování dat, doporučit metody pro získání standardních vzorků listů a dát standardních metod jejich chemická analýza pro kontrolu přesnosti takových analýz v diagnostice plechů.
Zpopelnění vzorků listů se doporučuje následovně: pro stanovení celkového dusíku podle Kjeldahla popel s H2SO4 (hmotnost 1,84), s katalyzátory K2SO4 + CuSO4 a selenem. Pro stanovení dalších prvků se používá suché zpopelnění vzorku v platinových miskách s postupným (2 hod.) ohřevem mufle na 450 °C; po ochlazení v mufle po dobu 2 hodin se popel rozpustí ve 2-3 ml vody + 1 ml HCl (hmotnost 1,19). Odpařujte na sporáku, dokud se neobjeví první páry. Přidejte vodu, přefiltrujte do 100 ml odměrné baňky. Filtrační koláč se zpopelní při 550 °C (maximum), přidá se 5 ml kyseliny fluorovodíkové. Suší se na dlaždici při teplotě nepřesahující 250 °C. Po ochlazení se přidá 1 ml stejné HCl a znovu se zfiltruje do stejné baňky, promyje se teplá voda. Filtrát doplněný vodou na 100 ml se používá pro analýzu obsahu makro- a mikroprvků.
Docela velká variace je v metodách zpopelňování rostlinných vzorků, které se liší především rostlinnými druhy – bohatými na tuky či křemík apod. a v úkolech určování některých prvků. Dost Detailní popis Techniku ​​použití těchto metod suchého popílku dostal polský vědec Novosilsky. Dále popsal různé způsoby mokrého zpopelňování pomocí různých oxidačních činidel: H2SO4, HClO4, HNO3 nebo H2O2 v té či oné kombinaci, v závislosti na stanovovaných prvcích.
Pro urychlení rozboru, nikoli však na úkor přesnosti, se hledají cesty pro takový způsob spalování rostlinného vzorku, který by umožnil stanovit více prvků v jednom vzorku. V. V. Pinevich použil zpopelnění H2SO4 ke stanovení N a P v jednom vzorku a následně přidal 30 % H2O2 (kontroloval nepřítomnost P). Tento princip zpopelňování s určitými vylepšeními našel široké uplatnění v mnoha laboratořích v Rusku.
Další široce používanou metodu kyselého zpopelnění vzorku pro současné stanovení několika prvků v něm navrhl K.E. Ginzburg, G.M. Shcheglova a E.A. Wolfius a je založen na použití směsi H2SO4 (hmotnost 1,84) a HClO4 (60 %) v poměru 10:1 a směs kyselin je předběžně připravena pro celou šarži analyzovaného materiálu.
Pokud je nutné stanovit síru v rostlinách, nejsou popsané metody zpopelňování vhodné, protože zahrnují kyselinu sírovou.
P.X. Aydinyan a jeho spolupracovníci navrhli spálit vzorek rostliny, aby v něm určili síru, smíchat jej s bartholitovou solí a čistým pískem. Metoda V. I. Kuzněcova se svými spolupracovníky je poněkud přepracovanou Schönigerovou metodou. Princip metody spočívá v rychlém zpopelnění vzorku v baňce naplněné kyslíkem s následnou titrací vzniklých síranů roztokem chloridu barnatého s barnatým nitchromasovým kovovým indikátorem. Pro zajištění větší přesnosti a reprodukovatelnosti výsledků analýzy doporučujeme nechat výsledný roztok projít kolonou s iontoměničovou pryskyřicí v H+ formě, aby se roztok uvolnil od kationtů. Takto získaný roztok síranu by měl být odpařen na plotýnce na objem 7-10 ml a po ochlazení titrován.
Novosilsky, poukazující na velké ztráty síry při suchém zpopelňování, uvádí pro tyto rozbory receptury na popelovny. Autor považuje za jeden z nejjednodušších a nejrychlejších způsobů zpopelňování podle Butterse a Cheneryho kyselinou dusičnou.
Stanovení obsahu každého prvku ve vzorku popela tak či onak se provádí různými metodami: kolorimetrickými, komplexometrickými, spektrofotometrickými, neutronovou aktivací, pomocí autoanalyzátorů atd.

Protože botanika studuje poměrně mnoho různých aspektů organizace a fungování rostlinných organismů, v každém konkrétním případě se používá vlastní soubor výzkumných metod. Botanika využívá jak obecné metody (pozorování, srovnávání, rozbor, experiment, zobecnění), tak mnohé

speciální metody (biochemické a cytochemické metody, světelné metody (konvenční, fázově kontrastní, interference, polarizační, fluorescenční, ultrafialová) a elektronová (transmisní, skenovací) mikroskopie, metody buněčných kultur, mikroskopická chirurgie, metody molekulární biologie, genetické metody, elektrofyziologické metody, metody zmrazování a čipování, biochronologické metody, biometrické metody, matematické modelování, statistické metody).
Speciální metody berou v úvahu zvláštnosti té či oné úrovně organizace rostlinného světa. Ke studiu nižších úrovní organizace se tedy používají různé biochemické metody, metody kvalitativní a kvantitativní chemické analýzy. Ke studiu buněk se používají různé cytologické metody, zejména metody elektronové mikroskopie. Ke studiu tkání a vnitřní stavby orgánů se používají metody světelné mikroskopie, mikroskopická chirurgie a selektivní barvení. Ke studiu flóry na populačně-druhové a biocenotické úrovni se používají různé genetické, geobotanické a ekologické výzkumné metody. V rostlinné taxonomii zaujímají významné místo takové metody jako srovnávací morfologické, paleontologické, historické a cytogenetické metody.

Asimilace materiálu z různých oblastí botaniky je teoretickým základem pro přípravu budoucích specialistů na zemědělské chemiky a půdoznalce. Vzhledem k neoddělitelnému vztahu mezi rostlinným organismem a prostředím jeho existence jsou morfologické znaky a vnitřní struktura rostliny do značné míry určovány vlastnostmi půdy. Směr a intenzita průběhu fyziologických a biochemických procesů přitom závisí i na chemickém složení půdy a jejích dalších vlastnostech, což v konečném důsledku podmiňuje nárůst rostlinné biomasy a produktivitu rostlinné výroby jako průmyslu jako Celý. Botanické poznatky proto umožňují doložit potřebu a dávky různých látek vnášených do půdy, ovlivnit výnos kulturních rostlin. Ve skutečnosti je jakýkoli dopad na půdu za účelem zvýšení výnosu kulturních a planě rostoucích rostlin založen na údajích získaných v různých odvětvích botaniky. Metody biologické kontroly růstu a vývoje rostlin jsou založeny téměř výhradně na botanické morfologii a embryologii.

Rostlinný svět je zase důležitým faktorem při tvorbě půdy a určuje mnoho vlastností půdy. Každý typ vegetace je charakterizován určitými typy půd a tyto vzory se úspěšně používají pro mapování půd. Spolehlivým fytoindikátorem potravních (přízemních) podmínek mohou být rostlinné druhy a jejich jednotlivé systematické skupiny. Indikátorová geobotanika dává půdopiscům a agrochemikům jednu z důležitých metod hodnocení kvality půd, jejich fyzikálně-chemických a chemických vlastností,
Botanika je teoretickým základem zemědělské chemie, stejně jako takových oblastí, jako je pěstování rostlin a lesnictví. Nyní bylo do pěstování zavedeno asi 2000 druhů rostlin, ale jen nepatrná část z nich je široce pěstována. Mnoho divoce rostoucích druhů rostlin se může v budoucnu stát velmi slibnými plodinami. Botanika zdůvodňuje možnost a účelnost zemědělského rozvoje přírodních oblastí, provádění melioračních opatření ke zvýšení produktivity přirozených skupin rostlin, zejména luk a lesů, podporuje rozvoj a racionální využívání rostlinných zdrojů na půdě, sladkovodních plochách Světový oceán.
Pro specialisty v oboru agrochemie a pedologie je botanika základním základem, který umožňuje hlouběji pochopit podstatu půdotvorných procesů, vidět závislost určitých půdních vlastností na charakteristice vegetačního krytu a pochopit potřeby pěstovaných rostlin na specifické živiny.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu při svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Úvod

