Питательные элементы почвы
Потребность растений в разных питательных элементах неодинакова. Восемь биогенных («биогенный» означает «жизнепорождающий») химических элементов, используемых растениями в больших количествах, называют макроэлементами («макрос» значит «большой», «длинный»).
Макроэлементы: азот (N), сера (S), фосфор (Р), калий (К), магний (Mg), кальций (Са), железо (Fe) (если вы будете знать их латинские обозначения, вам будет проще понять, какие из них входят в то или иное удобрение, так как часто на упаковках приводятся именно химические формулы).
Они почти не присутствуют в природе в чистом виде, а содержатся в доступных для растений соединениях — питательных веществах. То же самое касается микроэлементов («микрос» значит «малый»), которые требуются в несравнимо меньшем количестве. Впрочем, если микроэлементов нужно немного, из этого вовсе не следует, что они менее значимы. Количественно человек съедает витаминов намного меньше, чем картошки, но разве витамины от этого становятся менее нужны?
Микроэлементы: бор (В), марганец (Мп), медь (Си), цинк (Zn), молибден (Мо), кобальт (Со).
Форму жизни на нашей планете не случайно называют «белковой» — без этой группы веществ ни один живой организм не может существовать. Но сами белки состоят как бы из своих «кирпичиков» — аминокислот. Большинство макроэлементов входит именно в их состав.
Азот (N). Самый важный из питательных элементов. Он не только входит в состав белков: хранитель генетической информации — ДНК — также включает в себя азотистые основания. Да и в хлорофилле, ответственном за фотосинтез (важность которого неоспорима), азот тоже присутствует, как и во многих других важных для нормальной жизнедеятельности растений химических соединениях.
Долгое время ученые полагали, что азот, как и углекислый газ, растение поглощает из атмосферы, почти на 80 % состоящей из него. Увы, практика доказала обратное — растение способно извлекать этот элемент исключительно из почвы, так что и о его достаточном количестве приходится заботиться человеку.
Сера (S). Этот элемент входит во многие аминокислоты, принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, является составной частью ферментов, гормонов, веществ, служащих растению защитой от вредителей.
Фосфор (Р). Как и азот, входит в состав многих белков, ДНК, РНК, универсального носителя энергии — АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), многих витаминов и прочих веществ. Фосфорная кислота — основа энергетического обмена любой живой клетки и играет большую роль в процессе дыхания.
Калий (К). Хотя калий в большинство важнейших молекул непосредственно не входит, без него не могут происходить многие реакции преобразования белков и углеводов, его роль вроде бы вспомогательная, но важность ее нельзя недооценить. Способствует калий и реакции фотосинтеза. Да и поступление в растительную клетку воды зависит тоже от него. В его же функции входит открывание и закрывание устьиц (микроотверстий на листьях, через которые осуществляется газообмен).
Магний (Mg). Важнее всего то, что он входит в состав хлорофилла. Кроме того, магний также играет свою роль в белковом обмене.
Кальций (Са). Если считать растительную клетку кирпичиком, из которых построен весь организм, то кальций оказывается в роли важной составляющей пектиновых веществ — «цемента», связывающего клетки в единую конструкцию. Он же определяет вязкость протоплазмы (комплекса веществ, заполняющих изнутри клетку) и участвует в образовании внутриклеточных перегородок (например, плазмолеммы).
Железо (Fe). Участвует в синтезе хлорофилла. Иногда железо относят к микро-, а не макроэлементам.
Понятно, почему перечисленные выше макроэлементы требуются растению в довольно большом количестве. Несколько сложнее определить значение микроэлементов: точная роль некоторых до сих пор не выяснена, но известно, что нормально существовать без них растение не может.
Марганец (Мп) играет большую роль в восстановлении нитратов (соединений азота) и является активатором («пусковым крючком» или «стартовой кнопкой») многих ферментов.
Медь (Си) является активатором ферментов так же, как и цинк (Zn).
Молибден (Мо) восстанавливает нитраты и содействует фиксации азота.
Хлор (С1) отвечает за осмос (диффузию, то есть просачивание воды через мембраны — стенки клеток) и ионный баланс, кроме того, хлор необходим для синтетических реакций образования кислорода.
