Растения из почвы поглощают сульфатные соединения
1) сохраняющаяся неопределенно долгое время совокупность различных популяций, взаимодействующих между собой и окружающей средой
2)взаимоотношения между видами в рамках биоценоза
3) совокупность особей, проживающих на одной территории
2. Крупные наземные экосистемы, включающие в себя связанные друг с другом более мелкие экосистемы, называют:
3. Валовой первичной продукцией экосистемы называют:
1) общее количество вещества и энергии, поступающих от автотрофов к гетеротрофам
2) общее количество вещества и энергии, производимых автотрофами
4. Первичную продукцию в экосистемах образуют:
1) продуценты 3) детритофаги
2) консументы 4) редуценты
5. Вторичная продукция в экосистемах образуется:
3. Наименьшая продуктивность характерна для экосистем:
7. Наибольшая продуктивность характерна для экосистем:
1)тропических дождевых лесов
2) центральных частей океана
3) жарких пустынь
4) лесов умеренного климата
8. Установите, в какой последовательности должны располагаться экосистемы с учетом увеличения их продуктивности:
1) центральные части океана
2) леса умеренной полосы
4) коралловые рифы
1, 3, 2, 4
9. Расположите следующие экосистемы в порядке возрастания продуктивности:
1) влажные леса 3) степи
2) дубравы 4) арктическая тундра
4, 2, 3, 1
10. Несмотря на то, что океан занимает 71% площади нашей планеты, его продукция в 3 раза меньше, чем продукция растений суши. Соответственно биомасса водорослей в 10 тыс. раз меньше биомассы растений суши. Чем это объяснить?
(Основные продуценты суши — деревья, а океана — мелкие одноклеточные водоросли; различный прирост; растительноядные консументы океана быстро поедают продуцентов, и запас водорослей постоянно остается низким, а на суше — наоборот)
11. Перечислите принципы функционирования экосистем.
(Получение ресурсов и избавление от отходов в рамках круговорота всех элементов; существование за счет практически неисчерпаемой и чистой солнечной энергии; соответствие биомассы популяции трофическому уровню, занимаемому ею)
12. Опишите явления, свидетельствующие о нарушении человеком принципов функционирования экосистем.
(Нарушение круговорота веществ (загрязнение, кислотные дожди); экосистема функционирует не только за счет солнечной энергии, но и энергии ветра, дров, ископаемого топлива и других источников; нарушается принцип — на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы. Человек — третий трофический уровень, т. е. он питается мясом. Чтобы все люди могли есть мясо, нужно расширить в 10 раз посевные площади.)
13. Атмосферный азот включается в круговорот веществ благодаря деятельности:
1) хемосинтезирующих бактерий
2) денитрифицирующих бактерий
3) азотфиксирующих бактерий
4) нитратных бактерий
14. Сера в виде сероводорода поступает в атмосферу благодаря деятельности:
1) денитрифицирующих бактерий
3) метилотрофных бактерий
15. Азот попадает в растения в процессе круговорота веществ в форме:
1) оксида азота 3) нитратов
2) аммиака 4) азотной кислоты
16. Основные антропогенные источники серы, поступающей в большой круговорот веществ, — это:
1) теплоэнергетические установки
3) испытания атомного оружия
4) полеты авиатехники
17. Круговорот химических элементов между организмами и окружающей средой называют:
1) круговоротом энергии
2) биогеохимическим циклом
3) круговоротом живых организмов
4) круговоротом азота