1. Analýza půdy

2. Analýza rostlin

3. Analýza hnojiv

Závěr

Bibliografie

Úvod

Studium agrochemie Ch. arr otázky dusíkaté a minerální výživy str. - x. rostliny za účelem zvýšení výnosu a zlepšení produkce. Tedy a. X. zkoumá složení stránky - x. rostliny, půda, hnojiva a procesy jejich vzájemného ovlivňování. Stejně tak studuje procesy přípravy hnojiv a látek používaných k hubení škůdců a také vyvíjí chemické metody. rozbory agronomických objektů: půdy, rostlin a produktů z nich získaných atd. Významné jsou zejména mikrobiologické procesy v půdě. V této oblasti a. X. v kontaktu s půdou a obecným zemědělstvím. Na druhou stranu a. X. spoléhá na fyziologii rostlin a je s ní v kontaktu, protože a. X. se zabývá studiem procesů probíhajících při klíčení, výživě, zrání semen apod. a využívá metody vodních, pískových a půdních kultur. Při svém výzkumu agronomové-chemici využívající Ch. arr chem. metod, z nichž se v poslední době zvláště hojně používají fyzikálně chemické metody, zároveň musí ovládat metody umělých kultur a bakteriologické výzkumné metody. Vzhledem ke složitosti a rozmanitosti úkolů a. x., některé skupiny otázek, které byly dříve zahrnuty do a. x., vynikla v samostatných disciplínách.

To se týká chemie, která studuje chemické složení rostlin, hlavně strana - x. a technická, stejně jako biologická chemie a biologická fyzika, které studují procesy živé buňky.

1 . Analýzapůda

Vlastnosti půdy jako objektu chemický výzkum a indikátory chemického stavu půd

Půda je komplexní objekt studia. Složitost studia chemického stavu půd je dána zvláštnostmi jejich chemických vlastností a je spojena s nutností získat informace, které adekvátně odrážejí vlastnosti půd a poskytují co nejracionálnější řešení jak teoretických otázek pedologie, tak otázek praktické využití zemin. Ke kvantitativnímu popisu chemického stavu půd se používá široká škála ukazatelů. Zahrnuje ukazatele určené při analýze téměř všech objektů a vyvinuté speciálně pro výzkum půdy (výměnná a hydrolytická kyselost, ukazatele skupinového a frakčního složení humusu, stupeň nasycení půd zásadami atd.)

Vlastnosti půdy jako chemického systému jsou heterogenita, polychemie, disperzita, heterogenita, změna a dynamika vlastností, pufrování a také potřeba optimalizace půdních vlastností.

Polychemie půdy. V půdách může být stejný chemický prvek součástí různých sloučenin: snadno rozpustných solí, komplexních hlinitokřemičitanů a organominerálních látek. Tyto složky mají různé vlastnosti, na kterých závisí zejména schopnost chemického prvku přecházet z pevných fází půdy do kapalné, migrovat v půdním profilu a v krajině, být spotřebováván rostlinami atd. . Při chemickém rozboru půd se proto zjišťuje nejen celkový obsah chemických prvků, ale také ukazatele charakterizující složení a obsah jednotlivých chemických sloučenin nebo skupin sloučenin s podobnými vlastnostmi.

Heterogenita půdy. Půda se skládá z pevné, kapalné a plynné fáze. Při studiu chemického stavu půdy a jejích jednotlivých složek se zjišťují ukazatele, které charakterizují nejen půdu jako celek, ale i její jednotlivé fáze. Byly vyvinuty matematické modely pro posouzení vztahu mezi úrovněmi parciálního tlaku oxidu uhličitého v půdním vzduchu, pH, alkalitou uhličitanu a koncentrací vápníku v půdním roztoku.

Polydisperzita půdy. Pevné fáze půdy se skládají z částic různých velikostí od zrnek písku až po koloidní částice o průměru několika mikrometrů. Liší se složením a mají různé vlastnosti. Ve speciálních studiích geneze půd se zjišťují ukazatele chemického složení a další vlastnosti jednotlivých granulometrických frakcí. Disperzita půd je spojena s jejich schopností iontové výměny, která se zase vyznačuje specifickým souborem ukazatelů - kapacitou kationtové a aniontové výměny, složením výměnných kationtů atd. Mnoho chemických a fyzikální vlastnosti půdy.

Acidobazické a redoxní vlastnosti půd. Složení půd zahrnuje složky, které vykazují vlastnosti kyseliny a zásady, oxidační a redukční činidla. V řešení různých teoretických i aplikovaných problémů pedologie, agrochemie, meliorace určují ukazatele, charakterizující kyselost a zásaditost půd, jejich redoxní stav.

Heterogenita, variabilita, dynamika, pufrování chemických vlastností půd. Vlastnosti půdy se liší i uvnitř stejný genetický horizont. Při zkoumání hodnotí se procesy tvorby půdního profilu chemické vlastnosti jednotlivých prvků organizace půdy masy. Vlastnosti půdy se mění v prostoru, mění se v času a zároveň půdy mají schopnost odolávat změnám jejich vlastností, tj. vykazují vyrovnávací paměť. Byly vyvinuty indikátory a metody pro charakterizaci variability, dynamika, pufrační vlastnosti půd.

Změny vlastností půdy. V půdách neustále probíhají různé procesy, které vedou ke změnám chemických vlastností půd. Praktické uplatnění nacházejí indikátory charakterizující směr, stupeň závažnosti a rychlost procesů probíhajících v půdách; studuje se dynamika změn půdních vlastností a jejich režimů. Rozdíly v kvalitě složení půdy. Různé typy a dokonce i typy a odrůdy půd mohou mít natolik odlišné vlastnosti, že se k jejich chemické charakterizaci používají nejen různé analytické metody, ale také různé sady indikátorů. Takže v podzolových, sodno-podzolických, šedých lesních půdách se zjišťuje pH vodných a solných suspenzí, výměnná a hydrolytická acidita, výměnné báze se vytěsňují z půd vodnými roztoky solí. Při rozboru zasolených půd se zjišťuje pH pouze vodných suspenzí a místo ukazatelů kyselosti se stanovuje celková, uhličitanová a další typy alkality. Uvedené vlastnosti půd do značné míry určují základní principy metod studia chemického stavu půd, nomenklatury a klasifikace ukazatelů chemických vlastností půd a chemických půdních procesů.

Systém ukazatelů chemického stavu půd

Skupina 1. Ukazatele půdních vlastností a půdních složek

Podskupiny:

1. Ukazatele složení půdy a složek půdy;

2. Ukazatele mobility chemických prvků v půdách;

3. Ukazatele acidobazických vlastností půd;

4. Indikátory iontově výměnných a koloidně-chemických vlastností půd;

5. Indikátory redoxních vlastností půd;

6. Ukazatele katalytických vlastností půd;

Skupina 2. Indikátory chemických půdních procesů

Podskupiny:

1. Ukazatele směru a závažnosti procesu;

2. Indikátory rychlosti procesu.

Zásady pro stanovení a interpretaci úrovní indikátorů

Výsledky půdních rozborů obsahují informace o půdních vlastnostech a půdních procesech a na tomto základě umožňují řešit problém, kterému výzkumník čelí. Techniky interpretace úrovní indikátorů závisí na metodách jejich stanovení. Tyto metody lze rozdělit do dvou skupin. Metody první skupiny umožňují hodnotit její vlastnosti beze změny chemického stavu půdy. Druhá skupina - metody založené na chemickém ošetření analyzovaného vzorku půdy. Účelem tohoto ošetření je reprodukovat chemické rovnováhy, které se vyskytují ve skutečné půdě nebo záměrně narušovat vztahy, které se v půdách vytvořily, a extrahovat z půdy složku, jejíž množství umožňuje vyhodnotit chemické vlastnosti půdy popř. proces v něm probíhající. Tato fáze analytického procesu – chemické ošetření vzorku půdy – odráží hlavní rys výzkumné metody a určuje metody pro interpretaci úrovní většiny zjišťovaných ukazatelů.