Бор (В) самый загадочный из элементов: до сих пор точно не установлено, на что он влияет, кроме использования кальция и восстановительной фазы дыхания, а главное — как именно он влияет на них. Зато известно, что без него растения развиваются очень плохо.
Кобальт (Со) нужен не самим растениям непосредственно, а почвенным азотфиксирующим микроорганизмам, без нормальной работы которых цветам придется туго.
Цинк (Zn) — элемент, важность которого для растения определяется лишь по болезненной реакции на его отсутствие.
Источник
Перечень питательных веществ в почве, как они поступают и поглощаются
Плодородие грунта и состояние растений зависят от содержания питательных веществ в почве. Когда их достаточно, растения развиваются и плодоносят, когда их не хватает, это ухудшает рост и плодоношение. Рассмотрим, какие основные минеральные элементы содержатся в грунте, (азот, фосфор, калий) и микроэлементы, в каких формах, как они поглощаются почвой. Как нужно регулировать режим питания растений в домашнем хозяйстве.
Какие есть питательные вещества в почве
Основными считаются азот, фосфор и калий, эти элементы есть в почве любого типа, но в разном процентном соотношении. Также содержатся макроэлементы – сера, кальций, калий, магний, и микроэлементы, содержания которых в небольшом количестве достаточно для роста растений.
Этот элемент необходим растениям на всех стадиях развития, но особенно он нужен в начале роста. Азот входит в состав белков, хлорофилла, энзимов и прочих компонентов растительного организма. Азот потребляется растениями в 2-х формах: нитратной и аммонийной.
Аммонийный
Азот в этой форме поглощается и удерживается при неблагоприятных условиях: кислотность почвы, переувлажнение или пересушивание, дефицит органического вещества, холодная почва. Аммонийный азот лучше усваивается в грунтах с кислой реакцией.
Нитратный
Нитраты свободно передвигаются в почве, фиксируются в ней слабо, на легких грунтах легко вымываются вниз. Они являются доминирующей формой азота в теплой, влажной и воздухопроницаемой почве. Нитраты содержит почвенный раствор, они легко перемещаются с током воды, легко впитываются корнями. Нитраты лучше усваиваются в нейтральных и щелочных грунтах.
Фосфор
Второй незаменимый компонент, который необходим для нормального протекания фотосинтетических и энергетических процессов, для образования и развития ростовых точек, дифференцирования клеток. Фосфор стимулирует созревание плодов, делает растения устойчивыми к неблагоприятным факторам.
Калий
Элемент повышает качество плодов, дает возможность растениям противостоять заболеваниям. Калий участвует в активизации ферментов, удерживает в клетках воду, что помогает растениям переносить засуху, похолодания.
Элемент участвует в формировании белков, хлорофилла, жиров, некоторых витаминов, аминокислот, энзимов, увеличивает их содержание в растениях. Визуально дефицит серы выражается симптомами, похожими на азотное голодание: желтизна листьев, утончение и вытягивание молодых побегов, приостановка роста растений. Хлороз начинает проявляться на молодых листьях, так как сера не может передвигаться наверх по растению с нижних листьев.
Кальций
Элемент участвует в регулировании водного и кислотного баланса, создает условия для правильного развития корней, повышает растворяемость веществ в почве. Калий помогает растениям поглощать питательные вещества, воздействует на доступность некоторых минеральных элементов.
Магний
Элемент присутствует в составе хлорофилла, участвует в синтезе аминокислот и сборке протеинов, трансформации органических кислот, построении клеточных стенок. Магний – компонент энергетического обмена.
При недостатке этого элемента происходит угнетение и торможение синтеза соединений с азотом, например, хлорофилла. Дефицит ведет к снижению уровня фосфора, уменьшению его усвояемости. При недостатке элемента подавляется корневой рост, это ведет к снижению усвоения компонентов питания, поступающих в растения из почвенного раствора. Особенно заметно это при засухе. При неблагоприятных условиях магний передвигается из листьев в цветы и плоды, по листьям можно определить его дефицит.
Микроэлементы
Они не менее важны для развития растений, чем основные элементы, хоть требуются в меньшем количестве. Роль микроэлементов в жизни растений:
- Железо необходимо для выработки хлорофилла. Фиксирует атмосферный азот, участвует в обмене углеводов, протеинов, гормонов, влияет на передвижение пластических веществ, на рост и деление клеток.