18. Определите, какому циклу (круговороту азота, серы) соответствует каждый признак (1—6). Установите соответствие между круговоротом веществ и их признаками:
ПРИЗНАКИ | КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ |
1) содержание этого вещества в атмосфере составляет более 70% | А — цикл азота |
2) растения из почвы поглощают сульфатные соединения | Б — цикл серы |
3) в водной среде это вещество фиксируется цианобактериями | |
4) попадает в почву в результате разложения медного колчедана | |
5) основными антропогенными поставщиками элемента в круговорот веществ служат теплоэнергетические установки | |
6) фиксатором атмосферного элемента являются клубеньковые бактерии бобовых растений |
А, Б, А, Б, Б, А
19. В наземном биоценозе микроорганизмы и грибы завершают разложение органических соединений до простых минеральных компонентов, которые снова вовлекаются в круговорот веществ представителями некой группы организмов. Назовите эту группу:
1) консументы 1-го порядка
2) консументы 2-го порядка
20. Углерод поступает в круговорот веществ в биосфере в составе:
1) углекислого газа 3) известняка
2) свободного углерода
21. Углерод выходит из круговорота веществ (образуя осадочные породы) в составе:
1) сульфата кальция 3) нитрата кальция
2) карбоната кальция
4) сульфида кальция
22. Полный круговорот кислорода в природе продолжается около:
23. Полный круговорот воды в природе длится около:
24. Правило краевого (пограничного) эффекта гласит: на стыках биоценозов количество видов в них:
1) не изменяется
4) значительно не увеличивается
25. Масса тела живых организмов в экосистеме называется:
2) биоэнергией 4) биочисленностью
26. Сезонная периодичность в природе наиболее выражена:
1) в субтропиках
3) в умеренных широтах
2) в пустынях 4) в тропиках
27. Периодичность открывания и закрывания раковин устриц относят к ритмам:
1) суточным 3) годовым
28. Листопад относят к ритмам:
1) лунным 3) сезонным
2) суточным 4) годовым
29. Последовательная во времени смена одних сообществ другими на определенном участке среды называется:
1) сукцессией 3) климаксом
2) флуктуацией 4) интеграцией
30. Среди перечисленных примеров к первичной сукцессии относится:
1) превращение заброшенных полей в широколиственные леса
2) постепенная смена вырубок лиственным лесом
3) постепенное обрастание голой скалы лишайниками
4) превращение пожарищ в ельники
31. Среди перечисленных сукцессионных процессов к первичной сукцессии относится:
1) превращение гарей в еловые леса
2) постепенная смена вырубок сосняком
3) превращение деградированных пастбищ в дубравы
4) появление на сыпучих песках сосняка
32. Среди перечисленных сукцессионных процессов вторичной сукцессией считается:
1) превращение заброшенных полей в дубравы
2) появление лишайников на остывшей вулканической лаве
3) постепенное обрастание голой скалы
4) появление на сыпучих песках сосняка
33. Основной причиной неустойчивости экосистем является (ются):
1) неблагоприятные условия среды
2) недостаток пищевых ресурсов
3) несбалансированность круговорота веществ
4) избыток некоторых видов
34. Относительно устойчивое состояние экосистемы, в котором поддерживается равновесие между организмами, а также между ними и средой, называют:
1) климаксом 3) флуктуацией
2) сукцессией 4) интеграцией
35. В какой экосистеме (А, В) произрастает каждый из перечисленных (1—6) видов?