Příprava vzorků půdy ze studovaných oblastí

Vzorky půdy by měly být odebírány pomocí jader o průměru asi 10 mm do hloubky 10-20 cm, je lepší jádra předem sterilizovat ve vroucí vodě (100 0 C). Pro analýzu půdy se odebírají směsné vzorky půdy do hloubky kultivované vrstvy. Zpravidla stačí udělat jeden směsný vzorek na pozemek do 2 ha. Smíšený vzorek se skládá z 15-20 jednotlivých vzorků půdy odebraných rovnoměrně po celé ploše lokality. Vzorky pro rozbor půdy se neodebírají ihned po navezení minerální a organická hnojiva, oznámení. Každý směsný vzorek o hmotnosti 500 g je zabalen do látkového nebo plastového sáčku a označen.

Příprava půdy pro agrochemický rozbor

Sestavení analytického vzorku je odpovědná operace, která zajišťuje spolehlivost získaných výsledků. Nedbalost a chyby při přípravě vzorků a odběru průměrného vzorku nejsou kompenzovány následnou kvalitativní analytickou prací. Vzorky půdy odebrané na poli nebo v pěstírně se předsuší na vzduchu při pokojové teplotě. Skladováním surových vzorků dochází k výrazným změnám jejich vlastností a složení, zejména v důsledku enzymatických a mikrobiologických procesů. Naopak teplotní přehřívání je doprovázeno změnou pohyblivosti a rozpustnosti mnoha sloučenin.

Pokud je mnoho vzorků, sušení se provádí ve skříních s nuceným větráním. Stanovení dusičnanů, dusitanů, absorbovaného amonia, vodorozpustných forem draslíku, fosforu atd. prováděny v den odběru při jejich přirozené vlhkosti. Zbývající stanovení se provádějí ve vzorcích vysušených na vzduchu. Suché vzorky jsou rozemlety v půdním mlýnu nebo rozemlety v porcelánovém hmoždíři pomocí paličky s pryžovou špičkou. Rozemletý a vysušený vzorek se nechá projít sítem o průměru otvoru 2-3 mm. Mletí a prosévá se, dokud celý odebraný vzorek neprojde sítem. Je povoleno vyhazovat pouze fragmenty kamenů, velké kořeny a cizí inkluze. Vzorky jsou uloženy v uzavřených řemeslných sáčcích v místnosti, kde nejsou žádné chemikálie. Vzorek půdy pro analýzu se odebírá metodou „průměrného vzorku“. K tomu se prosátý vzorek nasype v tenké vrstvě (asi 0,5 cm) na list papíru ve tvaru čtverce a rozdělí stěrkou na malé čtverečky o straně 2-2,5 cm. z každého čtverce se špachtlí odebere vzorek.

Hlavními agrochemickými ukazateli půdního rozboru, bez kterých se neobejde žádné obdělávání půdy, jsou obsah humusu, mobilní formy fosforu, dusíku a draslíku, kyselost půdy, vápník, hořčík a stopové prvky včetně těžkých kovů. Moderní metody analýzy umožňují stanovit 15-20 prvků v jednom vzorku. Fosfor je makroživina. Podle dostupnosti mobilních fosfátů se rozlišují půdy s velmi nízkým obsahem - méně než mg., Nízké - méně než 8 mg., Střední - 8 - 15 mg. a vysoká - více než 15 mg. fosforečnanů na 100 g půdy. Draslík. Pro tento prvek byly vyvinuty gradace podle obsahu mobilních forem v půdě: velmi nízká - do 4 mg, nízká - 4-8 mg, střední - 8-12 mg, vysoká - 12-17 mg, vysoká - více než 17 mg. vyměnitelný draslík na 100 g půdy. Kyselost půdy – charakterizuje obsah protonů vodíku v půdě. Tento indikátor je vyjádřen hodnotou pH.

Kyselost půdy ovlivňuje rostliny nejen přímým působením toxických vodíkových protonů a hliníkových iontů na kořeny rostlin, ale také charakterem příjmu živin. Kationty hliníku se mohou vázat s kyselinou fosforečnou a převádět fosfor do formy nepřístupné rostlinám.

Negativní vliv nízké kyselosti se projevuje v půdě samotné. Když jsou protony vodíku vytěsněny z půdního absorbujícího komplexu (SAC) kationtů vápníku a hořčíku, které stabilizují půdní strukturu, půdní granule jsou zničeny a jejich struktura je ztracena.

Rozlišujte mezi skutečnou a potenciální kyselostí půdy. Skutečná kyselost půdy je způsobena nadměrnou koncentrací vodíkových protonů nad hydroxylovými ionty v půdním roztoku. Potenciální kyselost půdy zahrnuje protony vodíku vázané na AUC. Pro posouzení potenciální kyselosti půdy se stanoví pH solného extraktu (pH KCl). Podle hodnoty pH KCl se rozlišuje kyselost půdy: do 4 - velmi silně kyselá, 4,1-4,5 - silně kyselá, 4,6-5,0 - středně kyselá, 5,1-5,5 - mírně kyselá, 5,6- 6,0 se blíží neutrální a 6,0 je neutrální.

Analýza půdy na těžké kovy a radiační analýza jsou klasifikovány jako vzácné analýzy.

Účtenka vodní roztok půdy.

Roztoky látek obsažených v půdě se získávají mnoha způsoby, které lze zásadně rozdělit do dvou skupin: - získání půdního roztoku - získání vodného extraktu z půdy. V prvním případě se získá nevázaná nebo slabě vázaná půdní vlhkost - ta, která je obsažena mezi částicemi půdy a v půdních kapilárách. Jedná se o mírně nasycený roztok, ale jeho chemické složení je pro rostlinu relevantní, protože právě tato vlhkost omývá kořeny rostlin a v ní dochází k výměně chemikálií. Ve druhém případě se z půdy vymyjí rozpustné chemické sloučeniny spojené s jeho částicemi. Výtěžnost soli ve vodním extraktu závisí na poměru půdy a roztoku a zvyšuje se se zvyšováním teploty extrakčního roztoku (až do určitých limitů, protože příliš vysoká teplota může zničit jakékoli látky nebo je převést do jiného skupenství ) a zvýšení objemu roztoku a stupně zjemnění půdy (až do určitých limitů, protože příliš jemné prachové částice mohou ztížit nebo znemožnit extrakci a filtraci roztoku).

Půdní roztok se získává pomocí řady nástrojů: lisování, centrifugace, vytěsnění nemísitelného kapalného roztoku, metoda vakuové filtrace a lyzimetrická metoda.

Tlakování se provádí vzorkem půdy odebraným z pole do laboratoře. Čím více roztoku je potřeba, tím větší je vzorek nebo vyšší aplikovaný tlak nebo obojí.

Centrifugace se provádí při 60 otáčkách za minutu po dlouhou dobu. Metoda je neefektivní a je vhodná pro vzorky půdy s vlhkostí blízkou plné možné vlhkosti dané půdy. Pro suchou půdu tato metoda není použitelná.

Vytěsnění půdní vlhkosti látkou nemísitelnou s půdním roztokem umožňuje získat prakticky veškerou půdní vlhkost, včetně kapilární, bez použití složitého zařízení. Jako vytěsňovací kapalina se používá alkohol nebo glycerin. Nevýhoda spočívá v tom, že tyto látky mají kromě své vysoké hustoty vzhledem k některým sloučeninám dobrou extrakční schopnost (např. alkohol snadno extrahuje půdní organickou hmotu), takže je možné získat nadhodnocené hodnoty obsahu množství látek oproti jejich skutečnému obsahu v půdním roztoku. Metoda není vhodná pro všechny typy půd.