- Медь участвует в образовании углеводов, витамина С, белков, жиров. Повышает холодостойкость и засухоустойчивость, улучшает рост плодов и семян, ускоряет поступление в растения азота и магния.
- Цинк поднимает содержание углеводов и белков, витаминов, активирует гормоны роста, усиливает рост корней, повышает устойчивость к засухе и холоду.
- Марганец активизирует ауксин и некоторые ферменты, понижает содержание нитратов в плодах, но увеличивает содержание аскорбиновой кислоты.
- Бор влияет на обмен протеинов и углеводов, усиливает опыление цветков, не дает завязи опадать, предупреждает загнивание корнеплодов, усиливает отток питательных веществ в плоды.
- Молибден положительно влияет на азотный обмен и синтезирование белков, уменьшает количество нитратов. Участвует в синтезе нуклеиновых кислот, хлорофилла, усиливает фотосинтез.
- Кобальт усиливает фиксацию азота, входит в состав цианокобаламина, повышает содержание каротиноидов и хлорофилла. Участвует в обмене азота, синтезе протеинов и нуклеиновых кислот. Задерживает влагу в растениях, особенно в засуху.
- Хром активизирует ферменты, усиливает иммунитет и невосприимчивость к стрессам.
- Селен поднимает устойчивость культур к заболеваниям и стрессам.
Как видно, в почве садов и огородов должны в достаточном количестве содержаться и эти элементы.
Процессы поглощения
У почвы выделяют механическую, физическую и химическую поглотительные способности. Механическая – способность задерживать частицы, превышающие по размерам почвенные поры. Это позволяет задерживаться в почве илистым и коллоидным частицам. Физическое поглощение – способность изменять концентрацию молекул разных соединений при соприкосновении с почвенным раствором.
Регулирование режима питания растений
Эффективный метод регулирования питания выращиваемых культур – внесение органических и минеральных удобрений при подготовке грядок или в процессе выращивания. Подкормками можно регулировать баланс минеральных элементов, увеличивать содержание тех, которых недостает, уменьшать количество других при их переизбытке. Внесение удобрений должно проводиться в точной дозировке и в определенный срок.
Нейтрализация кислотности позволяет сделать элементы более доступными для поглощения растениями. Другие приемы обработки: внесение песка в глинистые грунты, глины в песчаные, что улучшает их механический состав.
Важным пунктом нормальной организации питания является режим поливов, так как минеральные элементы находятся в почвенном растворе, который должен беспрепятственно поступать к корням. В засушливом грунте поступление минеральных элементов затруднено, даже если они находятся в нем в достаточном количестве.
Любая почва насыщена питательными веществами, но в разном количестве. Они поступают через корни в растения и используются ими для построения клеток и образования специфических для данного вида растений веществ. Чтобы получать хороший урожай, в почве должны присутствовать все необходимые культурам минералы и вещества. Проще всего регулировать их содержание с помощью удобрений, но также необходимо проводить агротехнические приемы, улучшающие характеристики грунтов: прогреваемость, способность пропускать воздух и влагу и удерживать важные компоненты.
Источник
Минеральное питание растений — В.И. Малиновский
Выдержка из работы В. И. Малиновский, «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ» с сокращениями и ссылками
4. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
4.1. Почва как источник питательных веществ
Растения получают углерод и кислород преимущественно из воздуха, а остальные элементы из почвы. Питательные элементы — это химические элементы, которые необходимы растению и не могут быть заменены никакими другими. Питательные вещества — это соединения, в которых имеются эти элементы. Питательные элементы содержатся в почве в 4 формах:
- прочно фиксированные и недоступные для растения (например , ионы калия и аммония в некоторых глинистых минералах,
- труднорастворимые неорганические соли (сульфаты , фосфаты, карбонаты) и в такой форме недоступные для растения,
- адсорбированные на поверхности коллоидов, доступные для растений благодаря ионному обмену на выделяемые растением ионы,
- растворенные в воде и поэтому легко доступные для растений.