ПРЕДСТАВИТЕЛЬ | ЭКОСИСТЕМЫ |
1) ель обыкновенная | А — лесные |
2) тростник обыкновенный | Б — водные |
3) рогоз широколиственный | |
4) стрелолист обыкновенный | |
5) сосна обыкновенная | |
6) береза повислая |
А, 2-Б, 3-Б, 4-Б, 5-А, 6-А
36. Эвтрофикацией водоемов считают:
1) обогащение водоемов биогенными веществами, стимулирующими рост фитопланктона
2) процесс превращения болота в озеро
3) процесс обогащения воды кислородом
Тема 7. Биосфера
1. Оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находите: внепрерывном обмене с этими организмами, называется:
1) атмосферой 3) экосферой
2) гидросферой 4) биосферой
2. Что из перечисленного не входит (полностью или частично) в состав биосферы:
1) атмосфера 4) литосфера
2) магнитосфера 5) астеносфера
3) гидросфер 6) ионосфера
3. На какой высоте находится так называемый отдельный озоновый слой:
1) 20—30 км над уровнем моря
2) 10 15 км над уровнем моря
3) 25—50 км над уровнем моря
4) отдельного слоя озона не существует
4. Основная роль озонового слоя (экрана) заключается:
1) в защите от ультрафиолетового излучения
2) в поддержании климата планеты
3) в создании парникового эффекта
5. Укажите три вещества, содержание которых в земной коре максимально:
6. Отличительные особенности океанической коры (по сравнению с материковой):
1) толщина 3—7 км
2) толщина 20—40 км
3) гранитный слой присутствует
4) гранитный слой отсутствует
5) осадочный слой в среднем менее 1 км
6) осадочный слой в среднем 3—5 км
7) второй слой между осадочными и базальтовыми слоями
7. Горные породы, которыми покрыто более 76% поверхности континентов, — это породы:
8. Дайте характеристику оболочкам Земли, составляющим биосферу.
Гидросфера (водная оболочка Земли) составляет 70% поверхности Земли. Наибольшие запасы воды сосредоточены в Мировом океане (около 90%). Состояние гидросферы определяет климатические условия.
Литосфера (твердая оболочка Земли) включает в себя земную кору и верхнюю часть мантии. Жизнь в литосфере сосредоточена в ее верхнем, плодородном слое — почве.)
9. Перечислите основные признаки биосферы, которые отличают ее от других оболочек Земли.
(В пределах биосферы проявляется геологическая деятельность всех живых организмов.
Непрерывный круговорот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов.
Биосфера получает энергию от Солнца и поэтому является открытой системой.)
10. Перечислите основные функции биосферы и дайте их характеристику.
(Газовая функция — выделение и поглощение газов живыми организмами.
Тип взаимодействия, при котором организмы соперничают друг с другом, пытаясь лучше и быстрее достичь какой – либо цели, получил название:
Конкуренция
Толерантность – это способность организма выдерживать:
Весь диапазон экологических факторов
Углерод поступает в круговорот веществ в биосфере в составе:
Углекислого газа
Удельная поглощенная мощность это
Энергия ЭМП, поглощенная единицей массы биологического объекта
Укажите три вещества, содержание которых в земной коре максимально:
Кислород
Алюминий
Кремний
Уровень шума на территории жилой застройки не должен превышать
ДБ
Успех системы управления в области защиты окружающей среды зависит:
От активного участия, как руководства, так и персонала
Установите соответствие между видом животного и его отношением к температурному фактору:
п. 9-12 не выбирать
+ голубь - гомойотермные (теплокровные)
+ акула - пойкилотермные (холоднокровные)
+ собака - гомойотермные (теплокровные)
+ лягушка - пойкилотермные (холоднокровные)
+ кит - гомойотермные (теплокровные)
+ ящерица прыткая - пойкилотермные (холоднокровные)
Установите соответствие между круговоротом веществ и их признаками:
п.9-12 не выбирать
Фиксатором атмосферного элемента являются клубеньковые бактерии бобовых растений - цикл азота
В водной среде это вещество фиксируется цианобактериями - цикл азота
Попадает в почву в результате разложения медного колчедана - цикл серы
+ содержание этого вещества в атмосфере составляет более 70% - цикл азота
Основными антропогенными поставщиками элемента в круговорот веществ служат теплоэнергетические установки - цикл серы
Растения из почвы поглощают сульфатные соединения - цикл серы
Ученый А. Тенсли ввел понятие:
Экосистема в 1935 г.