Při metodě vakuové filtrace se pomocí vakua vytvoří nad vzorkem podtlak, který překročí úroveň napětí půdní vlhkosti. V tomto případě nedochází k extrakci kapilární vlhkosti, protože tahové síly v kapiláře jsou vyšší než tahové síly volného povrchu kapaliny.

V terénu se používá lyzimetrická metoda. Lyzimetrická metoda umožňuje ani ne tak odhadnout gravitační vlhkost (tedy vlhkost schopnou pohybu půdními vrstvami vlivem gravitace - s výjimkou kapilární vlhkosti), ale porovnat obsah a migraci chemických prvků půdní roztok. Volná půdní vlhkost je filtrována přes tloušťku půdního horizontu gravitačními silami do vzorkovače umístěného na povrchu půdy.

Pro získání úplnějšího obrazu o chemickém složení půdy se připravuje půdní extrakt. Pro jeho získání se vzorek půdy rozdrtí, protlačí sítem s buňkami o průměru 1 mm, přidá se voda v hmotnostním poměru 1 díl půdy na 5 dílů bidestilované (očištěné od případných nečistot, odplyněno a deionizováno) voda, pH 6,6 - 6,8, teplota 20 0 C. Odplynění se provádí za účelem zbavení vody nečistot rozpuštěného plynného oxidu uhličitého, který ve spojení s určitými látkami dává nerozpustnou sraženinu snižující přesnost experimentu. Negativní vliv na výsledky experimentu mohou mít i nečistoty jiných plynů.

Pro přesnější vážení vzorku je třeba vzít v úvahu jeho přirozenou vlhkost, pole (u čerstvě odebraného vzorku) nebo hygroskopické (u vysušeného a skladovaného vzorku). Stanoví se jako procento hmotnosti vzorku, jeho obsah vlhkosti se převede na hmotnost a sečte se s požadovanou hmotností. Vzorek se umístí do suché baňky o objemu 500-750 ml, přidá se voda. Baňka se vzorkem půdy a vodou se těsně uzavře a dvě až tři minuty se protřepává. Poté se výsledný roztok filtruje přes bezpopelový papírový skládaný filtr. Je důležité, aby se v místnosti nevyskytovaly těkavé výpary kyselin (vhodné je provádět práce pod průvanem, kde se neskladují roztoky kyselin). Před filtrací se půdní roztok dobře protřepe, aby malé částice zeminy uzavřely největší póry filtru a filtrát byl průhlednější. Přibližně 10 ml výchozího filtrátu se vyhodí, protože obsahuje nečistoty z filtru. Filtrace zbytku primárního filtrátu se několikrát opakuje, práce na stanovení obsahu chemikálií ve vodném extraktu jsou započaty ihned po jeho získání, protože postupem času dochází k chemickým procesům, které mění alkalitu roztoku, jeho oxidovatelnost atd. Již rychlost filtrace může ukázat relativní celkový obsah soli v roztoku. Pokud je vodní extrakt bohatý na soli, pak filtrace proběhne rychle a roztok se ukáže jako průhledný, protože soli zabraňují peptizaci půdních koloidů. Pokud je roztok chudý na soli, bude filtrace pomalá a nepříliš kvalitní. V tomto případě má smysl roztok několikrát filtrovat i přes nízkou rychlost, protože. při dodatečné filtraci se kvalita vodního extraktu zvyšuje v důsledku poklesu obsahu půdních částic v něm.

Metody pro kvantitativní analýzu extraktů nebo jakýchkoli jiných roztoků získaných během analýzy půd.

Interpretace výsledků rozboru půdy ve většině případů nezávisí na metodě měření. Při chemické analýze půd lze použít téměř jakoukoli z metod, které mají analytici k dispozici. V tomto případě se měří buď přímo požadovaná hodnota ukazatele, nebo hodnota, která s ní funkčně souvisí. Hlavní úseky chem. půdní rozbor: hrubý neboli elementární rozbor - umožňuje zjistit celkový obsah C, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, P, S, K, Na, Mn, Ti a dalších prvků v půdě ; analýza vodního extraktu (základ pro studium solných půd) - dává představu o obsahu ve vodě rozpustných látek v půdě (sírany, chloridy a uhličitany vápníku, hořčíku, sodíku atd.); stanovení nasákavosti půdy; identifikace zásobování půd živinami - stanovují množství snadno rozpustných (mobilních) sloučenin dusíku, fosforu, draslíku apod. absorbované rostlinami Velká pozornost je věnována studiu frakčního složení půdních organických látek, formy sloučenin hlavních složek půdy včetně stopových prvků.

V laboratorní praxi rozboru půdy se používají klasické chemické a instrumentální metody. S pomocí klasiky chemické metody můžete získat nejpřesnější výsledky. Relativní chyba stanovení je 0,1-0,2 %. Chyba většiny instrumentálních metod je mnohem vyšší - 2-5%

Z instrumentálních metod v analýze půdy se nejvíce používají elektrochemické a spektroskopické metody. Z elektrochemických metod se používají metody potenciometrické, konduktometrické, coulometrické a voltametrické, včetně všech moderní odrůdy polarografie.

Pro posouzení půdy se výsledky rozborů porovnávají s optimálními hladinami obsahu prvků stanovenými experimentálně pro daný typ půdy a testovanými za produkčních podmínek, případně s údaji dostupnými v literatuře o zajištění půd makro - a mikroprvky, nebo s MPC studovaných prvků v půdě. Poté je učiněn závěr o stavu půdy, jsou uvedena doporučení pro její použití, jsou vypočteny dávky meliorantů, minerálních a organických hnojiv pro plánovanou plodinu.

Při volbě metody měření je třeba vzít v úvahu charakteristiky chemických vlastností analyzované půdy, charakter indikátoru, požadovanou přesnost stanovení jeho hladiny, možnosti metod měření a proveditelnost požadovaných měření v podmínkách experimentu. jsou brány v úvahu. Přesnost měření je zase dána účelem studie a přirozenou variabilitou studované vlastnosti. Přesnost -- souhrnná charakteristika metody, hodnotící správnost a reprodukovatelnost výsledků analýzy.

Poměr úrovní obsahu některých chemických prvků v půdách.

Různé úrovně obsahu a různé chemické vlastnosti prvků neumožňují vždy použít stejnou metodu měření pro kvantitativní stanovení celého požadovaného souboru prvků.

Při elementární (hrubé) analýze půd se používají metody s různými detekčními limity. Pro stanovení chemických prvků, jejichž obsah přesahuje desetiny procenta, je možné použít klasické metody chemické analýzy - gravimetrické a titrimetrické.

Různé vlastnosti chemických prvků, různé úrovně jejich obsahu, nutnost stanovení různých ukazatelů chemického stavu prvku v půdě vyžadují použití metod měření s různými detekčními limity.

Kyselost půdy

Stanovení reakce zemin je jednou z nejběžnějších analýz jak v teoretickém, tak v aplikovaném výzkumu. Nejúplnější obraz o kyselých a zásaditých vlastnostech půd tvoří současné měření několika ukazatelů, včetně titrační kyselosti nebo zásaditosti - kapacitního faktoru a hodnoty pH - faktoru intenzity. Kapacitní faktor charakterizuje celkový obsah kyselin nebo zásad v půdách, závisí na něm pufrační kapacita půd, stabilita reakce v čase a ve vztahu k vnějším vlivům. Faktor intenzity charakterizuje sílu okamžitého působení kyselin nebo zásad na půdu a rostliny; závisí na tom tok minerálů do rostlin v daném časovém období. To nám umožňuje přesnější posouzení kyselosti půdy, protože v tomto případě se bere v úvahu celkové množství vodíkových a hliníkových iontů v půdě ve volném a absorbovaném stavu.Skutečná kyselost (pH) se určuje potenciometricky. Potenciální kyselost se určuje přeměnou vodíkových a hliníkových iontů na roztok při kultivaci půdy s přebytkem neutrálních solí (KCl):

Výměnná kyselost půdy se posuzuje podle množství vytvořené volné kyseliny chlorovodíkové. Část iontů H + zůstává v absorbovaném stavu (silná HCl vzniklá v důsledku p-ii zcela disociuje a nadbytek volného H + v roztoku brání jejich úplnému vytěsnění z FPC). Méně pohyblivou část H + iontů lze převést do roztoku pouze dalším ošetřením půdy roztoky hydrolyticky alkalických solí (CH 3 COONa).

