Каковы особенности питания растений кратко: Особенности питания растений. — ответ на Uchi.ru

Особенности питания растений. Почвенное питание.

Особенности питания растений. Почвенное питание.

Зачем человеку изучать питание растений?

А что мы знаем о питании растений?

Просмотр содержимого документа

«Особенности питания растений. Почвенное питание.»

Тема: Особенности питания растений. Почвенное питание. Класс 6

Цель: расширить представления учащихся о процессе питания.

Задачи:

1. Образовательные:

Способствовать формированию у учащихся знаний о почвенном питании растений.

1. Развивающие:

1. Способствовать формированию умений узнавать ткани и органы растительных организмах на рисунках, работать с учебником.

2. Способствовать развитию логического мышления воспитанников,

умения устанавливать причинно-следственные связи.

1. Воспитательные:

1. Способствовать воспитанию бережного отношения к природе.

Оборудование: учебник, тетрадь, инструктивные карточки с заданиями, ноутбук, мультимедийный проектор, пробирка, растение, раствор окрашенной воды.

Формируемые и развиваемые понятия: питание, корень, почвенное питание, почва, плодородие, минеральные удобрения.

Методы обучения:

Объяснительно-иллюстративный

Репродуктивный

Проблемно-диалогический

Частично-поисковый

Первично-исследовательский

Формы работы:

Индивидуальная

Групповая (работа в парах)

Общеклассная (фронтальная)

Тип урока: комбинированнный

План изучения темы:

1. Сущность питания.

2. Особенности питания растений.

3. Почвенное питание растений и роль корня в нем.

4. Почва. Пути повышения плодородия почвы.

ХОД УРОКА

2.

2.Особенности питания растений

Питание
растений — это процесс поглощения и
усвоения ими питательных элементов.
Благодаря питанию растений происходит
круговорот веществ и энергии, который
связывает мир минеральной, неживой
природы с миром живых организмов. Д. Н.
Прянишников писал: “Поглощение ионов
и солей, включение их в метаболизм и
круговорот обмена веществ составляет
сущность питания растений”. Знание
закономерностей и особенностей питания
растений позволяет правильно выбирать
виды и формы удобрений, рассчитывать
дозы их внесения, разрабатывать системы
удобрения культур, природоохранные
мероприятия.

В живой природе
различают два типа питания – гетеротрофный
и автотрофный.
При гетеротрофном типе питания,
характерном для животных организмов,
грибов и микробов, используются белки,
жиры, углеводы, иные сложные органические
соединения, выра­ботанные другими
организмами. Автотрофы – зеленые
растения и некоторые микроорганизмы—
способны пи­таться исключительно
неорганическими (минеральными) веществами.
Они в отличие от других орга­низмов,
используя энергию солнечного света,
могут строить свое тело, создавая из
низкомолекулярных соединений (С0₂,
Н₂0)
и минеральных солей сложные органические
соединения. Все необходимые для питания
элементы растения получают через листья
и корни – из воздуха и почвы. Поэтому
различают воздушное и корневое питание
растений.

Воздушное питание
состоит в усвоении зеленым растением,
главным образом листьями, углекислого
газа с помощью световой энергии. В
процессе фотосинтеза растения усваивают
углекислый газ (СО₂)
и образуют органические соединения
(углеводы, белки, жиры), содержащие
восстановленный углерод. Для восстановления
углерода они используют водород воды,
при этом выделяя в атмосферу свободный
(молекулярный) кислород. Источником
энергии при фотосинтезе служит солнечный
свет, поглощаемый хлорофиллом, который
не рассеивается в виде тепла, а
преобразуется в химическую энергию.
Таким образом, в процессе фотосинтеза
из углекислоты воздуха и воды почвы при
участии солнечных лучей образуются
безазотистые органические вещества
(углеводы).

6СО₂
+ 12Н₂О+2874
КДж =С₆Н₁₂О₆+
6О₂.

Простые углеводы
используются растением для синтеза
сложных: сахарозы, крахмала и клетчатки
(CH₂O)⁶ⁿ,
а также белков, жиров, органических
кислот и т. д.

