Использование термина «минерал» по отношению к биологически значимым элементам

Власюк П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений. Издательство «Наукова Думка», Киев, 1969

Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для ВУЗов. Изд: Л: Химия, 1985 г, с 731

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Калинский А.А., Вильдфлуш И.Р., Ионас В.А. и др. –  Агрохимия в вопросах и ответах – Мн.: Урожай,1991. – 240 с.: ил.

Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).

Муравин Э.А. Агрохимия. – М. КолосС, 2003.– 384 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов средних учебных заведений).

Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. Екатеринбург, 1998. 79 с.

Соколовский А. А.; Унанянц Т.П. Краткий справочник по минеральным удобрениям. М., «Химия», 1977. – 376 с.

Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта , 2000. – 640 с., ил.

Big Pile of Steaming Dung, by Karoly Lorentey, по лицензии CC BY

Fertilization, by K.A. Barbarick, Bugwood.org, по лицензии CC BY

Phosphorus deficiency in wheat, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA

Phosphorus toxicity in wheat, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA

Микро- и макроэлементы (кроме кислорода, водорода, углерода и азота), попадают в организм, как правило, при приёме пищи. Для их обозначения в английском языке существует термин Dietary mineral.

В конце ХХ века российские производители некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин минерал, калькируя англоязычное Dietary mineral. С научной точки зрения такое употребление термина «минерал» является неправильным, в русском языке слово минерал следует использовать только для обозначения геологического природного тела с кристаллической структурой.

Физические и химические свойства

Макроэлементы различны как по химическим, так и по физическим свойствам. Среди них выделяются металлы (калий, кальций, магний и прочие) и неметаллы (фосфор, сера, азот и прочие).

Недостаток микроэлементов в организме

Микроэлементы - это... Что такое Микроэлементы?

Термин “микроэлементы” получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество “макроэлементов” в удобрениях (троица NPK – азот, фосфор, калий) не обеспечивает нормального развития растений.

Микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека составляет менее 200 мг. В последнее время производители биологически активных добавок стали использовать заимствованный из европейских языков термин микронутриент (англ.micronutrient). Под микронутриентами объединяют микроэлементы, витамины и некоторые макроэлементы (калий, кальций, магний, натрий).

Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма, предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях органах на физиологическом уровне.

Чем меньше концентрация соединений в организме, тем труднее установить биологическую роль элемента, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят ванадий, кремний и др.

Основные причины, вызывающие недостаток минеральных веществ:

  • Неправильное питание или однообразное питание, некачественная питьевая вода.
  • Геологические особенности различных регионов земли – эндемические (неблагоприятные) районы.
  • Большая потеря минеральных веществ по причине кровотечений, болезнь Крона, язвенный колит.
  • Употребление некоторых лекарственных средств, связывающих или вызывающих потерю микроэлементов.

Роль макроэлементов в организме человека

Макроэлементы в организме человека играют чрезвычайно важную роль. Без достаточного присутствия калия нарушатся процессы свертывания крови. Без элемента калия невозможна работа сердечной мышцы, возможна остановка сердца.

Макроэлемент хлор чрезвычайно важен в поддержании кислотно-основного баланса крови (pH крови) и клеток. Благодаря натрию также происходят процессы возбуждения клетки, передача импульсов. Фосфор – важнейший элемент клеточных мембран. Он регулирует кальциевый обмен в организме.

Кальций – строительный материал костей. Без кальция невозможно мышечное сокращение. При недостатке его возникают мышечные спазмы, особенно, в ночное время. Кальций влияет на проницаемость сосудов. Магний – важнейший элемент многих физиологических процессов. При его недостатке возникают мышечные спазмы, нарушения в нормальной работе нервной системы.

Высокий урожай любой сельскохозяйственной культуры возможен только при условии полноценного и достаточного питания. Кроме света, тепла и воды, растениям необходимы питательные вещества. В состав растительных организмов входит более 70 химических элементов, из них 16 абсолютно необходимых – это органогены (углерод, водород, азот, кислород), зольные микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера), а также железо и марганец.

Каждый элемент выполняет в растениях свои функции, и заменить один элемент другим совершенно невозможно.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

в растения в основном поступают кислород, углерод и водород. На их долю приходится 93,5 % сухой массы, в том числе, на углерод – 45 %, на кислород – 42 %, на водород – 6,5 %.