Hydrolytická kyselost půd se posuzuje podle množství vytvořené volné kyseliny octové. V tomto případě vodíkové ionty úplně přecházejí do roztoku (jsou vytěsněny z PPC), protože výsledná kyselina octová silně váže vodíkové ionty a reakce se posouvá doprava až do úplného vytěsnění vodíkových iontů z FPC. Hodnota hydrolytické acidity je rovna rozdílu mezi výsledky získanými zpracováním půdy s CH 3 COONa a KCl. V praxi se hodnota hydrolytické kyselosti bere jako výsledek získaný zpracováním půdy s CH 3 COONa.

Kyselost půdy je určena nejen vodíkovými ionty, ale také hliníkem:

Vysráží se hydroxid hlinitý a systém se prakticky neliší od systému, který obsahuje pouze absorbované vodíkové ionty. Ale i když AlCl% zůstane v roztoku, pak během titrace

AlCl3 + 3 NaOH \u003d A (OH) 3 + 3 NaCl

což je ekvivalentní reakci

3 HCl + 3 NaOH = 3 NaCl + 3 H 2 O. Absorbované hliníkové ionty jsou také vytěsněny při kultivaci půdy roztokem CH 3 COONa. V tomto případě se veškerý vytěsněný hliník vysráží ve formě hydroxidu.

Podle stupně kyselosti, stanoveno v solném extraktu 0,1n. KKCl potenciometricky se půdy dělí na:

Stanovení pH, výměnné kyselosti a mobilhliník podle Sokolova

Stanovení výměnné kyselosti je založeno na vytěsnění vodíkových a hliníkových iontů 1,0 n z FPC. Roztok KKCl:

Výsledná kyselina se titruje alkálií a vypočte se hodnota vyměnitelné kyselosti, vzhledem k součtu vodíkových a hliníkových iontů. Al se vysráží 3,5% roztokem NaF.

Opakovaná titrace roztoku umožňuje určit kyselost pouze díky vodíkovým iontům.

Podle rozdílu mezi údaji první a druhé titrace se vypočítá obsah hliníku v půdě.

Průběh analýzy

1. Na technických vahách odeberte vzorek 40 g na vzduchu vysušené půdy metodou průměrného vzorku.

2. Přeneste vzorek do kónické baňky o objemu 150–300 ml.

3. Nalijte 100 ml 1,0 N z byrety. KCI (pH 5,6-6,0).

4. Třepejte na rotátoru 1 hodinu nebo třepejte 15 minut. a nechte přes noc.

5. Přefiltrujte přes suchou papírovou skládanou nálevku, první část filtrátu vyhoďte.

6. Potenciometricky určete hodnotu pH ve filtrátu.

7. Ke stanovení vyměnitelné kyselosti napipetujte 25 ml filtrátu do 100 ml Erlenmeyerovy baňky.

8. Filtrát vařte na hořáku nebo elektrickém sporáku 5 minut. přesýpací hodiny k odstranění oxidu uhličitého.

9. K filtrátu přidejte 2 kapky fenolftaleinu a horký roztok titrujte 0,01 nebo 0,02 N. alkalického roztoku (KOH nebo NaOH) do stabilní růžové barvy - 1. titrace.

10. Do jiné Erlenmeyerovy baňky napipetujte také 25 ml filtrátu, vařte 5 minut, ochlaďte ve vodní lázni na pokojovou teplotu.

11. Do vychladlého filtrátu nalijte pipetou 1,5 ml 3,5% roztoku fluoridu sodného, ​​promíchejte.

12. Přidejte 2 kapky fenolftaleinu a titrujte 0,01 nebo 0,02 N. alkalický roztok do slabě růžového zbarvení - 2. titrace.

Výpočet

1. Výměnná kyselost díky vodíkovým a hliníkovým iontům (podle výsledků 1. titrace) v meq na 100 g suché půdy:

kde: P - ředění 100/25=4; H - vzorek půdy v gramech; K - koeficient půdní vlhkosti; ml KOH - množství alkálie použité pro titraci; n. KOH - alkalická normalita.

2 Výpočet kyselosti vlivem vodíkových iontů je stejný, ale podle výsledků druhé titrace, po vysrážení hliníku.

* Při stanovení těchto ukazatelů ve vlhké půdě se současně zjišťuje procento vlhkosti.

Reagencie

1. Řešení 1 n. KCl, 74,6 g chemicky čistý KCl rozpustíme ve 400-500 ml destilované vody, přelijeme do 1litrové odměrné baňky a doplníme po značku. pH činidla by mělo být 5,6-6,0 (před zahájením analýzy zkontrolujte - v případě potřeby nastavte požadovanou hodnotu pH přidáním 10% roztoku KOH)

2. 0,01 nebo 0,02 n. z navážené části činidla nebo fixanalu se připraví roztok KOH nebo NaOH.

3. 3,5% roztok fluoridu sodného, ​​připravený s destilovanou vodou bez CO 2 (destilovaná voda se vaří, odpaří se na 1/3 původního objemu).

Metody stanovení prioritních polutantů v půdách

Samostatně, s ohledem na závažnost a důležitost problému, je třeba zmínit potřebu analýzy těžkých kovů v půdách. Identifikace kontaminace půd těžkými kovy je prováděna přímými metodami vzorkování půd ve studovaných oblastech a jejich chemickým rozborem. Používá se také řada nepřímých metod: vizuální hodnocení stavu fytogeneze, analýza distribuce a chování indikátorových druhů mezi rostlinami, bezobratlými a mikroorganismy. Doporučuje se odebírat vzorky půdy a vegetace v okruhu od zdroje znečištění s přihlédnutím k převládajícím větrům na trase dlouhé 25-30 km. Vzdálenost od zdroje znečištění k detekci halo znečištění se může lišit od stovek metrů až po desítky kilometrů. Stanovení úrovně toxicity těžkých kovů není jednoduché. U půd s různým mechanickým složením a obsahem organické hmoty bude tato úroveň odlišná. MPC byly navrženy pro rtuť - 25 mg/kg, arsen - 12-15, kadmium - 20 mg/kg. Byly stanoveny některé škodlivé koncentrace řady těžkých kovů v rostlinách (g/mil.): olovo - 10, rtuť - 0,04, chrom - 2, kadmium - 3, zinek a mangan - 300, měď - 150, kobalt - 5, molybden a nikl - 3, vanad - 2. Kadmium. V kyselých půdních roztocích je přítomen ve formách Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, alkalické půdy - Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3. Ionty kadmia (Cd 2+) tvoří 80-90 % z celkového množství v roztoku, s výjimkou těch půd, které jsou kontaminovány chloridy a sírany. V tomto případě je 50 % z celkového množství kadmia CdCl + a CdS04. Kadmium je náchylné k aktivní biokoncentraci, která vede k krátký čas v jeho nadbytku v biologicky dostupných koncentracích. Kadmium je tedy nejsilnější půdní toxický ve srovnání s jinými těžkými kovy. Kadmium netvoří vlastní minerály, ale je přítomno ve formě nečistot, nejvíce je v půdách zastoupeno výměnnými formami (56-84 %). Kadmium se s humusovými látkami prakticky neváže. Vést. Půdy se vyznačují méně rozpustnými a méně pohyblivými formami olova ve srovnání s kadmiem. Obsah tohoto prvku ve vodě rozpustné formě je 1,4%, při výměně - 10% hrubého; více než 8 % olova je spojeno s organickou hmotou, většina z tohoto množství jsou fulváty. 79 % olova je spojeno s minerální složkou půdy. Koncentrace olova v půdách pozaďových oblastí světa je 1-80 mg/kg. Výsledky mnohaletého celosvětového výzkumu ukázaly průměrný obsah olova v půdách 16 mg/kg. Rtuť. Rtuť je nejtoxičtějším prvkem v přírodních ekosystémech. Iont Hg 2+ může být přítomen ve formě jednotlivých organortuťových sloučenin (methyl-, fenyl-, ethylrtuť atd.). Ionty Hg 2+ a Hg + mohou být spojeny s minerály jako součást jejich krystalové mřížky. Při nízkých hodnotách pH půdní suspenze je většina rtuti sorbována organickou hmotou a se zvyšujícím se pH se zvyšuje množství rtuti spojené s půdními minerály.