Одновременно с
образованием органических веществ в
растениях происходит их распад
в процессе дыхания.
Сущность дыхания состоит в окислении
углеводов кислородом. Этот процесс
противоположен фотосинтезу. Если
фотосинтез сопровождается поглощением
энергии, то при
дыхании происходит освобождение энергии.
При дыхании расходуется примерно 20 %
органического вещества, созданного во
время фотосинтеза. Дыхание проходит по
следующей схеме:

С_бН₁₂0₆+60₂=6С0₂+6Н₂0+686
ГДж.

Выделяющаяся при
дыхании энергия используется в растениях
на синтез более сложных органических
веществ, на поглощение корнями питательных
элементов и воды из почвы и передвижение
их к листьям, а от них—к растущим частям:
точкам роста, цветкам, семенам, клубням
и т. д. В образовании органи­ческих
соединений как источник энергии участвует
аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

В обычных условиях
растения используют не больше 2—3 %
солнечной энергии. Поэтому одной из
задач земледелия является увеличение
фотосинтетической деятельности
возделываемых культур. Этому способствуют
увеличение листовой поверхности и
удлинение периода ее жизнедеятельности,
оптимизация питания растений, выведение
более продуктивных сортов и раз­работка
новых технологий возделывания.

Из воздуха растения
поглощают не только углекислый газ, но
и азот (бобовые культуры), а также
легкорастворимые соли. Эта их способность
используется при внекорневых подкормках,
а также обработке средствами защиты
растений.

При
корневом питании
растения поглощают корнями минеральные
элементы и включают их в обмен веществ
между растением и внешней средой.
Поступле­ние элементов через корни,
их передвижение и усвоение тесно связаны
с фотосинтезом, дыханием, другими
биохимическими процессами и требуют
затрат энергии. При этом растения
обладают избирательной способностью
поглощения элементов питания.

Корнями растения
усваивают ионы (катионы и ани­оны) из
почвенного раствора, а также из почвенных
коллоидов. При этом азот поглощается в
виде анионов NO₃^—
и катионов NH₄⁺
(бобовые способны усваивать из атмосферы
и молекулярный азот). Фосфор и сера
поглощаются в форме анионов НРО₄^-2,
РО₄^-3,
Н₂РО₄^—,
SO₄^-2;
калий, кальций, магний, натрий, железо
– в виде катионов К⁺,
Са²⁺,
Mg²⁺,
Na⁺,
Fe³⁺,
микроэлементы – в виде анионов и
катионов. Кроме этих элементов корни
растений способны поглощать из почвы
СО₂
(до 5 % от общего его потребления), а также
аминокислоты, витамины, ферменты и
некоторые другие растворимые органические
вещества.

Корневые системы
растений существенно различаются по
строению, форме, распределению в почве
и поглотительной способности. Так, по
данным Н. А. Качинского, масса корней в
условиях нечерноземной зоны достигала
у овса 28 % от надземной массы, красного
клевера – 69, на западно-предкавказском
черноземе у кукурузы – 16, озимой пшеницы
– 70, люцерны – 166 % веса надземной части
растения.

У большинства
культурных растений корни проникают
на глубину до 2 м, но их основная масса
располагается в слое почвы на глубине
30–50 см. Интенсивность развития корневой
системы в значительной степени зависит
от обеспеченности почвы питательными
элементами. В бедных почвах развивается
более мощная корневая система в ущерб
урожаю.

По форме корневые
системы растений могут быть стержневыми
или мочковатыми. Поверхность корней,
поглощающая элементы питания, достигает
больших размеров. Например, у ячменя
общая поглощающая поверхность корней
и корневых волосков на одном гектаре
достигает площади 200–300 га. Корень
состоит из корневого чехлика, зоны
деления, зоны растяжения, зоны корневых
волосков. Наибольшей способностью к
поглощению обладают корневые волоски
молодых корней. На 1 мм²
корня может
располагаться 300–400 корневых волосков.
У зерновых они бывают длиной 4–5 мм, у
мятлика лугового 10–12 мм.

Корневые волоски
обычно живут несколько суток и по мере
старения отмирают. Корни не только
поглощают питательные элементы из
почвы, в них происходит также синтез
органических соединений (аминокислот,
белков), которые используются самой
корневой системой и частично поступают
в надземную часть растения.

Движение
питательных элементов
можно разделить на три
этапа: переход
ионов из твердой части почвы в почвенный
раствор и передвижение их к поверхности
корней; проникновение ионов через
цитоплазматическую мембрану в клетку
корня и передвижение их по корням в
надземные органы, растений.