Живыми растениями
Форма отношений, при которых один из участников умерщвляет другого и использует его в качестве пищи, называется:
Хищничество
Функция живого вещества, связанная с поглощением солнечной энергии в процессе фотосинтеза, а также с последующей передачей её по пищевым цепям, называется:
Энергетической
Функция живых организмов, связанная с переносом вещества против действия силы тяжести и в горизонтальном направлении, называется:
Транспортной
Функция живых организмов, связанная со способностью изменять и поддерживать определённый атмосферный состав, называется:
Газовой
Характер воздействия электромагнитного поля (ЭМП) бывает.
Сочетанным
Химические вещества, использующиеся против грибковых болезней, называются:
Фунгицидами
Химические элементы, входящие в состав живых организмов, называются:
Биогенами
Хлорфторуглероды (ХФУ) заменили хлорфтор-углеводородами (ХФУВ) и фторуглеводородами (ФУВ) так как:
Изменения в круговороте азота под влиянием антропогенных факторов обусловлено:
Примерный вариант ответа:
а) переводом его в усвояемые формы из воздуха при получении азотных удобрений;
б) выбросом в атмосферу в виде оксидов при работе двигателей внутреннего сгорания, промышленных установок;
в) разрушением органического вещества почв, гуано, сапропелей.
Задание на сопоставление (6 баллов)
Задание 17.
Определите, какому циклу (круговороту азота, серы) соответствует каждый признак (1—6). Установите соответст вие между круговоротом веществ и их признаками:
ПРИЗНАКИ | КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ |
1) содержание этого вещества в атмосфере составляет более 70% |
А — цикл азота
Б — цикл серы
Признаки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Круговорот | А | Б | А | Б | Б | А |
Выберите один правильный ответ из четырёх предложенных и
обоснуйте его (обоснование правильного ответа – от 0 до 3 баллов)
Задание 18.
Нарушение естественного круговорота серы может происходить в результате:
а) использования человеком радиоактивных веществ;
б) озонирования воды;
в) развития альтернативной энергетики;
г) загрязнения окружающей среды.
Примерный вариант ответа:
Ответ г) является верным. На всех участках естественный круговорот серы сильно изменен человеком, прежде всего, в связи с прямым привносом в ландшафты (эмиссии в результате загрязнения окружающей среды, внесение удобрений) и выносом элемента с урожаями. Соединения серы относятся к числу наиболее опасных (по масштабам загрязнения и вызываемых ими последствий) загрязнителей среды.
Выберите один правильный ответ из четырёх возможных и письменно
Обоснуйте, почему этот ответ вы считаете правильным, а также
в чём заключается ошибочность трёх других предложенных вариантов ответа
(итого за задание – 9 баллов)
а) являются детритофагами;
б) выбрасывают вместе с выделениями микроорганизмы, переводящие азот из воздуха и почвы в усваиваемую растениями форму;
в) выбрасывают вместе с выделениями микроорганизмы, разлагающие целлюлозные останки поврежденных растений;
г) размыкают круговорот биогенных элементов в системе почва-растение.
Примерный вариант ответа:
Ответ а неправильный, поскольку саранчовые насекомые относятся к фитофагам (питаются растениями, в частности, злаками).
Ответ б правильный. Саранчовые насекомые являются активаторами микробных процессов, играющих положительную роль в обеспечении минерального питания злаковых растений. Выделения насекомых содержат азотфиксирующих, аммонифицирующих и нитрифицурующих бактерий, которые при попадании в почву, способствуют улучшению минерального питания растений путем, соответственно, связывания азота из воздуха (азотфиксаторы) или переводу его в легко усваиваемую аммонийную, нитритную форму.
Ответ в неправильный. Во-первых, микроорганизмы, перерабатывающие целлюлозу, находятся, в основном в почве. Во-вторых, разложение целлюлозы не приведет к улучшению минерального питания, поскольку основных минеральных элементов, необходимых растениям (азот, фосфор, калий), в целлюлозе не содержится.
Ответ г неправильный. Саранчовые являются активным элементом естественного круговорота веществ в природе.