Olovo a kadmium

Pro stanovení obsahu olova a kadmia v objektech přírodního prostředí na úrovni pozadí se nejvíce využívá metoda atomové absorpční spektrofotometrie (AAS). Metoda AAS je založena na atomizaci analyzovaného prvku převedeného do roztoku v grafitovém článku v atmosféře inertního plynu a absorpci rezonanční čáry emisního spektra duté katodové výbojky odpovídajícího kovu. Absorpce olova se měří při vlnové délce 283,3 nm, kadmium při vlnové délce 228,8 nm. Analyzovaný roztok prochází fázemi sušení, zpopelnění a atomizace v grafitovém článku pomocí vysokoteplotního ohřevu elektrickým proudem v proudu inertního plynu. Absorpce rezonanční čáry emisního spektra duté katodové lampy odpovídajícího prvku je úměrná obsahu tohoto prvku ve vzorku. Při elektrotermické atomizaci v grafitové kyvetě je limit detekce pro olovo 0,25 ng/ml, pro kadmium 0,02 ng/ml.

Pevné vzorky půdy se vloží do roztoku takto: 5 g na vzduchu vysušené půdy se vloží do křemenného kelímku, zalije se 50 ml koncentrované kyseliny dusičné, opatrně se odpaří na objem přibližně 10 ml, 2 ml 1N kyseliny chlorovodíkové jsou přidány. roztok kyseliny dusičné. Vzorek se ochladí a zfiltruje. Filtrát se v odměrné baňce zředí dvakrát destilovanou vodou na 50 ml. Do grafitové kyvety se mikropipetou zavede alikvot 20 μl vzorku a změří se koncentrace prvku.

Rtuť

Nejselektivnější a vysoce citlivou metodou pro stanovení obsahu rtuti v různých přírodních objektech je metoda atomové absorpce za studena. Vzorky půdy se mineralizují a rozpouštějí směsí kyseliny sírové a dusičné. Výsledné roztoky se analyzují atomovou absorpcí. Rtuť v roztoku se redukuje na kovovou rtuť a pomocí provzdušňovače se rtuťové páry přivádějí přímo do kyvety atomového absorpčního spektrofotometru. Mez detekce je 4 µg/kg.

Měření se provádí následovně: zařízení se uvede do provozního režimu, zapne se mikroprocesor, do vzorku se nalije rozpuštěný vzorek o objemu 100 ml, poté se přidá 5 ml 10% roztoku chloridu cínatého a perlátor se zátkou na tenké části je okamžitě vložen. Zaznamenejte maximální hodnotu spektrofotometru, který se používá k výpočtu koncentrace.

2. Analýza rostlin

Analýza rostlin nám umožňuje vyřešit následující problémy.

1. Zkoumejte transformaci makro- a mikroprvků v systému půda-rostlina-hnojivo v různých režimech pěstování rostlin.

2. Určete obsah hlavních biosložek v rostlinných předmětech a krmivech: bílkovin, tuků, sacharidů, vitamínů, alkaloidů a korespondenci jejich obsahu přijaté normy a standardy.

3. Posoudit vhodnost rostlin pro spotřebitele (dusičnany, těžké kovy, alkaloidy, toxické látky).

Vzorkování rostlin

Odběr vzorků rostlin je kritickou fází práce, která vyžaduje určité dovednosti a zkušenosti. Chyby ve vzorkování a přípravě na analýzu nejsou kompenzovány kvalitním analytickým zpracováním odebraného materiálu. Základem vzorkování rostlin v agro- a biocenózách je metoda průměrného vzorkování. Aby průměrný vzorek odrážel stav celé populace rostlin, bere se v úvahu makro- a mikroreliéf, hydrotermální podmínky, uniformita a hustota rostlin a jejich biologické vlastnosti.

Vzorky rostlin se odebírají za suchého počasí, ráno, po zaschnutí rosy. Při studiu metabolických procesů v rostlinách v dynamice jsou tyto hodiny pozorovány během celého vegetačního období.

Existují plodiny kontinuálního setí: pšenice, oves, ječmen, obilné plodiny, bylinky atd. a zpracované: brambory, kukuřice, řepa atd.

Pro kontinuální výsev plodin je na pokusném pozemku rovnoměrně rozděleno 5-6 pozemků o velikosti 0,25-1,00 m 2, rostliny jsou z pozemku sečeny na výšku 3-5 cm Celkový objem odebraného materiálu je kombinovaný vzorek . Po pečlivém zprůměrování tohoto vzorku se odebere průměrný vzorek o hmotnosti 1 kg. Průměrný vzorek se zváží a poté se analyzuje podle botanického složení, přičemž se zohlední plevel, nemocné rostliny, které jsou vyloučeny ze vzorku.

Rozdělení rostlin na orgány se provádí s váhovým účtováním ve vzorku listů, stonků, klasů, květů, klasů. Mladé rostliny nejsou rozlišeny podle orgánů a jsou fixovány jako celek. Pro řádkové plodiny, zejména vysoké plodiny, jako je kukuřice, slunečnice atd. kombinovaný vzorek se skládá z 10-20 středně velkých rostlin odebraných diagonálně z pozemku nebo střídavě v nesousedních řadách.

Při výběru okopanin se vykope 10-20 rostlin střední velikosti, očistí se od půdy, vysuší, zváží, oddělí se nadzemní orgány a zváží se okopaniny.

Průměrný vzorek je vyroben s ohledem na velikost hlíz, klasů, košů atd. Za tímto účelem se materiál vizuálně třídí na velký, střední, malý a podle toho podíl frakce tvoří průměrný vzorek. U vysokých plodin lze vzorek zprůměrovat podélnou disekcí celé rostliny shora dolů.

Kritériem pro posouzení správného odběru vzorků je konvergence výsledků chemické analýzy při paralelních stanoveních. Rychlost chemických reakcí ve vzorcích rostlin odebraných v období aktivní vegetace je mnohem vyšší než u mnoha analyzovaných objektů. Díky práci enzymů pokračují biochemické procesy, jejichž výsledkem je rozklad látek, jako je škrob, bílkoviny, organické kyseliny a především vitamíny. Úkolem výzkumníka je zkrátit na minimum dobu od odběru vzorků po analýzu nebo fixaci rostlinného materiálu. Snížení rychlosti reakcí lze dosáhnout prací s čerstvými rostlinami v chladu v klimatické komoře (+4°C), jakož i krátkodobým skladováním v domácí lednici. V čerstvém rostlinném materiálu při přirozené vlhkosti se stanovují ve vodě rozpustné formy bílkovin, sacharidů, enzymů, draslíku, fosforu a stanovuje se obsah dusičnanů a dusitanů. S malou chybou lze tato stanovení provést ve vzorcích rostlin po lyofilizaci.

Ve fixovaných vzorcích suchých na vzduchu jsou stanoveny všechny makroživiny, tzn. složení popela rostlin, celkový obsah bílkovin, sacharidů, tuků, vlákniny, pektinových látek. Sušení vzorků rostlin na absolutní suchou hmotnost pro analýzu je nepřijatelné, protože rozpustnost a fyzikálně-chemické vlastnosti mnoha organických sloučenin jsou narušeny a dochází k nevratné denaturaci proteinů. Při analýze technologické vlastnosti jakékoli předměty, je povoleno sušení při teplotě nepřesahující 30 °C. Zvýšené teploty mění vlastnosti protein-sacharidových komplexů v rostlinách a zkreslují výsledky stanovení.