  • Углерод поглощается из воздуха листьями растений и немного корнями из почвы в виде двуокиси углерода (CO2). Является основой состава всех органических соединений: жиров, белков, углеводов и прочих.
  • Водород потребляется в составе воды, крайне необходим для синтеза органических веществ.
  • Кислород поглощается листьями из воздуха, корнями из почвы, а также выделяется из состава других соединений. Необходим как для дыхания, так и для синтеза органических соединений.[7]

для растений элементами являются азот, фосфор и калий:

  • Азот – важнейший элемент для развития растений, а именно, для образования белковых веществ. Его содержание в белках варьирует от 15 до 19 %. Он входит в состав хлорофилла, а значит, участвует в фотосинтезе. Азот обнаруживается в ферментах – катализаторах различных процессов в организмах.[7]
  • Фосфор присутствует в составе ядер клеток, ферментов, фитина, витаминов и прочих не менее важных соединений. Участвует в процессах преобразования углеводов и азотосодержащих веществ. В растениях он содержится как в органической, так и в минеральной форме. Минеральные соединения – соли ортофосфорной кислоты – применяются при синтезе углеводов. Растения используют и органические фосфорные соединения (гексофосфаты, фосфатиды, нуклеопротеиды, сахарофосфаты, фитин).[7]
  • Калий играет важную роль в белковом и углеводном обмене, усиливает эффект от использования азота из аммиачных форм. Питание калием – мощный фактор развития отдельных органов растений. Этот элемент благоприятствует накоплению сахара в клеточном соке, что повышает устойчивость растений к неблагоприятным природным факторам в зимний период, способствует развитию сосудистых пучков и утолщает клетки.[7]

не менее важны для успешной жизнедеятельности растений. Их баланс влияет на множество важнейших процессов растения:

  • Сера входит в состав аминокислот – цистеина и метионина, играет важную роль как в белковом обмене, так и в окислительно-восстановительных процессах. Положительно влияет на образование хлорофилла, способствует образованию клубеньков на корневой части бобовых растений, а также клубеньковых бактерий, усваивающих азот из атмосферы.[7]
  • Кальций – участник углеводного и белкового обмена, оказывает положительное влияние на рост корней. Остро необходим для нормального питания растений. Известкование кислых почв кальцием обеспечивает повышение плодородия почвы.[7]
  • Магний участвует в фотосинтезе, его содержание в хлорофилле достигает 10 % от его общего содержания в зеленых частях растений. Потребность в магнии у растений неодинакова.[7]
  • Железо в состав хлорофилла не входит, однако участвует в окислительно-восстановительных процессах, крайне важных для образования хлорофилла. Играет большую роль в дыхании, поскольку является составной частью дыхательных ферментов. Оно необходимо как зеленым растениям, так и бесхлорофильным организмам.[7]

О дефиците того или иного макроэлемента в почве, а следовательно, и в растении отчетливо свидетельствуют внешние признаки. Чувствительность каждого вида растений к недостатку макроэлементов строго индивидуальна, однако имеются и некоторые схожие признаки. Например, при недостатке азота, фосфора, калия и магния страдают старые листья нижних ярусов, при нехватке кальция, серы и железа – молодые органы, свежие листья и точка роста.

Особенно отчетливо недостаток питания проявляется у высокоурожайных культур.

На состояние растений влияет не только недостаток, но и избыток макроэлементов. Он проявляется, прежде всего, в старых органах, и задерживает рост растений. Часто признаки недостатка и избытка одних и тех же элементов бывают несколько схожи.[6]

Содержание макроэлементов в различных соединениях

Микроэлементы - это... Что такое Микроэлементы?

Рекомендуются к применению на достаточно увлажненных дерново-подзолистых, серых лесных почвах, а также на выщелоченных черноземах. Они способны обеспечить до половины от общей прибавки урожая, получаемой от полной минеральной подкормки (NPK).

Однокомпонентные азотные удобрения делят на несколько групп:

  1. Нитратные удобрения. Это соли азотной кислоты и селитры. Азот содержится в них в нитратной форме.
  2. Аммонийные и аммиачные удобрения: выпускают твердые и жидкие. Содержат азот в аммонийной и, соответственно, аммиачной форме.
  3. Аммонийно-нитратные удобрения. Это азот в аммонийной и нитратной форме. Пример – аммиачная селитра.
  4. Амидные удобрения. Азот в амидной форме. К ним относятся мочевина и карбамид.
  5. КАС. Это карбамид-амиачная селитра, водный раствор мочевины и аммиачной селитры.

Источник получения промышленных азотных удобрений – синтетический аммиак, образованный из молекулярного азота и воздуха.[5]

Рекомендуется к применению на почвах легкого гранулометрического состава, а также на всех прочих почвах с низким содержанием подвижного фосфора.