Ионы поступают в клетки ризодермы из почвенного раствора и благодаря контактному обмену Н+, НСО-3 и анионов органических кислот на ионы минеральных веществ почвенных частиц. Контактный обмен ионов клеточной стенки ризодермы с частицами почвы осуществляется без перехода ионов в почвенный раствор. Тесный контакт обеспечивается благодаря выделению слизи корневыми волосками и отсутствию у ризодермы кутикулы и других защитных покровов. Так как адсорбированные ионы находятся в постоянном колебательном движении и занимают определенный объем — сферу колебаний, при тесном контакте поверхностей сферы колебаний двух ближайших адсорбированных ионов могут перекрываться, в результате чего осуществляется ионный обмен.
Выделяя различные вещества (углекислый газ, аминокислоты, сахара и другие), корень растения изменяет состояние питательных веществ в прикорневой зоне непосредственно, например, путем выделения СО2 (СО2 + Н2О ® Н+ + НСО-3: повышение растворимости фосфатов и карбонатов) и косвенно, создавая благоприятные условия для ризосферы, которая играет большую роль в превращении почвенных минералов
4.2. Содержание минеральных элементов в растениях
Растения способны поглощать из окружающей среды практически все элементы. Однако для нормальной жизнедеятельности растительному организму необходимо лишь 19 питательных элементов. Среди них углерод (45 % сухой массы тканей), кислород (42 %), водород (6 ,5%) и азот (1 ,5%) называют органогенами. Оставшиеся 5% приходятся на зольные элементы, которые остаются в золе после сжигания растения. Содержание минеральных элементов обычно выражают в процентах от массы сухого вещества.
Все элементы в зависимости от их количественного содержания в растении принято делить на макроэлементы (содержание более 0,01%) — к ним относятся азот, фосфор, сера, калий, кальций, магний и микроэлементы (содержание менее 0,01%): железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, кобальт, хлор. Ю. Либихом было установлено, что все перечисленные элементы равнозначны и полное исключение любого из них приводит растение к глубокому страданию и гибели, ни один из перечисленных элементов не может быть заменен другим, даже близким по химическим свойствам.
Макроэлементы при концентрации 200-300 мг/л в питательном растворе еще не оказывают вредного действия на растение. Большинство микроэлементов при концентрации 0,1-0,5 мг/л угнетают рост растений.
Для нормальной жизнедеятельности растений должно быть определенное соотношение различных ионов в окружающей среде. Чистые растворы одного какого-либо катиона оказываются ядовитыми. Так, при помещении проростков пшеницы на чистые растворы KCL или CaCL2 на корнях сначала появлялись вздутия, а затем корни отмирали. Смешанные растворы этих солей не обладали ядовитым действием. Смягчающее влияние одного катиона на действие другого катиона называют антагонизмом ионов. Антагонизм ионов проявляется как между разными ионами одной валентности, например, между ионами натрия и калия, так и между ионами разной валентности, например, калия и кальция. Одной из причин антагонизма ионов является их влияние на гидратацию белков цитоплазмы.
Двухвалентные катионы (кальций , магний) дегидратируют коллоиды сильнее, чем одновалентные (натрий , калий). Следующей причиной антагонизма ионов является их конкуренция за активные центры ферментов. Так, активность некоторых ферментов дыхания ингибируется ионами натрия, но их действие снимается добавлением ионов калия. Кроме того, ионы могут конкурировать за связывание с переносчиками в процессе поглощения. Действие одного иона может и усиливать влияние другого иона. Это явление называется синергизмом. Так, под влиянием фосфора повышается положительное действие молибдена
4.3. Физиолого-биохимическая роль основных элементов питания
4.3.1. Углерод
Все органические соединения построены, в основном, из углерода. Растение получает углерод из воздуха, поглощая углекислый газ, но 2 – 5% углерода усваивается корнями в виде углекислоты из почвы. Растения поглощают углекислый газ и в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество. В ходе диссимиляции, то есть расщепления органических веществ с использованием заключенной в них энергии, растения потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Таким образом, растения участвуют в круговороте углерода на нашей планете. Основная масса (примерно 57%) углекислоты атмосферы имеет растительное происхождение. Почва в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов поставляет около 58 млрд. т углекислоты в год, то есть 38%. Промышленная деятельность человечества (сжигание угля, нефти и другие) занимает 3% в балансе выделяемой углекислоты. Остальные источники — дыхание людей и животных, вулканы, фумаролы и другие — вместе выделяют менее 2% углекислоты.