Скорость передвижения
питательных элементов в почве зависит
от свойств почвы и поглощаемых ионов.
К корням растений ионы питательных
элементов поступают либо с потоком
воды, либо диффузионно, т. е. благодаря
проникновению молекул одного вещества
в другое при непосредственном
соприкосновении (или через пористую
перегородку), обусловленному тепловым
движением молекул. Установлено, что при
высокой концентрации ионов в почвенном
растворе они поступают к корням с потоком
раствора, при низкой насыщенности
почвенного раствора ионами и высокой
потребности в них растений ионы
передвигаются к корням диффузией. Фосфор
и кальций доставляются к растениям в
основном диффузией, а кальций и магний
– с током почвенного раствора. Нитраты
передвигаются в почве быстрее, чем
фосфаты, и поглощаются интенсивнее:
если фосфаты поглощаются в радиусе 0,1
см от корня, то нитраты – в радиусе 1 см.

В соответствии с
современными
представлениями питательные
элементы в растительную клетку по
ступают через цитоплазматическую
мембрану, или плазмалемму. Цитоплазматическая
мембрана состоит из двух слоев
фосфолипидов, которые имеют полярные
«головки» – гидрофильные группы и
неполярные «хвосты» – гидрофобные
группы. В определенных участках
плазмалеммы встроены белки-переносчики.
Из белков построены поры и каналы в
мембране. Часть белков представлена
ферментами. У различных организмов
строение и состав мембраны, или
плазмалеммы, неодинаковы. Даже в одной
клетке мембраны бывают различные:
цитоплазматические, вакулярные,
хлоропластные и др.

Мембрана очень
динамична – она может изгибаться,
разрываться и снова соединяться; на
поверхности она несет заряды, которые
могут изменяться, что обеспечивает
проникновение в клетку катионов и
анионов; через поры, каналы (плазмодесмы)
мембраны проникают вода и ионы;
проницаемость мембраны зависит от
генетических свойств клетки и внешних
условий. Изменение зарядов на цитоплазме
клетки происходит благодаря белковым
веществам, которые по своей природе
амфотерны. Растения предпочитают брать
пищу из почвенного раствора слабой
концентрации. Для нормального их развития
достаточно, если в 1 л содержится по
20–30 мг азота и калия, 10–15 мг фосфора,
1–2 мг бора и 5–7 мг марганца.

Положительно
заряженные участки мембраны имеют
группы Н⁺,
а отрицательно – ОН^—,
которые способны обмениваться на анионы
и катионы почвенного раствора. Обмен
связан не только с амфотерными свойствами
белков цитоплазмы, но и с процессами
дыхания. Выделяемая при этом корнями
Н₂СОз
распадается на Н⁺
и НСО₃^—.
Обменным фондом служат также органические
кислоты, образующиеся в растениях и
выделяемые на поверхность клетки.
Наконец, процессы обмена катионов и
анионов между корнями и почвенными
коллоидами происходят при физико-химическом
обмене (поглощении).

Питание | Определение, важность и еда

питание

Все СМИ

Похожие темы:

питание человека
вегетарианство
кетогенная диета
пескетарианство
питательное вещество

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

питание , усвоение живыми организмами пищевых материалов, которые позволяют им расти, поддерживать себя и размножаться.

В большинстве живых организмов пища выполняет несколько функций. Например, он обеспечивает материалы, которые метаболизируются для обеспечения энергией, необходимой для поглощения и перемещения питательных веществ, для синтеза клеточных материалов, для движения и передвижения, для выделения продуктов жизнедеятельности и для всех других видов деятельности организма. Пища также обеспечивает материалы, из которых могут быть собраны все структурные и каталитические компоненты живой клетки. Живые организмы различаются по конкретным веществам, которые им необходимы в качестве пищи, по способу синтеза пищевых веществ или получения их из окружающей среды, а также по функциям, которые эти вещества выполняют в их клетках. Тем не менее, можно различить общие закономерности в процессе питания во всем живом мире и в типах питательных веществ, необходимых для поддержания жизни. Эти шаблоны являются предметом этой статьи. Для полного обсуждения пищевых потребностей человека, в частности, см. статья питание человеческое.