Fixace rostlinného materiálu

Uchování organických a popelovitých látek ve vzorcích rostlin v množství blízkém jejich přirozenému stavu se provádí z důvodu fixace. Používá se fixace teploty a sušení mrazem. V prvním případě se stabilizace složení rostlin provádí díky inaktivaci enzymů a ve druhém případě díky sublimaci, zatímco rostlinné enzymy zůstávají v aktivním stavu, bílkoviny nedenaturují. Teplotní fixace rostlinného materiálu se provádí v peci. Rostlinný materiál se umístí do kraftových papírových sáčků a vloží do pece předehřáté na 105-110 °C. Po naložení se teplota udržuje na 90-95°C po dobu 10-20 minut v závislosti na vlastnostech rostlinného materiálu. Při takovém teplotním ošetření vlivem vodní páry dochází k inaktivaci rostlinných enzymů. Na konci fixace by měl být rostlinný materiál vlhký a zpomalený, přičemž by si měl zachovat barvu. Další sušení vzorku se provádí za přístupu vzduchu v otevřených sáčcích při teplotě 50-60°C po dobu 3-4 hod. Uvedené teploty a časové intervaly by neměly být překročeny. Dlouhodobé zahřívání při vysokých teplotách vede k tepelnému rozkladu mnoha látek obsahujících dusík a karamelizaci sacharidů rostlinné hmoty. Vzorky rostlin s vysokým obsahem vody - kořeny, plody, bobule atd. rozdělena na segmenty tak, aby analýza zahrnovala periferní a centrální část plodu. Soubor segmentů pro odběr vzorků je tvořen segmenty velkých, středních a malých plodů nebo hlíz v jejich vhodném poměru v porostu. Segmenty průměrného vzorku jsou rozdrceny a fixovány v smaltovaných kyvetách. Pokud jsou vzorky objemné, pak se nadzemní část rostlin těsně před fixací rozdrtí a rychle uzavře do sáčků. Pokud mají vzorky určovat pouze soubor chemických prvků, nelze je fixovat, ale sušit při pokojové teplotě. Sušení rostlinného materiálu se nejlépe provádí v termostatu při teplotě 40-60 0 C, protože při pokojové teplotě může hmota hnít a kontaminovat se prachovými částicemi z atmosféry. Vzorky obilí a semen nepodléhají teplotní fixaci, ale suší se při teplotě nepřesahující 30°C. Lyofilizace rostlinného materiálu (sušení sublimací) je založena na odpařování ledu s obtokem kapalné fáze. Sušení materiálu během lyofilizace se provádí následovně: vybraný rostlinný materiál se zmrazí do pevného stavu a vzorek se naplní kapalným dusíkem. Vzorek se poté umístí do lyofilizátoru, kde se suší při nízké teplotě a ve vakuu. V tomto případě je vlhkost absorbována speciálním desikantem (reagentem), který se používá jako silikagel, chlorid vápenatý atd. Lyofilizace inhibuje enzymatické procesy, ale enzymy samotné zůstávají zachovány.

Mletí rostlinných vzorků a jejich skladování.

Mletí rostlin se provádí za sucha na vzduchu. Rychlost mletí se zvyšuje, pokud jsou vzorky předsušené v termostatu. Nepřítomnost hygroskopické vlhkosti v nich je určena vizuálně: křehké, snadno lámavé stonky a listy v rukou jsou nejvhodnějším materiálem pro broušení.

Pro mletí sypkých vzorků o hmotnosti nad 30 g se používají laboratorní mlýnky, pro mletí malých vzorků domácí mlýnky na kávu. Vzorky rostlin jsou ve velmi malých množstvích rozemlety v porcelánovém hmoždíři a poté protlačeny sítem. Rozdrcený materiál se proseje přes síto. Průměr otvorů závisí na specifikách analýzy: od 1 mm do 0,25 mm. Část materiálu, která neprošla sítem, se znovu mele ve mlýně nebo v hmoždíři. "Odmítnutí" rostlinného materiálu není povoleno, protože se tím mění složení průměrného vzorku. U velkého objemu mletých vzorků je možné objem zmenšit přechodem z průměrného laboratorního vzorku na průměrný analytický, jehož hmotnost je 10-50 g, u zrna minimálně 100 g. Výběr je vyrobeno čtvrcením. Laboratorní vzorek se rovnoměrně rozloží na papír nebo sklo ve formě kruhu nebo čtverce. Špachtle je rozdělena na malé čtverce (1-3 cm) nebo segmenty. Materiál z nesousedních čtverců se odebírá do analytického vzorku.

Stanovení různých látek v rostlinném materiálu

Stanovení vodorozpustných forem sacharidů

Obsah sacharidů a jejich rozmanitost jsou určeny rostlinným druhem, vývojovou fází a abiotickými faktory prostředí a značně se liší. Pro stanovení monosacharidů existují kvantitativní metody: chemické, polarimetrické. Stanovení polysacharidů v rostlinách se provádí stejnými metodami, ale nejprve je kyslíková vazba (-O-) těchto sloučenin zničena v procesu kyselé hydrolýzy. Jedna z hlavních metod stanovení - Bertrandova metoda je založena na extrakci rozpustných sacharidů z rostlinného materiálu horkou destilovanou vodou. V jedné části filtrátu jsou stanoveny monosacharidy, ve druhé - po hydrolýze kyselina chlorovodíková- di- a trisacharidy, které se současně rozkládají na glukózu

Stanovení draslíku, fosforu, dusíku na základě na reakce hydrolýzy a oxidace rostlinných organických látek se silnými oxidačními činidly (směs sírové a chlór na-t). Hlavním oxidačním činidlem je kyselina chloristá (HclO 4). Organické látky bez dusíku se oxidují na vodu a oxid uhličitý, přičemž se uvolňují prvky popela ve formě oxidů. Organické sloučeniny obsahující dusík se hydrolyzují a oxidují na vodu a oxid uhličitý, přičemž se uvolňuje dusík ve formě amoniaku, který je okamžitě vázán kyselinou sírovou. V roztoku jsou tedy prvky popela ve formě oxidů a dusík ve formě síranu amonného a amonné soli kyseliny chloristé. Metoda eliminuje ztráty dusíku, fosforu a draslíku ve formě jejich oxidů, protože rostlinná hmota je vystavena teplotě 332°C. To je bod varu kyseliny sírové, zatímco kyselina chloristá má mnohem nižší bod varu - 121 °C.

Definiceobsah dusičnanů a dusitanů. Rostliny akumulují dusičnany a dusitany ve velkém množství. Tyto sloučeniny jsou toxické pro člověka i zvířata, nebezpečné jsou zejména dusitany, jejichž toxicita je 10x vyšší než u dusičnanů. Dusitany v lidském a zvířecím těle přeměňují železnaté železo hemoglobinu na trojmocné. Výsledný metahemoglobin není schopen přenášet kyslík. Je nutná přísná kontrola obsahu dusičnanů a dusitanů v rostlinných produktech. Pro stanovení obsahu dusičnanů v rostlinách byla vyvinuta řada metod. Nejpoužívanější ionometrická expresní metoda. Dusičnany se extrahují roztokem kamence draselného a následně se změří koncentrace dusičnanů v roztoku pomocí iontově selektivní elektrody. Citlivost metody je 6 mg/dm 3 . Mez stanovení dusičnanů v suchém vzorku je 300 ml -1 , v surovém - 24 -30 ml - 1 . Zastavme se podrobněji u analýzy celkového dusíku v rostlinách.