Мировой океан принимает участие в регуляции содержания углекислого газа в атмосфере. Морская и пресная вода, кроме карбонатов и оснований, содержит также растворенную углекислоту и бикарбонаты. При изменении давления СО2 в воздухе часть его для достижения динамического равновесия между свободным газом атмосферы и растворенным в воде переходит в воду или обратно в атмосферу. Однако постоянство парциального давления углекислого газа в атмосфере достигается, главным образом, соответствием между выделением углекислоты и потреблением ее растениями. Ежегодно в процессе фотосинтеза наземные и морские растения поглощают около 15,6 х 1010 т углекислоты, то есть 1/16 всего мирового запаса
4.3.2. Азот
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, пигментов, коферментов, фитогормонов и витаминов. При недостатке азота тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность, уменьшается ветвление корней. Симптомом азотного дефицита является хлороз листьев — бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза пигмента хлорофилла. Длительное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла в нижних более старых листьях и оттоку растворимых соединений азота к молодым листьям, точкам роста и генеративным органам. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желтые, оранжевые или красные тона, а при сильно выраженном азотном дефиците возможно высыхание и отмирание тканей. ( …
4.3.3. Фосфор
Растения поглощают из почвы свободную ортофосфорную кислоту и ее двух- и однозамещенные соли, растворимые в воде, а также и некоторые органические соединения фосфора, такие как фосфаты сахаров и фитин.
Содержание фосфора в растениях составляет около 0,2% на сухую массу. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфолипидов и витаминов. Многие фосфорсодержащие витамины и их прозводные являются коферментами. ( …)
Основной запасной формой фосфора у растений является фитин — кальций-магниевая соль инозитфосфорной кислоты. Содержание фитина в семенах достигает 2% от сухой массы, что составляет 50% от общего содержания фосфора.
При дефиците фосфора снижается скорость поглощения кислорода, снижается активность дыхательных ферментов, локализованных в митохондриях, и активируются ферменты (оксидаза гликолевой кислоты, аскорбатоксидаза) немитохондриальных систем окисления, происходит распад фосфорорганических соединений, тормозится синтез белков и свободных нуклеотидов. Наиболее чувствительны к недостатку фосфора молодые растения. Симптомом фосфорного голодания является синевато-зеленая окраска, в первую очередь, старых листьев нередко с пурпурным из-за накопления антоцианов или бронзовым оттенком (свидетельство задержки синтеза белка и накопления сахаров). Листья становятся мелкими и более узкими. Приостанавливается рост растений, задерживается созревание урожая
4.3.4. Сера
В почве сера находится в органической и неорганической формах. Органическая сера входит в состав растительных и животных остатков. Основные неорганические соединения серы в почве – сульфаты (CaSO4 , MgSO4, Na2SO4). В затопляемых почвах сера находится в восстановленной форме в виде FeS, FeS2 или H2S.
Растения поглощают из почвы сульфаты и в очень незначительных количествах серосодержащие аминокислоты. Содержание серы в растениях составляет около 0,2%. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание значительно выше. Сера содержится в растениях в двух основных формах — окисленной в виде неорганического сульфата и восстановленной (аминокислоты , глутатион, белки). Процесс восстановления сульфата происходит в хлоропластах.
( …)Сера входит в состав многих витаминов и коферментов, таких как биотин, коэнзим А, глутатион, липоевая кислота. В связи с этим сера необходима для многих процессов обмена веществ (например , аэробная фаза дыхания, синтез жиров и так далее). Сера участвует в образовании полиаминов, которые влияют на структуру нуклеиновых кислот и рибосом, регулируют процессы деления клеток. Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, приводит к разрушению хлоропластов. Симптомы дефицита серы — побледнение и пожелтение молодых, а затем и старых листьев
4.3.5. Калий
Калий поглощается растениями в виде катиона. Его содержание в растениях составляет, в среднем, 0,9%. Концентрация калия высока в огурцах, томатах и капусте, но особенно много его в подсолнечнике. В растениях калий больше сосредоточен в молодых растущих тканях. Около 80% калия содержится в вакуолях и 1% калия прочно связан с белками митохондрий и хлоропластов. Калий стабилизирует структуру этих органелл.