Материал к задачи:
Выявлены изменения микробиологических показателей, происходящие при использовании в пищу саранчовыми злаков. При повреждении этими насекомыми кормовых растений наблюдается вспышка активности азотфиксаторов, аммонификаторов и нитрификаторов, что ведет к обогащению азотного питания растений в фитоценозе.
Известно, что саранчовые при массовом размножении могут наносить существенный вред посевам сельскохозяйственных культур и пастбищам. Однако было бы неверным данные, характерные в основном для стадных форм саранчовых в определенные периоды их жизни, однозначно переносить на все сообщество и к этому сводить их роль как фитофагов в биогеоценозах. В кишечнике саранчовых происходит массовое размножение микрофлоры, что существенно усиливает собственную энзиматическую активность животных или дополняет ее. Микроорганизмы выбрасываются вместе с экскрементами в почву, где продолжается разложение непереваренных остатков растений.
Таким образом, насекомые-фитофаги, активнейшие деструкторы фитомассы, являются не столько звеном механической переработки, сколько активаторами микробных процессов, играющих благотворную роль в обеспечении минерального питания кормовых растений. Если же учесть тот факт, что саранчовые активно питаются, являются многочисленными и широко распространенными насекомыми, то их вклад в процессы, обеспечивающие тесное переплетение пастбищной и детритной пищевых цепей, трудно переоценить. Кроме того, необходимо учесть, что пик активности этих насекомых совпадает с моментом формирования у кормовых растений генеративных органов, когда азотное питание играет важнейшую роль в развитии полноценных семян.
Сельскохозяйственные культуры имеют неодинаковую потребность в сере в зависимости от биологических особенностей различных видов растений, фаз их развития, содержания элемента в почве и атмосферном воздухе. Некоторые растения поглощают серу на уровне с фосфором. Так, например, вынос серы овсом составляет 2,35 кг на тонну зерна, сахарной свеклой - 2,4 кг на тонну корнеплодов, с тонной зерна сои - 2,25 кг.
При составлении систем удобрения необходимо учитывать, что потребность в сере остро чувствуют бобовые и пасленовые культуры. Хотя зерновые и считаются несколько менее требовательными к сере, однако, забывать о роли серы в синтезе белка, мягко говоря, не следует.
Учитывая то, что в растении, местами локализации серы является листья и семена, (стебли и корни - меньше) внекорневые подкормки серосодержащими удобрениями является весьма эффективным способом корректировки сульфатного баланса. Потребность растений в сере ощутимо колеблется в течение вегетационного периода. Так, для рапса вопрос обеспечения потребностей в сере становится критически важным в фазе цветения и образования стручков. Кукуруза поглощает этот элемент равномерно в течение всего вегетационного периода. При этом следует отметить, что более 50% накопленной растениями серы аккумулируется в зерне.
Источниками обеспечения растений серой обычно выступают воздух и почву. Учитывая то, что повлиять на концентрацию серы в естественных условиях мы практически не можем, то объектами воздействия остается почву и собственно растения. В почвенном покрове Украины, содержание серы варьирует в широком диапазоне (0,001-0,5%). Как правило он зависит от содержания гумуса и тесно по вязаный с гранулометрическим составом почвы. Однако по мнению ученых, делать выводы об обеспеченности растений серой по валовому содержанию серы в почве нельзя, ведь несмотря на значительные запасы содержание ее минеральных форм достаточно низкий - не превышает 10%. Остальные, до 90% - содержится в органической форме и для того, чтобы стать полноценным и полноправным элементом питания растений, сера должна пройти процессы минерализации, происходящих с участием микроорганизмов. Так, благодаря деятельности микроорганизмов в почве постоянно происходит трансформация серы - преобразование между ее неорганическими и органическими соединениями. Во время процесса минерализации органического вещества почвы, образуется побочный продукт - сульфатная форма серы. Впоследствии, в процессе иммобилизации она входит в микробной массы почвы.
