生物无机化学农业应用

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1、生物无机化学在农业上的应用摘要：生物无机化学又称无机生物化学和生物配位化学，主要研宄生物体A存在的各种元素，尤其是微量金属元素与体内有机配体所形成的配位化合物的组成、结构、形成、转化，以及在一系列重要生命活动中的作用。生物无机化学半个世纪的发展对农业的启发和推动起着不可忽视作川。本文生物无机化学在农业上、特别是在土壤化学、植物营养、动物营养、农业环境保护和能源方面的应用进行介绍。生物无机化学从两个方面研究生物体中的金属配合物，一是从微观角度研究结构一一'性质一一活性的关系，二是从宏观角度研宄它们在生物体内的行为与动肉。目前对生物体屮金属配合物的研宄己进入了一

2、个微观研宄与宏观研宂相结合,基础研宂与实际应用相结合的新阶段。生物无机化学的理论成果在某些领域中，尤其在医学上获得了广泛应川；而在农业上应用得还比较少，但土壤化学、植物生理、植物营养、动物营养和农业环境保护的研宂者在各自的工作中都已注意到不同的金属离子（有些是营养元素、也有些是污染元素）在生物体系中所起的作用。生物无机化学的原理将有助于在分子水平上开展这些研究工作。一、土壤中的赘合物及其在农业上的应用愈來愈多的土壤和农业化学工作者希望了解各种营养元素在土壤中的化学性状及其变化过程，以便分析生产中出现的各种缺乏营养元素的问题。微量营养元素与土壤有机成份之间的相

3、互关系是土壤科学重要的研究领域之一，在微量元素向植物根系迁移中，天然赘合物起了重要的作用。很多天然有机化合物通过赘合作用溶解岩石和矿物中的金属,使该金属从难溶化合物转化为能溶于水的赘合物。有机酸作为土壤矿物溶剂的重要性已引起了注意，植物根的分泌物中含有机酸,在微生物分解下脱落的根系也产生有机酸。微生物，特别是细菌和真菌通过催化作用或与元素起化学反应而产生的代谢产物可以溶解微量元素。配合物对金属离子在土壤中的移动和它对植物的营养价值决定于配合物的稳定性，金属微量元素形成的可溶性配合物愈稳定，在土壤中愈难沉淀，移动性也愈大。配合物透过根毛表面的量与所带的电荷有关

4、，电荷愈多，透过愈难。稳定性大的配合物水解程度低，所带电荷少，因而易被祖物吸收。因此研究土壤屮金属和配体之间平衡的兴趣正在增加。农业上正研究用金属配合物作为微W:元素的来源。灰质土壤的PH伉很岛，很多元素（包括铁（II））形成了较难以溶解的碳酸盐和氢氧化物,使植物无法吸收，造成了植物灰质变色病。在这种条件下向土壤中补充含铁化合物没有效果,采用二乙三胺五乙酸（DTPA）与铁（II）的配合物有较好的效果。含乙二胺二苯乙醇酸（EDDHA）铁（II）的配合物可使饲用高梁的产量显著提高。在相同用量的条件下赘合态微量元素比相应的无机盐类更有效，而且与其他肥料成份反应的可

5、能性也较小,但这种肥料的价格昂贵,因此需研制价格低廉的赘合剂或寻找天然的有机赘合剂。近年来开始研究用价廉的腐殖酸代替人工赘合剂制成赘合态肥料，我国腐殖酸资源丰富,若加以开发有较大的现实意义。在选择赘合剂时,不仅要考虑到它与金属形成的配合物的稳定性，而且要考虑到对微生物的稳定性，对植物的低毒性，以及这些配合物及芄代谢物必需对人和动物无毒。二、微量元素在植物体内作用和必要性在各种生物学过程中，金属离子起着极其重要的生理及生化功能。微量金属元素大多是维持许多酶活性必不可少的,或为一些具有极其重要生命功能的蛋白质的关键成份。微量金属元素还能参与激素的合成，与核酸结合

6、并通过核酸反映岀物种的遗传信息。生物无机化学中对植物摄取微量元素的机制以及植物体内微量元素的运转的研究是有实际意义的。还研宂了对能够运送金属离子通过生物膜的有机配体即离子载体的作用。生物体缺乏必耑元素会引起疾病，但是摄入过量则是有害的，另外污染元素也会引起生物体生理功能的紊乱。例如过量的铜会抑制新根的生松，使根尖硬化，减弱吸收养分的能力;铅、镉影响光合作用；铬、砷阻碍水份及营养元素的地上部位输送;汞减弱和抑制土壤中硝化、铁化细菌的活动。生物无机化学的研究则有可能从分子水平上理解屮毒的机理。植物过多吸收土壤屮的铝将抑制根的生长,诱发产生典型的缺钙病症。对于农作

7、物缺锌症的研究表明，缺锌的主要影响在于妨碍了核糖核酸的生成，因此亦妨碍了脱氧核糖核酸的生成。十九世纪以來对楨物矿质营养的研究促使化肥工业的兴起和发展以及化学肥料的广泛应用，从而大大提高了农作物的产量。不难预料，生物无机化学对微量元素在植物体内的代谢及共生理作用的研究，亦将导致某些新型化肥和新的施肥措施的出现。三、矿物元素在畜牧业方面的重要应用矿元素对动物体的营养作用以及对健康的影响已经引起畜牧工作者的重视。生物无机化学对微量元素在动物代谢过程中的作川的研宂是有益的。研宂表明配合物形成对许多微量元素的吸收、运输和代谢活性是重要的。配合物可起运输和贮存金属离子的

8、作用。在预防家畜微量元素缺乏病吋，目前试验在饲料中加