Калий участвует в создании разности электрических потенциалов между клетками. Он нейтрализует отрицательные заряды неорганических и органических анионов. Калий в значительной мере определяет коллоидные свойства цитоплазмы, так как способствует поддержанию состояния гидратации коллоидов цитоплазмы, повышая ее водоудерживающую способность. Тем самым калий увеличивает устойчивость растений к засухе и морозам. Калий необходим для работы устьичного аппарата. Известно более 60 ферментов, активируемых калием. ( …)
При недостатке калия он может заменяться натрием, но некоторые активируемые калием ферменты ингибируются натрием. При недостатке калия листья желтеют снизу вверх — от старых к молодым. Их края и верхушки приобретают бурую окраску, иногда с красными пятнами, затем происходит отмирание этих участков. Снижается функционирование камбия, нарушается развитие сосудистых тканей, уменьшается толщина кутикулы и стенок эпидермальных клеток, тормозятся процессы деления и растяжения клеток, что приводит к появлению розеточных форм растений. Недостаток калия вызывает остановку развития и гибель верхушечных почек, в результате чего активируется рост боковых побегов и растение принимает форму куста
4.3.6. Кальций
В почве содержится много кальция и кальциевое голодание встречается редко, например, при сильной кислотности или засоленности почв и на торфяниках. Общее содержание кальция у разных видов растений составляет 5-30 мг на 1 г сухой массы. Много кальция содержат бобовые, гречиха, подсолнечник, картофель, капуста, гораздо меньше — зерновые, лен, сахарная свекла. В тканях двудольных растений кальция больше, чем у однодольных.
Кальций накапливается в старых органах и тканях. Это связано с тем, что реутилизация кальция затруднена, так как он из цитоплазмы переходит в вакуоль и откладывается в виде нерастворимых солей щавелевой, лимонной и других кислот. ( …)
Кальций используется в растительных клетках как вторичный посредник для контролирования многих процессов (закрытие устьиц, тропизм, рост пыльцевых трубок, акклиматизация к холоду, экспрессия генов, фотоморфогенез). ( …)
При недостатке кальция у делящихся клеток не образуются клеточные стенки и образуются многоядерные меристематические клетки. Недостаток кальция вызывает прекращение образования боковых корней и корневых волосков, приводит к набуханию пектиновых веществ, что вызывает ослизнение клеточных стенок и разрушение клеток. Также нарушается структура плазмалеммы и мембран клеточных органелл. Симптомами дефицита кальция является побеление с последующим почернением кончиков и краев листьев. Листовые пластинки искривляются и скручиваются. На плодах, в запасающих и сосудистых тканях появляются некротические участки.
4.3.7. Магний
Недостаток в магнии растения испытывают на песчаных и подзолистых почвах. Много магния в сероземах, черноземы занимают промежуточное положение. Водорастворимого и обменного магния в почве 3-10%. Магний поглощается растением в виде иона Mg2+. При снижении рН почвенного раствора магний поступает в растения в меньших количествах. Кальций, калий, аммоний и марганец действуют как конкуренты в процессе поглощения магния растениями.
У высших растений среднее содержание магния составляет 0,02-3%. Особенно много его в растениях короткого дня — кукурузе, просе, сорго, а также в картофеле, свекле и бобовых. Много магния в молодых клетках, а также в генеративных органах и запасающих тканях.
Около 10-12% магния находится в составе хлорофилла. Магний необходим для синтеза протопорфирина IX — непосредственного предшественника хлорофиллов. ( …)
Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растении, даже если фосфаты в достаточных количествах имеются в питательном субстрате. При недостатке магния тормозится превращение моносахаров в крахмал, слабо функционирует механизм синтеза белков, нарушается формирование пластид: матрикс хлоропластов просветляется и граны слипаются, ламеллы стромы разрываются и не образуют единой структуры. При магниевом голодании между зелеными жилками появляются пятна и полосы светло-зеленого, а затем желтого цвета. Края листовых пластинок приобретают желтый, оранжевый, красный или темно-красный цвет и такая как бы мраморная окраска наряду с хлорозом служит характерным симптомом нехватки магния. Признаки магниевой недостаточности сначала появляются на старых листьях, а затем распространяются на молодые листья
4.3.8. Кремний
Он обнаружен у всех растений. Особенно много его в клеточных стенках. Растения, накапливающие кремний, имеют прочные стебли. Недостаток кремния задерживает рост злаков (кукуруза , овес, ячмень) и двудольных растений (огурцы , томаты, табака, бобы). Исключение кремния во время репродуктивной стадии уменьшает количество семян, при этом снижается число зрелых семян, и нарушается ультраструктура клеточных органелл.