Высвобождение серы при минерализации органического вещества почвы проходит слишком медленно. Поэтому, чтобы сельскохозяйственные культуры не испытывали дефицита серы, возникает потребность в применении серосодержащих удобрений. При разработке системы удобрения, нельзя оставлять без внимания миграционную способность сульфат-иона SO42-. В литературе имеют место факты потерь до 50% серы, внесенной с минеральными удобрениями, в результате вымывания. Некоторые ученые, по уровню потерь вследствие миграции ставят сульфат-ион SO42- в один ряд с нитрат-ионом NO3- (азотная форма азота).
При поступлении в растение и могут окисляться или восстанавливаться в соответствующие формы. Содержание и соотношение окисленной и восстановленной серы в растении зависит от активности процессов редукции и ассимиляции сульфата, а также концентрации SO42- в почвенном растворе. Метаболический цикл серы у растений начинается с сульфата и заканчивается образованием серосодержащих аминокислот, которые, в свою очередь, окисляются снова к неорганическому сульфату. Корневая система растений поглощает сульфат-ионы, особенно активно это происходит в зоне корневых волосков, откуда они с помощью белков-переносчиков поступают в клетки растения. В растении сульфат-ионы перемещаются с транспирационным движением, а затем накапливаются в вакуолях клеток растения участвуют в химических реакциях. Через листья растения поглощают серу в очень малом количестве. Большая часть сульфатной серы, которую поглотило корни, восстанавливается и выступает частью цистеина в хлоропластах листьев. Цистеин - исходное соединение, из которой образуется большая часть серосодержащих органических соединений. Также сера входит в состав коэнзима А, биотина, тиамина, глютатиона и сульфолипиды.
В синтезе белка сера играет соизмеримую с азотом роль, поэтому при применении азотных удобрений нарушать взаимосвязь между азотным питанием и обеспечением растений серой никак нельзя. И как показывает практика, очень часто именно недостаток одного (или сразу обоих) из этих элементов лимитирует как урожайность, так и качество. Так, в составе белка соотношение азота и серы 15 к 1, однако эта пропорция не является постоянной для всех культур. Например, в зерне пшеницы отношение N: S составляет 16: 1, а в семенах рапса - 6: 1. Однако, при проведении диагностики опираться только на соотношение азота и серы нельзя, поскольку, правильные пропорции можно получить и при низком содержании обоих элементов. Кроме этого избыток азота может быть неправильно трактован, как и дефицит серы. Рекомендуем делать внекорневую подкормку препаратом HAHIT Premium, который обеспечит растение сбалансированным содержанием серы и комплекса микроэлементов.
Сера – важный макроэлемент, необходимый растительным и животным организмам. Она требуется для протекания важных метаболических процессов. В растениях сульфатная сера (SO4 2- ) восстанавливается 1 и входит в состав органических соединений, однако животным организмам для удовлетворения потребности в сере необходимо поступление с пищей серосодержащих аминокислот (метионина и цистеина).
В последние годы потребности сельскохозяйственных культур в сере стало уделяться большее внимание, поскольку во многих системах земледелия снизилось поступление серы в почву по сравнению с предыдущими периодами. Применение серосодержащих удобрений становится актуальным в результате роста урожайности сельскохозяйственных культур, изменения структуры севооборотов, сокращения объемов внесения органических удобрений, а также снижения использования удобрений и пестицидов, содержащих серу.
В почве сера в основном находится в составе органического вещества. Сульфаты легко растворимы в воде и содержатся в почвенном растворе большинства типов почв. Это основной источник серы для растений. Сульфат-ионы активно поглощаются корнями, особенно в зоне корневых волосков, и поступают в растительные клетки с помощью белков-переносчиков сульфат-ионов. Внутри растения сульфат-ионы перемещаются с транспирационным током, а затем аккумулируются в вакуолях растительных клеток либо участвуют в ряде биохимических реакций. Кроме того, листья растений поглощают диоксид серы (SO2) из атмосферы, но обычно в количествах, не превышающих 1 кг S/га/год. Листья растений могут выделять сероводород (H2S), и, предположительно, это служит механизмом детоксикации при воздействии высоких концентраций SO2.