Фосфорные удобрения делят на несколько групп:

  1. Содержащие фосфор в водорастворимой форме – суперфосфаты простой и двойной. Фосфор удобрений данной группы легко доступен растениям.
  2. Содержащие фосфор, не растворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (в 2%-ной лимонной) и щелочном растворе цитрата аммония. К ним относятся томасшлак, преципитат, термофосфаты и другие. Фосфор доступен растениям.
  3. Содержащие фосфор, не растворимый в воде и плохо растворимый в слабых кислотах. Полностью фосфор данных соединений может растворяться только в сильных кислотах. Это костяная и фосфоритная мука. Считаются наиболее труднодоступными источниками фосфора для растений.

Основные источники получения фосфорных удобрений – природные фосфорсодержащие руды (апатиты и фосфориты). Кроме того, для получения этого вида удобрений используют богатые фосфором отходы металлургической промышленности (мартеновские шлаки, томасшлак).[5]

Применение этого вида удобрений рекомендовано на почвах с легким гранулометрическим составом, а также на торфянистых почвах с низким содержанием калия. На прочих почвах с высоким валовым запасом калия потребность в данных удобрениях возникает только при возделывании калиелюбивых культур. К ним относятся корнеплоды, клубнеплоды, силосные, овощные культуры, подсолнечник и прочие. Характерно, что эффективность калийных удобрений тем сильнее, чем выше обеспеченность растений прочими основными элементами питания.

Калийные удобрения подразделяют на:

  1. Местные калийсодержащие материалы. Это непромышленные калийсодержащие материалы: сырые калийные соли, кварц-глауконитовые пески, отходы алюминиевой и цементной продукции, растительная зола Однако использование этих источников неудобно. В районах с залежами калийсодержащих материалов их действие ослаблено, а дальняя транспортировка нерентабельна.
  2. Промышленные калийные удобрения. Получают в результате обработки калийных солей промышленными способами. К ним относятся хлористый калий, хлоркалий-электролит, калимагнезия, калимаг и другие.

https://www.youtube.com/watch?v=channelUC7i8oc0vBdMAsZPWGQPE9Tg

Источник производства калийных удобрений – природные месторождения калийных солей.[5]

По составу подразделяют на:

  1. Простые – содержат только один питательный элемент. Это магнезит и дунит.
  2. Сложные – содержат два и более питательных элемента. К ним относятся азотно-магниевые (аммошенит или доломит-аммиачная селитра), фосфорно-магниевые (фосфат магниевый плавленый), калийно-магниевые (калимагнезия, полигалит карналлит), бормагниевые (борат магния), известково-магниевые (доломит), содержащие азот, фосфор и магний (магний-аммонийфосфат).

Источники производства магнийсодержащих удобрений – природные соединения. Некоторые используются непосредственно как источники магния, другие перерабатываются.[4]

Содержание макроэлементов в органических удобрениях

Органические удобрения содержат значительное количество макроэлементов и являются важным средством для воспроизводства плодородия почв и роста продуктивности земледелия. Содержание макроэлементов в органических удобрениях колеблется от долей процента до нескольких процентов и зависит от многих природных факторов.

Список-макро-эл

включает в состав весь спектр необходимых для жизни растения микроэлементов: азота – 0,45 – 0, 83 %, фосфора – 0,19 – 0,28 %, калия 0,50 – 0,67%, кальция 0,18 – 0,40 %, магния 0,09 – 0,18 %, серы 0,06 – 0,15% от всего объема вещества, включая воду и органику.

содержит несколько больше макроэлементов: азота – 0,5 – 0,86%, фосфора – 0,26 – 0,47 %, калия – 0,59 – 0,60%.

Торф, в зависимости от вида, содержит от 0,1 до 3,3% различных макроэлементов.

Птичий помет, особенно куриный, является важным источником макроэлементов. Их содержание в нем для различных элементов колеблется от 0,2 до 2,4 %.

, в зависимости от вида подстилки, содержит азота от 1,6 до 2,22%, фосфора от 1,4 – 2,0%, калия от 0,62 – 0,78 %.

содержит в процентном соотношении несколько меньше макроэлементов. Однако это наиболее быстродействующее удобрение из числа органических. Содержание макроэлементов и других питательных веществ в ней различно. В среднем количество азота колеблется от 0,26-0,39 %, фосфора – 0,06 – 0, 12%, а калия – 0,36 – 0,58 %.

Эффект от применения минеральных удобрений

Минеральные удобрения повышают урожай сельскохозяйственных культур. Установлено, что каждый четвертый житель Земли питается продуктами, полученными при применении удобрений.

За счет применения удобрений урожай на дерново-подзолистых почвах повышается на 55 %, на серых лесных – на 28 %, а на черноземах – на 25 %.

Значение минеральных удобрений состоит также в том, что при их применении не только повышается урожайность, но и улучшается качество возделываемых культур.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

ведет к повышению белка в зерне от 1 до 3 %.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

увеличивают крахмалистость клубней картофеля, сахаристость корней корнеплодов, выход волокна у льна-долгунца.