4.3.9. Микроэлементы
Железо.
Среднее содержание железа в растениях составляет 20-80 мг на 1 кг сухой массы. Ионы Fe3+ почвенного раствора восстанавливаются редокс-системами плазмалеммы клеток ризодермы до Fe2+ и в такой форме поступают в корень.
Железо необходимо для функционирования основных редокс-систем фотосинтеза и дыхания, синтеза хлорофилла, восстановления нитратов и фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями, входя в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. Поэтому недостаточное поступление железа в растения в условиях переувлажнения и на карбонатных почвах приводит к снижению интенсивности дыхания и фотосинтеза и выражается в пожелтении (хлорозе ) листьев и быстром их опадении.
Марганец
Марганец в клетки поступает в форме ионов Mn2+. Среднее его содержание составляет 1 мг на 1 кг сухой массы. Марганец накапливается в листьях. Он необходим для фоторазложения воды с выделением кислорода и восстановления углекислого газа при фотосинтезе. Марганец способствует увеличению содержания сахаров и их оттоку из листьев. ( …)
Характерный симптом марганцевого голодания — точечный хлороз листьев, когда между жилками появляются желтые пятна, а затем клетки в этих участках отмирают.
Молибден.
Наибольшее содержание молибдена характерно для бобовых (0 ,5-20 мг на 1 кг сухой массы), злаки содержат от 0,2 до 2 мг на кг сухой массы. Он поступает в растения в форме аниона МоО2-4, концентрируется в молодых, растущих органах. Его больше в листьях, чем в корнях и стеблях, а в листе сосредоточен, в основном, в хлоропластах.
При недостатке молибдена в тканях накапливается большое количество нитратов, не развиваются клубеньки на корнях бобовых, тормозится рост растений, наблюдаются деформации листовых пластинок. При высоких дозах молибден токсичен. При недостатке молибдена молодые листья по краям приобретают серую, а затем коричневую окраску, теряют тургор, а затем ткани листа отмирают и остаются только жилки в виде хлыстиков.
Кобальт.
Среднее содержание кобальта в растениях 0,02 мг на 1 кг сухой массы. Кобальт необходим бобовым растениям для обеспечения размножения клубеньковых бактерий. В растениях кобальт встречается в ионной форме и в витамине В12. Растения не вырабатывают этот витамин. Он синтезируется бактероидами клубеньков бобовых растений и участвует в синтезе метионина в бактероидах. При старении клубеньков и прекращении фиксации азота витамин выходит в цитоплазму клеток клубеньков. Наряду с магнием и марганцем кобальт активирует фермент гликолиза фосфоглюкомутазу и фермент аргиназу, гидролизующий аргинин.
Внешние признаки недостатка кобальта сходны с признаками азотного голодания.
Медь поступает в клетки в форме иона Сu2+. Среднее содержание меди в растениях 0,2 мг на кг сухой массы. ( …) Влияя на содержание в растениях ингибиторов роста фенольной природы медь повышает устойчивость растений к полеганию. Она также повышает засухо-, морозо- и жароустойчивость. Недостаток меди вызывает задержку роста и цветения, хлороз, потерю тургора и завядание растений. У злаков при недостатке меди не развивается колос, у плодовых появляется суховершинность. При дефиците меди белеют и отмирают кончики листьев, листья и плоды плодовых деревьев покрываются бурыми пятнами.
Содержание цинка в надземных частях бобовых и злаковых растений составляет 15-60 мг на кг сухой массы. Повышенная концентрация отмечается в листьях, репродуктивных органах и конусах нарастания, наибольшая — в семенах.
( …)Подкормка цинком способствует увеличению содержания ауксинов в тканях и активирует их рост.
При дефиците цинка у растений нарушается фосфорный обмен: фосфор накапливается в корнях, задерживается его транспорт в надземные органы, замедляется превращение фосфора в органические формы. При недостатке цинка в растениях уменьшается содержание сахарозы и крахмала, увеличивается количество органических кислот и небелковых соединений азота — амидов и аминокислот. Кроме того, в 2-3 раза подавляется скорость деления клеток, что приводит к морфологическим изменениям листьев, нарушению растяжения клеток и дифференциации тканей. Наиболее характерный признак цинкового голодания — это задержка роста междоузлий и листьев, появление хлороза и развитие розеточности.