Б?льшая часть сульфатной серы, поглощенной корнями, восстанавливается и входит в состав цистеина в хлоропластах листьев. Цистеин – первичное соединение, из которого в растениях в дальнейшем образуется б?льшая часть других серосодержащих органических соединений. Вышеуказанный процесс начинается с образования аденозинфосфосульфата, и, в конечном итоге, синтезируются различные серосодержащие органические соединения (рис. 1). Восстановление сульфатов – процесс, требующий значительных затрат энергии. Другие важные серосодержащие аминокислоты – это цистин (соединенные между собой 2 две молекулы цистеина) и метионин (рис. 2). В меньших количествах сера входит в состав таких важных органических соединений, как коэнзим А, биотин, тиамин, глютатион, а также сульфолипиды.
Органические соединения, полученные в процессе превращения сульфатов, транспортируются по флоэме к местам активного синтеза белка (верхушки корней и стеблей, плоды, зерновки) и в дальнейшем становятся, по б?льшей части, малоподвижными в растении. Внешние признаки недостатка серы в первую очередь появляются на молодых тканях растений – листья и жилки приобретают бледно-зеленую и желтую окраску. Хлороз, наблюдаемый при недостатке серы, напоминает недостаток азота. Однако недостаток азота сначала проявляется на старых листьях, поскольку для азота характерна высокая подвижность в растении. Подкормка серосодержащими удобрениями, проведенная после выявления первых признаков недостатка серы, может не приводить к полному восстановлению роста у ряда сельскохозяйственных культур.
Существует большое количество вторичных серосодержащих соединений, выполняющих важные биохимические функции у отдельных видов растений. Некоторые сельскохозяйственные культуры (например, из рода Brassica: рапс, горчица) образуют глюкозинолаты и имеют сравнительно высокую потребность в сере. Растения из рода Allium (например, чеснок и лук) продуцируют аллиины, в составе которых может находиться более 80% от общего содержания серы в растении. Характерные для лука и чеснока вкус и запах, обусловленные вышеуказанными летучими серосодержащими соединениями, усиливаются при выращивании растений на почвах с высоким содержанием подвижной серы. С этими и другими серосодержащими соединениями связана устойчивость растений к повреждению вредителями, а также к стрессам, вызванным неблагоприятными внешними факторами.
Потребность растений в сере
Потребность в сере сильно различается у разных сельскохозяйственных культур. Содержание серы в абсолютно сухом веществе растений обычно составляет от 0.1 до 1.0% (в расчете на элемент). Самая высокая потребность в сере характерна, как правило, для растений из рода Brassica (таких, как кочанная капуста, брокколи и рапс), затем следуют бобовые культуры и злаки.
Потребность растений в сере меняется в течение вегетационного периода. Например, максимальная потребность в сере у рапса наблюдается в фазу цветения и семяобразования. Поглощение серы кукурузой протекает с фактически постоянной скоростью в течение всего вегетационного периода. При этом в зерне аккумулируется более 50% накопленной растениями серы. Растения пшеницы между фазами цветения и созревания могут терять 3 до половины накопленной серы. Необходимо определять потребность в сере каждой отдельной сельскохозяйственной культуры (рис. 3).
Вынос серы с урожаем основной продукции, как правило, находится в диапазоне от 10 до 30 кг S/гa и зависит от возделываемой культуры, а также от уровня урожайности (табл. 1), однако для некоторых видов растений из рода Brassica поглощение серы может достигать 70 кг S/гa.