Живые организмы можно классифицировать по тому, как в их организме осуществляются функции питания. Так, такие организмы, как зеленые растения и некоторые бактерии, которым для роста нужны только неорганические соединения, можно назвать автотрофными организмами; а организмы, включая всех животных, грибы и большинство бактерий, которым для роста требуются как неорганические, так и органические соединения, называются гетеротрофными. Другие классификации использовались для включения различных других моделей питания. В одной схеме организмы классифицируются в соответствии с источником энергии, который они используют. Фототрофные или фотосинтетические организмы улавливают световую энергию и преобразуют ее в химическую энергию, тогда как хемоавтотрофные или хемосинтетические организмы используют неорганические или органические соединения для удовлетворения своих энергетических потребностей. Если материалы-доноры электронов, используемые для образования восстановленных коферментов, состоят из неорганических соединений, организм называется литотрофным; если органический, организм является органотрофным.

Комбинации этих шаблонов также могут использоваться для описания организмов. Высшие растения, например, фотолитотрофы; т. е. они используют энергию света, а неорганическое соединение воды служит конечным донором электронов. Некоторые фотосинтезирующие бактерии, которые не могут использовать воду в качестве донора электронов и нуждаются для этой цели в органических соединениях, называются фотоорганотрофами. Животные по этой классификации — хемоорганотрофы; то есть они используют химические соединения для снабжения энергией и органические соединения в качестве доноров электронов.

Несмотря на большие различия в природе внешнего источника энергии, используемого различными организмами, все организмы образуют из своего внешнего источника энергии непосредственный источник энергии, химическое соединение аденозинтрифосфат (АТФ). Это богатое энергией соединение является общим для всех клеток. Путем разрыва своих высокоэнергетических фосфатных связей и, таким образом, превращения в менее богатое энергией соединение, аденозиндифосфат (АДФ), АТФ обеспечивает энергию для химической и механической работы, необходимой организму. Энергетические потребности организмов могут быть измерены либо в джоулях, либо в калориях.

Основные питательные вещества для растений

Растения используют неорганические минералы для питания независимо от того, растут ли они в поле или в контейнере. Сложные взаимодействия, связанные с выветриванием горных пород, разложением органического вещества, животными и микробами, приводят к образованию неорганических минералов в почве. Корни поглощают минеральные вещества в виде ионов, растворенных в почвенной воде. Многие факторы влияют на усвоение питательных веществ растениями. Ионы могут быть легко доступны корням или могут быть «связаны» с другими элементами или самой почвой. Почвы со слишком высоким pH (щелочные) или слишком низким pH (кислые) делают многие минералы недоступными для растений.

Плодородие или питание

Термин «плодородие» относится к присущей почве способности снабжать растения питательными веществами в адекватных количествах и в подходящих пропорциях. Термин «питание» относится к взаимосвязанным этапам, посредством которых живой организм усваивает пищу и использует ее для роста и замены тканей. Раньше о росте растений думали с точки зрения плодородия почвы или того, сколько удобрений следует добавить в почву, чтобы повысить уровень минеральных элементов.

Большинство удобрений были разработаны с учетом дефицита минеральных элементов в почве. Использование беспочвенных смесей расширило исследования в области питательных культур и гидропоники, а достижения в области анализа тканей растений привели к более широкому пониманию питания растений. Питание растений — это термин, который рассматривает взаимосвязь минеральных элементов в почве или питательной среде и их роль в росте растений. Эти взаимосвязи включают сложный баланс минеральных элементов, которые необходимы или полезны для оптимального роста растений.

Необходимый против Полезного

Арнон и Стаут предложили определение незаменимого минерального элемента (или минерального питательного вещества) в 1939 году. Они пришли к выводу, что для того, чтобы элемент считался незаменимым, должны быть соблюдены три критерия. Вот эти критерии: 

1. Растение не может завершить свой жизненный цикл в отсутствие минерального элемента.
2. Функция элемента не может быть заменена другим минеральным элементом.
3. Элемент должен принимать непосредственное участие в метаболизме растений.

Эти критерии являются важными рекомендациями по питанию растений, но игнорируют полезные минеральные элементы. Полезными элементами являются те, которые могут компенсировать токсическое воздействие других элементов, заменить минеральные питательные вещества в какой-то другой, менее специфической функции, такой как поддержание осмотического давления, или обеспечить другие несущественные преимущества. Отсутствие полезных питательных веществ в коммерческом производстве может означать, что растения не выращиваются до оптимального генетического потенциала, а просто производятся на уровне прожиточного минимума.