Stanovení celkového dusíku pomocí Kbeldalu

Vyšší obsah dusíku je pozorován v generativních orgánech, zejména v obilí, a jeho koncentrace je nižší v listech, stoncích, kořenech, okopaninách a velmi málo ve slámě. Celkový dusík v rostlině je reprezentován dvěma formami: bílkovinným dusíkem a dusíkem nebílkovinných sloučenin. Mezi posledně jmenované patří dusík, který je součástí amidů, volné aminokyseliny, dusičnany a amoniak.

Obsah bílkovin v rostlinách je určen množstvím bílkovinného dusíku, obsah bílkovinného dusíku (v procentech) se násobí faktorem 6,25 při analýze vegetativních orgánů a okopanin a 5,7 při analýze zrna. Nebílkovinné formy dusíku tvoří 10-30 % celkového dusíku ve vegetativních orgánech a ne více než 10 % v zrnu. Obsah nebílkovinného dusíku ke konci vegetačního období klesá, proto je v produkčních podmínkách jeho podíl zanedbáván. V tomto případě se stanoví celkový dusík (v procentech) a jeho obsah se převede na bílkoviny. Tento indikátor se nazývá „surový protein“ nebo protein. Princip metody. Část rostlinného materiálu je zpopelněna v Kjeldahlově baňce koncentrovanou kyselinou sírovou za přítomnosti jednoho z katalyzátorů (kovový selen, peroxid vodíku, kyselina chloristá atd.) Teplota zpopelnění 332°C. V procesu hydrolýzy a oxidace organické hmoty je dusík v baňce skladován v roztoku ve formě síranu amonného.

Amoniak se oddestiluje v Kjeldahlově přístroji zahříváním a varem roztoku.

V kyselém prostředí nedochází k hydrolytické disociaci síranu amonného, ​​parciální tlak amoniaku je nulový. V alkalickém prostředí se rovnováha posouvá, v roztoku vzniká amoniak, který se zahřátím snadno odpařuje.

2NH4OH \u003d 2NH3 * 2H20.

Amoniak se neztrácí, ale prochází lednicí nejprve ve formě plynu a poté, kondenzuje, padá do přijímače s titrovanou kyselinou sírovou a váže se s ní, opět tvoří síran amonný:

2NH3 + H2SO4 \u003d (NH4)2S04.

Přebytek kyseliny, který není spojen s amoniakem, se titruje zásadou přesně stanovené normality pomocí kombinovaného indikátoru nebo methyl rota.

Průběh analýzy

1. Na analytické váze odeberte pomocí zkumavky vzorek rostlinného materiálu? 0,3-0,5 ± 0,0001 g (podle rozdílu mezi hmotností zkumavky se vzorkem a hmotností zkumavky se zbytky materiál) a na konec zkumavky nasaďte pryžovou hadičku 12-15 cm a opatrně spusťte vzorek na dno Kjeldahlovy baňky. Do baňky s malým válečkem nalijte 10-12 ml koncentrované kyseliny sírové (d=1,84). Rovnoměrné zpopelnění rostlinného materiálu začíná již při pokojové teplotě, proto je lepší nechat vzorky naplněné kyselinou přes noc.

2. Baňky položte na elektrický sporák a provádějte postupné spalování, nejprve na nízkou teplotu (dejte azbest), poté na vysokou za občasného mírného protřepávání. Když se roztok stane homogenním, přidejte katalyzátor (několik krystalů selenu nebo několik kapek peroxidu vodíku) a pokračujte v hoření, dokud se roztok zcela nezbarví.

Katalyzátory. Použití katalyzátorů přispívá ke zvýšení bodu varu kyseliny sírové a urychlení zpopelnění. V různých modifikacích Kjeldahlovy metody se používá kovová rtuť a selen, síran draselný, síran měďnatý, peroxid vodíku. Nedoporučuje se používat pro spalování jako katalyzátor samotnou kyselinu chloristou nebo smíchanou s kyselinou sírovou. Rychlost oxidace materiálu je v tomto případě zajištěna nikoli zvýšením teploty, ale rychlým uvolňováním kyslíku, které je doprovázeno ztrátami dusíku při zpopelňování.

3. Odstraňování amoniaku. Po ukončení spalování se Kjeldahlova baňka ochladí a po stěnách se do ní opatrně nalije destilovaná voda, obsah se promíchá a hrdlo baňky se opláchne. První část vody se nalije až po hrdlo a kvantitativně se přenese do 1 1 baňky s kulatým dnem. Kjeldahlova baňka se ještě 5-6krát promyje malými dávkami horké destilované vody a pokaždé se promývací voda vypustí do destilační baňky. Destilační baňku naplňte promývací vodou do 2/3 objemu a přidejte 2-3 kapky fenolftaleinu. Malé množství vody znesnadňuje odpařování během destilace a velké množství může způsobit přesun vroucí vody do chladničky.

4. Nalijte 25-30 ml 0,1 n. H 2 SO 4 (s přesně nastaveným titrem), přidejte 2-3 kapky methylroth indikátoru nebo Groakova činidla (fialová barva). Špička trubice chladničky je ponořena do kyseliny. Odizolovací baňka se umístí na ohřívač a připojí se k lednici, přičemž se kontroluje těsnost spoje. Ke zničení síranu amonného a odstranění čpavku se používá 40% alkalický roztok odebraný v objemu, který je čtyřnásobkem objemu koncentrované kyseliny sírové odebrané během spalování vzorku.

Podobné dokumenty

Podstata agronomické chemie. Půdní znaky, soustava ukazatelů chemického složení, principy stanovení a interpretace. Metody stanovení prioritních znečišťujících látek. Analýza rostlin. Stanovení druhů a forem minerálních hnojiv.

semestrální práce, přidáno 25.03.2009


Metody klasifikace hnojiv. Vlastnosti skladování a manipulace s minerálními hnojivy, požadavky na jejich kvalitu. Povinné označování minerálních hnojiv. Výpočet dávek minerálních hnojiv podle účinné látky. Technika hnojení.

tutoriál, přidáno 15.06.2010


Monitoring, klasifikace půd. Metoda stanovení hygroskopické vlhkosti půdy, výměnná kyselost. Stanovení celkové alkality a alkality vlivem uhličitanových iontů. Komplexometrické stanovení celkového obsahu železa v půdách.

úkol, přidáno 11.9.2010


Metody stanovení železa v půdách: atomová absorpce a komplexometrické. Poměr skupin sloučenin železa v různých půdách. Metody stanovení mobilních forem železa pomocí thiokyanatanu amonného. Referenční roztoky pro analýzu.

test, přidáno 12.8.2010


Látky, především soli, které obsahují živiny potřebné pro rostliny. Dusíkatá, fosfátová a draselná hnojiva. Význam a využití všech faktorů, které určují vysoký účinek hnojiv s přihlédnutím k agrometeorologickým podmínkám.

abstrakt, přidáno 24.12.2013


Složení a vlastnosti základních dusíkatých hnojiv. Draselná hnojiva, jejich vlastnosti. Vysoká, nížinná a přechodná rašelina. Hodnota produkce minerálních hnojiv v ekonomice země. Technologický postup výroby. Ochrana životního prostředí.

semestrální práce, přidáno 16.12.2015


Přehled vývoje metody stanovení dusíku v oceli. Charakteristika systému analyzátoru tekutého kovového dusíku multilaboratorní nitrisový systém. Vlastnosti špičky sondy Nitris ponořené do tekuté oceli. Analýza fází cyklu měření obsahu dusíku.

test, přidáno 05.03.2015


abstrakt, přidáno 23.01.2010


obecné charakteristiky minerální hnojiva. Technologické schéma pro výrobu dusičnanu amonného v JSC "Akron". Příprava materiálové a tepelné bilance. Stanovení teploty procesu, konečné koncentrace ledku; vlastnosti produktu.

zpráva z praxe, přidáno 30.08.2015


Vlastnosti měření složení látek a materiálů. Podrobný popis metod pro stanovení neznámých koncentrací v instrumentálních metodách analýzy. Zobecněný výklad fyzikální a chemické analýzy jako samostatné vědní disciplíny.