Его среднее содержание составляет 0,1 мг на кг сухой массы. В боре наиболее нуждаются двудольные растения. Много бора в цветках. В клетках большая часть бора сосредоточена в клеточных стенках. Бор усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветков и плодов. Без него нарушается созревание семян. Бор снижает активность некоторых дыхательных ферментов, оказывает влияние на углеводный, белковый и нуклеиновый обмен. При недостатке бора нарушаются синтез, превращения и транспорт углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Он не может реутилизироваться и поэтому при борном голодании прежде всего отмирают конусы нарастания, останавливается рост побегов и корней, листовые пластинки утолщаются, скручиваются, становятся ломкими, цветки не образуются
4.4. Применение удобрений
В естественных биоценозах поглощенные из почвы соединения частично возвращаются с опавшими листьями, ветками, хвоей. С убранным урожаем сельскохозяйственных растений поглощенные вещества из почвы устраняются. Величина выноса минеральных элементов зависит от вида растения, урожайности и почвенно-климатических условий. Овощные культуры, картофель, многолетние травы выносят больше элементов питания, чем зерновые.
Для предотвращения истощения почвы и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо внесение удобрений. Сопоставляя количество элементов в почве и растении с величиной урожая Ю. Либих сформулировал закон минимума или закон ограничивающих факторов. Согласно этому закону величина урожая зависит от количества того элемента, который находится в почве в относительном минимуме. Увеличение содержания этого элемента в почве за счет внесения удобрений будет приводить к возрастанию урожая до тех пор, пока в минимуме не окажется другой элемент. Позже было установлено наличие у растений критических периодов по отношению к тому или иному минеральному элементу, то есть периодах более высокой чувствительности растений к недостатку этого элемента на определенных этапах онтогенеза. Это позволяет регулировать соотношение питательных веществ в зависимости от фазы развития и условий среды. Так, известно, что в осенний период для озимых культур не рекомендуется вносить азотные удобрения, так как они усиливают ростовые процессы, снижая устойчивость растений. В осенний период надо проводить подкормки фосфором и калием, а весной азотом.
С помощью удобрений можно регулировать не только величину урожая, но и его качество. Так, для получения зерна пшеницы с высоким содержанием белка надо вносить азотные удобрения, а для получения продуктов с высоким содержанием крахмала (например , зерна пивоваренного ячменя или клубни картофеля) необходимы фосфор и калий. Внекорневая подкормка фосфором незадолго до уборки усиливает отток ассимилятов из листьев сахарной свеклы к корнеплодам и тем самым увеличивает ее сахаристость.
Система удобрений — это программа применения удобрений в севообороте с учетом растений-предшественников, плодородия почвы, климатических условий, биологических особенностей растений, состава и свойств удобрений. Система удобрений создается с учетом круговорота веществ и их баланса в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает поступление их в почву с удобрениями, суммарный расход на формирование урожаев и непродуктивные потери в почве. Необходимое условие функционирования системы удобрений — это предотвращение загрязнения окружающей среды вносимыми в почву химическими соединениями.
Удобрения подразделяют на минеральные и органические, промышленные (азотные , калийные, фосфорные, микроудобрения, бактериальные) и местные (навоз , торф, зола), простые (содержат один элемент питания — азотные, калийные, борные) и комплексные (содержат два или более питательных элементов). Среди комплексных удобрений выделяют сложные и комбинированные. Сложные удобрения в составе одного химического соединения содержат два или три питательных элемента, например, калийная селитра (KNO3 ), аммофос (NH4H2PO4 ) и другие. Одна гранула комбинированных удобрений включает два или три основных элемента питания в виде различных химических соединений, например, нитроаммофоска.
До посева вносят ⅔ общей нормы удобрений. Они должны обеспечить растение на весь период развития элементами питания и повысить плодородие почвы. Припосевное удобрение в виде хорошо растворимых соединений вносят малыми дозами одновременно с посевом или посадкой растений для обеспечения минерального питания молодых растений. Послепосевные внекорневые подкормки, основанные на способности листьев поглощать минеральные соли в растворе, проводятся для усиления питания растений в наиболее важные периоды их развития.
Источник