Другими словами, предложенное Арноном и Стаутом определение существенного элемента является узким: растение не может выжить без этих элементов. Лучшее определение основного минерального элемента включало бы все элементы, необходимые для оптимального роста и здоровья любого растения.

Это обсуждение питания растений включает в себя как необходимые, так и полезные минеральные элементы.

Какие минеральные элементы нужны растениям?

Существует 20 минеральных элементов, необходимых для роста растений. Углерод (C), водород (H) и кислород (O) поставляются воздухом и водой. Шесть макроэлементов, азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S), требуются растениям в больших количествах. Остальные элементы требуются в следовых количествах (микроэлементы). Основные микроэлементы включают бор (B), хлор (Cl), медь (Cu), железо (Fe), марганец (Mn), натрий (Na), цинк (Zn), молибден (Mo), никель (Ni), кремний. (Si) и кобальт (Co). Обратите внимание, что Si и Co не считаются необходимыми (по определению Арнона и Стаута) для всех растений, но необходимы для некоторых.

Исследования также показали, что другие минеральные элементы полезны для роста некоторых растений. Различие между полезными и необходимыми часто трудно в случае некоторых микроэлементов. Кобальт, например, необходим бобовым для фиксации азота. Он также может подавлять образование этилена и продлевать жизнь срезанным розам. Было обнаружено, что кремний, отложенный в клеточных стенках, улучшает устойчивость к жаре и засухе, а также повышает устойчивость к насекомым и грибковым инфекциям. Кремний, выступая в качестве полезного элемента, может помочь компенсировать токсичные уровни марганца, железа, фосфора и алюминия, а также дефицит цинка.

Более целостный подход к питанию растений не ограничивался бы питательными веществами, необходимыми для выживания, но включал бы минеральные элементы в количествах, способствующих оптимальному росту. С развитием аналитической химии и возможностью удалять загрязняющие вещества из питательных культур список необходимых элементов в будущем может значительно увеличиться. Например, никель, последнее дополнение к списку основных элементов, был добавлен в начале 1990-х годов в результате нескольких лет исследований.

Минеральные элементы в растениеводстве

Использование почвы для производства теплиц до 1960-х годов было обычным явлением. Сегодня немногие производители все еще используют почву в своих смесях. Основная часть продукции приходится на беспочвенные смеси. Беспочвенные смеси должны обеспечивать поддержку, аэрацию, удержание питательных веществ и влаги так же, как и почвы, но добавление удобрений или питательных веществ отличается. Многие беспочвенные смеси содержат кальций, магний, фосфор, серу, азот, калий и некоторые микроэлементы, включенные в качестве предпосевного удобрения. Азот и калий необходимо по-прежнему вносить в культуру во время производства.

Сложность смешивания однородной смеси с использованием предпосевных удобрений часто может привести к неравномерному урожаю и возможному токсичному или недостаточному уровню питательных веществ. Беспочвенные смеси, которые требуют добавления микро- и макроэлементов, вносимых в виде жидкости на протяжении всего периода роста урожая, на самом деле дают гроверу больший контроль над своим урожаем. Садовод может регулировать уровень питательных веществ, чтобы компенсировать другие факторы окружающей среды в течение вегетационного периода для достижения оптимального производства. Поглощение минеральных ионов зависит от нескольких факторов, помимо погодных условий. К ним относятся емкость катионного обмена (ЕЕС) и рН питательной среды и подачи воды, а также общая щелочность поливной воды.

CEC или Емкость катионного обмена

Емкость катионного обмена относится к способности питательной среды удерживать обмениваемые минеральные элементы в своей структуре. Эти катионы включают аммоний (азот), калий, кальций, магний, железо, марганец, цинк и медь. Торфяной мох, кокосовое волокно и смеси, содержащие кору, опилки и другие органические материалы, обладают определенной емкостью катионного обмена.

pH: что это значит?