Качество сельскохозяйственной продукции
При возделывании сельскохозяйственных культур на низко обеспеченных подвижной серой почвах может снижаться урожайность и ухудшаться качество продукции. Обеспеченность растений серой – основной фактор получения качественного растительного белка. У ряда культур от уровня питания серой зависит структура, а также функционирование ферментов и белков в тканях листьев и семенах. Например, форма белковых молекул и функциональные свойства белка зерновых культур зависят от количеств образующегося цистеина. В связи с этим хлеб, выпеченный из зерна пшеницы с низким содержанием серы, не поднимается, в результате чего получаются плотные буханки неправильной формы.
Взаимодействие серы с другими элементами питания
Как азот, так и сера играют важную роль в синтезе белка, поэтому между питанием растений азотом и серой существует тесная взаимосвязь. Зачастую одновременный недостаток этих двух элементов питания лимитирует урожайность. Установлено, что в составе белка на 15 частей азота приходится одна часть серы (то есть соотношение N:S = 15:1). Однако данное соотношение характерно не для всех сельскохозяйственных культур. Например, соотношение N:S в зерне пшенице составляет примерно 16:1, а в семенах рапса – около 6:1.
В целом считается, что такие сельскохозяйственные культуры, как пшеница, сахарная свекла и арахис имеют низкую потребность в сере. Существует множество примеров, показывающих, что для получения запланированного урожая необходимо достаточное питание растений как азотом, так и серой (рис. 4). При недостатке серы у бобовых культур уменьшается количество клубеньков на корнях растений и, соответственно, снижается интенсивность фиксации атмосферного азота.
При проведении растительной диагностики не стоит полностью полагаться на соотношение N:S в растениях, так как данный показатель может вводить в заблуждение. Например, требуемое соотношение N:S может быть получено и при низком содержании в растениях обоих элементов питания. Кроме того, избыток азота может быть неправильно истолкован, как недостаток серы и наоборот.
Недостаточное питание растений серой не только снижает урожайность и качество продукции, но и уменьшает эффективность использования азота из удобрений растениями. Таким образом, повышается риск потерь азота, что неблагоприятно сказывается на состоянии окружающей среды. Как показали проведенные исследования, применение серосодержащих удобрений на пастбищах, почвы которых недостаточно обеспечены подвижной серой, способствует росту урожайности и повышает эффективность использования азота из удобрений растениями. Потери азота из почвы при этом снижаются. Исходя из тесной взаимосвязи между питанием растений азотом и серой, Шнаг и Ханеклаус (Schnug и Haneklaus, 2005) допустили, что одна единица серы, требуемая для устранения ее недостатка у растений, эквивалента 15-ти единицами потенциальных потерь азота. Согласно проведенным расчетам, недостаток серы в Германии может приводить к ежегодным потерям 300 млн. кг азота (или 10% от общего объема потребляемых в стране азотных удобрений).
Как известно, применение высоких доз серных удобрений вызывает недостаток молибдена у растений. Это происходит из-за антагонизма между сульфат-ионами и молибдат-ионами (MoO4 2- ) в процессе поглощения корневой системой растений, так как указанные анионы конкурируют за специфические участки белков-переносчиков, локализованных в клеточных мембранах корня. В тоже время, молибден входит в состав фермента, регулирующего образование органических серосодержащих соединений. По вышеуказанной причине также наблюдается антагонизм между серой и селеном (особенно селенат-ионами – SeO4 2- ). Применение серосодержащих удобрений на почвах пастбищ с достаточным содержанием подвижного селена может снижать содержание селена в травах, что негативно сказывается на удовлетворении потребности животных в селене. Показано, что использование сульфатной формы серы – это эффективный способ снижения поглощения растениями элементов-поллютантов на загрязненных почвах. Однако использование элементарной серы может усиливать поглощение тяжелых металлов (Cu, Mn, Zn, Fe и Ni) растениями в результате подкисления ризосферы в процессе окисления серы.
Читайте также: