Хімічний склад рослин та якість урожаю
Функції води в рослинах обумовлені властивими їй фізичними та хімічними властивостями. Вона має високу питому теплоємність і завдяки здатності випаровуватися за будь-якої температури оберігає рослини від перегріву. Вода - прекрасний розчинник для багатьох сполук, у водному середовищі відбувається електролітична дисоціація цих сполук та засвоєння рослинами іонів, що містять необхідні елементи мінерального живлення. Високий поверхневий натяг води визначає її роль процесах поглинання і пересування мінеральних і органічних сполук. Полярні властивості та структурна впорядкованість молекул води зумовлюють гідратацію іонів та молекул низько- та високомолекулярних сполук у клітинах рослин.
Вода не просто наповнювачем рослинних клітин, а й невіддільною частиною їх структури. Обводненість клітин тканин рослин обумовлює їх тургор (тиск рідини всередині клітини на її оболонку), є важливим фактором інтенсивності та спрямованості різноманітних фізіологічних та біохімічних процесів. За безпосередньої участі води відбувається величезна кількість біохімічних реакцій синтезу та розпаду органічних сполук у рослинних організмах. Особливе значення вода має у енергетичних перетвореннях у рослинах, передусім в акумуляції сонячної енергії як хімічних сполук при фотосинтезі. Вода має здатність пропускати промені видимої та близької до неї ультрафіолетової частини світла, необхідної для фотосинтезу, але затримує певну частину інфрачервоної теплової радіації.
Вміст води в рослинах залежить від виду та віку рослин, умов водопостачання, транспірації та певною мірою від умов мінерального харчування. Вологозабезпеченість поряд з іншими факторами зовнішнього середовищанадає значний вплив на величину, якість урожаю сільськогосподарських культур та ефективність добрив.
Суха речовина
Збирання сухої речовини з товарною частиною врожаю основних сільськогосподарських культур може коливатися в дуже широких межах - від 15 до 100 ц і більше з 1 га.
Білки та інші азотисті сполуки.
Білки – основа життя організмів – відіграють вирішальну роль у всіх процесах обміну речовин. Білки виконують структурні та каталітичні функції, є також однією з основних запасних речовин рослин. Вміст білків у вегетативних органах рослин зазвичай становить 5-20% їхньої маси, в насінні хлібних злаків - 6-20%, а в насінні бобових та олійних культур - 20-35%.
Білки мають наступний досить стабільний елементарний склад (в %): вуглець – 51-55, кисень – 21-24, азот – 15-18, водень – 6,5-7, сірка – 0,3-1,5.
| Культура | Вода | Білки | Сирий протеїн | Жири | Др. вуглеводи | Клітковина | Зола |
| Пшениця (зерно) | 12 | 14 | 16 | 2,0 | 65 | 2,5 | 1,8 |
| Жито (зерно) | 14 | 12 | 13 | 2,0 | 68 | 2,3 | 1,6 |
| Овес (зерно) | 13 | 11 | 12 | 4,2 | 55 | 10,0 | 3,5 |
| Ячмінь(зерно) | 13 | 9 | 10 | 2,2 | 65 | 5,5 | 3,0 |
| Рис (зерно) | 11 | 7 | 8 | 0,8 | 78 | 0,6 | 0,5 |
| Кукурудза (зерно) | 15 | 9 | 10 | 4,7 | 66 | 2,0 | 1,5 |
| Гречка (зерно) | 13 | 9 | 11 | 2,8 | 62 | 8,8 | 2,0 |
| Горох (зерно) | 13 | 20 | 23 | 1,5 | 53 | 5,4 | 2,5 |
| Квасоля (зерно) | 13 | 18 | 20 | 1,2 | 58 | 4,0 | 3,0 |
| Соя (зерно) | 11 | 29 | 34 | 16,0 | 27 | 7,0 | 3,5 |
| Соняшник (ядра) | 8 | 22 | 25 | 50 | 7 | 5,0 | 3,5 |
| Льон (насіння) | 8 | 23 | 26 | 35 | 16 | 8,0 | 4,0 |
| Картопля (клубні) | 78 | 1,3 | 2,0 | 0,1 | 17 | 0,8 | 1,0 |
| Цукровий буряк (коріння) | 75 | 1,0 | 1,6 | 0,2 | 19 | 1,4 | 0,8 |
| Кормовий буряк (коріння) | 87 | 0,8 | 1,5 | 0,1 | 9 | 0,9 | 0,9 |
| Морква (коріння) | 86 | 0,7 | 1,3 | 0,2 | 9 | 1,1 | 0,9 |
| Цибуля ріпчаста | 85 | 2,5 | 3,0 | 0,1 | 8 | 0,8 | 0,7 |
| Конюшина (зелена маса) | 75 | 3,0 | 3,6 | 0,8 | 10 | 6,0 | 3,0 |
| Їжачка збірна (зелена маса) | 70 | 2,1 | 3,0 | 1,2 | 10 | 10,5 | 2,9 |
| *Сирий протеїн включає білки та небілкові азотисті речовини |
Білки різних сільськогосподарських культур нерівноцінні за амінокислотним складом, розчинністю та перетравністю. Тому якість рослинницької продукції оцінюється не тільки за змістом, але йзасвоюваності, повноцінності білків на основі вивчення їх фракційного та амінокислотного складу.
У складі білків знаходиться переважна частка азоту насіння (не менше 90% загальної кількості в них азоту) та вегетативних органів більшості рослин (75-90%). У той же час у бульбах картоплі, коренеплодах та листових овочах до половини загальної кількості азоту припадає на частку азотистих небілкових сполук. Вони представлені в рослинах мінеральними сполуками (нітрати, амоній) та органічними (серед яких переважають вільні амінокислоти та аміди, які добре засвоюються в організмах тварин і людини). Невелика частина небілкових органічних сполук у рослинах представлена пептидами (побудованими з обмеженої кількості залишків амінокислот і тому на відміну від білків, що мають низьку молекулярну масу), а також пуриновими та піримідиновими основами (що входять до складу нуклеїнових кислот).
Для оцінки якості рослинницької продукції часто користуються показником «сирий протеїн», яким виражають суму всіх азотистих сполук (білка та небілкових сполук). Розраховують «сирий протеїн» шляхом множення відсоткового вмісту загального азоту в рослинах на коефіцієнт 6,25 (одержуваний виходячи з середнього (16%) вмісту азоту у складі білка та небілкових сполук).
Вуглеводи в рослинах представлені цукрами (моносахарами та олігосахаридами, що містять 2-3 залишки моносахарів) та полісахаридами (крохмалем, клітковиною, пектиновими речовинами).
Цукру містяться в невеликих кількостях у всіх сільськогосподарських рослинах, а в коренеплодах та окремих органах овочевих культур, плодах винограду, ягодах та фруктах можуть накопичуватися як запасні речовини. Переважними моносахаридами в більшості рослин є глюкоза тафруктоза, а олігосахаридами - дисахарид сахароза.
Крохмаль - легко засвоюваний організмом людей і тварин вуглевод. При ферментативному (під дією ферментів амілаз) та кислотному гідролізі розпадається до глюкози.
Клітковина - високомолекулярний полісахарид із нерозгалуженого ланцюга глюкозних залишків. Її засвоюваність значно гірша, ніж крохмалю, хоча за повного гідролізі клітковини утворюється також глюкоза.
Пектинові речовини - високомолекулярні полісахариди, що містяться в плодах, коренеплодах та рослинних волокнах. У волокнистих рослинах вони скріплюють між собою окремі пучки волокон. Властивість пектинових речовин у присутності кислот та цукрів утворювати желе чи холодці використовується у кондитерській промисловості. В основі будови цих полісахарид лежить ланцюг із залишків полігалактуронової кислоти з метильними угрупованнями.
Жири та жироподібні речовини (ліпіди) є структурними компонентами цитоплазми рослинних клітин, а у олійних культур виконують роль запасних сполук. Кількість структурних ліпідів зазвичай невелика - 0,5-1% сирої маси рослин, але вони виконують у рослинних клітинах важливі функції, у тому числі щодо регуляції проникності мембран. Насіння олійних культур та сої використовують для отримання рослинних жирів, званих оліями.
За хімічною будовою жири – суміш складних ефірів триатомного спирту гліцерину та високомолекулярних жирних кислот. У рослинних жирах ненасичені кислоти представлені олеїновою, лінолевою та ліноленовою кислотами, а насичені — пальмітиновою та стеариновою кислотами. Склад жирних кислот у рослинних оліях визначає їх властивості - консистенцію, температуру плавлення та здатність до висихання, гіркоту, омилення, а також їх харчову цінність. Лінолева таліноленова жирні кислоти містяться тільки в рослинних оліях і є незамінними для людини, так як не можуть синтезуватися в його організмі. Жири є найбільш енергетично вигідними запасними речовинами - при їх окисленні виділяється на одиницю маси вдвічі більше енергії, ніж вуглеводів та білків.
До ліпідів відносяться також фосфатиди, воски, каротиноїди, стеарини та жиророзчинні вітаміни A, D, E та K.
Вміст окремих груп органічних сполук у сільськогосподарській продукції може змінюватись в залежності від видових та сортових особливостей рослин, умов вирощування, способів обробітку та застосування добрив.
Елементарний склад рослин
Суха речовина рослин має у середньому наступний елементарний склад (у вагових відсотках); вуглець - 45, кисень - 42, водень -6,5, азот та зольні елементи - 6,5. Загалом у рослинах виявлено понад 70 елементів. На сучасному рівні розвитку наукових даних близько 20 елементів (у тому числі вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, залізо, бор, мідь, марганець, цинк, молібден, ванадій, кобальт та йод) вважаються , безумовно, необхідні рослин. Без них неможливі нормальний перебіг життєвих процесів та завершення повного циклу розвитку рослин. Щодо ще більше 10 елементів (у тому числі кремнію, алюмінію, фтору, літію, срібла та ін.) є відомості про їх позитивну дію на зростання та розвиток рослин; ці елементи вважаються умовно важливими. Очевидно, що в міру вдосконалення методів аналізу та біологічних досліджень загальна кількість елементів у складі рослин та список необхідних елементів будуть розширені.
Вуглеводи, жири та інші безазотисті органічні сполуки побудовані з трьох елементів - вуглецю,кисню та водню, а до складу білків та інших азотистих органічних сполук входить ще й азот. Ці чотири елементи - С, Про, Н і N отримали назву органогенних, на їхню частку в середньому припадає близько 95% сухої речовини рослин.
При спалюванні рослинного матеріалу органогенні елементи випаровуються у вигляді газоподібних сполук і пар води, а в золі залишаються переважно у вигляді оксидів численні «зольні» елементи, на частку яких припадає в середньому всього близько 5% маси сухої речовини.
Азот і такі зольні елементи, як фосфор, сірка, калій, кальцій, магній, натрій, хлор і залізо, містяться в рослинах у відносно великих кількостях (від кількох відсотків до сотих часток відсотка сухої речовини) і називаються макроелементами.
Зміст інших необхідних елементів — бору, марганцю, міді, цинку, молібдену, ванадію, кобальту та йоду — в рослинах становить від тисячних до стотисячних часток відсотка, і вони отримали назву мікроелементів.
Кількісні відмінності у вмісті макро- та мікроелементів у складі сухої речовини рослин показані у таблиці 2.
| Макроелементи | Мікроелементи | Макроелементи | Мікроелементи | ||||
| N | 10000 | B | 3 | Ca | 1840 | Cu | 0,1 |
| P | 1060 | Mn | 1 | Mg | 1740 | Mo | 0,005 |
| K | 3760 | Zn | 0,3 | S | 580 | Co | 0,001 |
| Fe | 130 |