Термин pH относится к щелочности или кислотности водного раствора среды для выращивания. Этот раствор состоит из минеральных элементов, растворенных в ионной форме в воде. Реакция этого раствора, будь то кислая, нейтральная или щелочная, будет иметь заметное влияние на доступность минеральных элементов к корням растений. При наличии большего количества водорода (H ⁺ ) раствор будет кислым (pH<7,0). Если гидроксильных ( ^— ОН) ионов больше, раствор будет щелочным (pH>7,0). Баланс ионов водорода и гидроксила приводит к нейтральному pH почвы (pH = 7,0). Оптимальный диапазон pH для большинства культур составляет от 5,5 до 6,2 или слегка кислый. Это создает наибольшую среднюю доступность всех основных питательных веществ для растений. Различные минеральные элементы доступны при разных уровнях pH. Экстремальные колебания pH могут вызвать дефицит минералов или токсичность, связывая или высвобождая большое количество различных элементов.

Ферменты: рабочие лошадки жизни

Ферменты — это белки, участвующие в повышении скорости и эффективности биохимических реакций. Большинству ферментов для активации и функционирования требуются ионы металлов. Без надлежащей функции фермента рост в организме прекратился бы. Большинство основных минеральных элементов воздействуют на ферменты по-разному. Многие роли минеральных элементов в ферментах обсуждаются в следующих параграфах.

Элементы полного питания растений

Ниже приводится краткий обзор роли основных и полезных минеральных питательных веществ, имеющих решающее значение для роста растений. Если какой-либо из основных элементов исключен из питания растения, оно будет демонстрировать аномалии роста и симптомы дефицита и может не воспроизводиться нормально.

Основные макроэлементы:

Азот является основным компонентом белков, гормонов, хлорофилла, витаминов и нуклеиновых кислот. Метаболизм азота является основным фактором роста стебля и листьев (вегетативного роста). Избыток азота может нанести ущерб росту, задерживая цветение и плодоношение. Недостаток может снизить урожайность, вызвать пожелтение листьев и остановку роста.

Фосфор необходим для прорастания семян, фотосинтеза, синтеза белка и почти всех аспектов роста и метаболизма растений. Фосфор является компонентом РНК и ДНК, генетической структурой жизни. Это необходимо для образования цветов и плодов. Низкий pH (<4) приводит к тому, что фосфаты химически запираются в органических почвах. Симптомы дефицита включают задержку роста, снижение урожайности фруктов и цветов и преждевременное опадение фруктов и цветов. Фиолетовая окраска также может появиться из-за накопления антоцианов. Большое применение фосфора без достаточного уровня цинка может вызвать дефицит цинка.

Калий является активатором многих ферментов, необходимых для фотосинтеза и дыхания. Он участвует в осмотическом потенциале клеток. Калий также необходим для сахаров, углеводов, клеток, синтеза белка и транспорта флоэмы. Он помогает регулировать водный баланс, улучшает жесткость стеблей и холодостойкость, улучшает вкус и цвет фруктовых и овощных культур, увеличивает содержание масла и имеет важное значение для листовых культур. Недостаток приводит к низким урожаям, крапчатым, пятнистым или скрученным листьям, а также к обожженным или обожженным видам листьев.

Сера является структурным компонентом аминокислот, ферментов, белков и витаминов. Сера необходима для дыхания и метаболизма липидов. Он придает аромат многим овощам. Симптомы дефицита проявляются в виде хлороза на всех листьях. Сера легко теряется при выщелачивании почвы из почвы, и ее следует вносить с питательной формулой. Многие источники воды содержат серу.

Магний является важным структурным компонентом молекулы хлорофилла и необходим для функционирования и/или активации растительных ферментов для производства углеводов, сахаров, белков и жиров. Он используется для образования плодов и орехов и необходим для прорастания семян. По сути, магний необходим для каждого метаболического пути в растениях. Недостаточные растения выглядят хлоротичными и имеют пожелтение между жилками старых листьев; листья могут поникнуть. Магний вымывается при поливе и должен поступать при подкормке. Его можно применять в виде спрея для листвы для устранения недостатков.

Кальций активирует ферменты, является структурным компонентом клеточных стенок, влияет на движение воды в клетках и необходим для роста и развития клеток. Кальций необходим для функционирования мембран во всех клетках. Некоторым растениям необходим кальций, чтобы поглощать азот и другие минералы. Кальций легко выщелачивается. Кальций, однажды отложенный в растительной ткани, становится неподвижным (непереносимым). Соответственно, для роста необходимо постоянное поступление кальция. Дефицит вызывает остановку роста новых стеблей, цветов и корней. Симптомы варьируются от искривленного нового роста до черных пятен на листьях и плодах.

Основные микроэлементы:

Железо является компонентом многих структурных и ферментативных белков. Он необходим для транспорта электронов и биосинтеза хлорофилла. Поэтому он необходим для фотосинтеза и дыхания. Железо также необходимо для метаболизма липидов. Известным признаком дефицита железа является межжилковый хлороз. Высокий рН почвы может вызвать дефицит железа. Токсичные уровни железа связаны с заболоченными почвами. Железо неподвижно.

Марганец активирует многие ферменты, но на сегодняшний день только два считаются марганецсодержащими ферментами. Один из этих ферментов непосредственно участвует в фотосинтезе выделения кислорода. Марганец необходим для дыхания, углеводного и липидного обмена. Симптомы дефицита у двудольных проявляются в виде хлороза между жилками (межжилковыми) молодых листьев, так как Mn в растениях неподвижен. У злаков зеленовато-серые пятна на более прикорневых листьях являются признаком дефицита марганца. На нейтральных или щелочных почвах растения часто проявляют симптомы дефицита. В очень кислых почвах марганец может быть доступен на токсичных уровнях.

Цинк является структурным компонентом многих ферментов, а также действует как кофактор в других. Цинк необходим для репликации ДНК, экспрессии генов, синтеза белка, синтеза IAA, целостности мембран и метаболизма углеводов. Симптомы дефицита у двудольных включают укорочение междоузлий и уменьшение размера листьев. Эти симптомы часто сопровождаются хлорозом. При низком рН почвы цинк может накапливаться до токсического уровня. Повышение рН является наиболее эффективным методом снижения доступности цинка в почвах.

Медь является неотъемлемым компонентом нескольких ферментов и других важных биологических белков. Он необходим для фотосинтеза, дыхания, биосинтеза лигнина, транспорта электронов, а также для метаболизма углеводов, азота и липидов. Медь также необходима для образования пыльцевых зерен и способствует утилизации белка и корневому метаболизму. Дефицит меди может вызвать отмирание верхушек побегов, задержку роста, а на последних листьях могут появиться черные некротические пятна. Дефицит меди влияет на формирование плодов и семян гораздо сильнее, чем на вегетативный рост. Медь прочно связана с органическим веществом, и ее дефицит может привести к образованию высокоорганических почв даже при наличии меди. Медь становится токсичной для растений при высоких концентрациях.

Молибден является структурным компонентом фермента нитратредуктазы, который восстанавливает нитраты до аммиака. Этот фермент содержится во всех высших растениях. Многие растения (например, бобовые) восстанавливают атмосферный азот до аммиака с помощью бактерий, находящихся в корневых клубеньках. Эти бактерии используют фермент нитрогеназу, который также содержит молибден. Без достаточного количества молибдена синтез белков блокируется, рост растений прекращается, и семена могут не сформироваться полностью. Неудивительно, что кроме двух упомянутых молибден содержит и другие биологически важные ферменты.

Одним из наиболее частых признаков дефицита молибдена является межжилковый хлороз молодых листьев. Другие симптомы включают задержку роста рассады и симптомы, связанные с дефицитом азота, в том числе свернутые или чашевидные края листьев.

Хлор участвует в осморегуляции, регулировании движения воды и других растворенных веществ в клетки и из них. Хлор необходим для поражения клеток листьев, а также для регуляции открывания и закрывания устьиц. Хлор также участвует в фотосинтезе метаболизма кислорода и азота. Симптомы дефицита включают увядание листьев, хлороз и задержку роста корней. Высокий уровень хлора может нанести серьезный ущерб росту растений.

Никель недавно был определен группой ученых из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Итаке, штат Нью-Йорк, как важный микроэлемент для растений. Он необходим для фермента уреазы, который используется большинством растений для расщепления мочевины на пригодные для использования формы азота. Никель также является необходимым компонентом для работы других ферментов. Никель необходим для усвоения железа. Семена требуют никеля, чтобы прорасти. Растения, выращенные без достаточного количества никеля, постепенно достигнут его дефицита примерно к тому времени, когда они созреют и начнут репродуктивный рост.

Бор играет важную роль в обеспечении целостности мембран, поглощении кальция, удлинении корней, метаболизме нуклеиновых кислот, синтезе клеточной стенки и формировании пыльцевых трубок. Бор влияет как минимум на 16 функций в растениях. Эти функции включают цветение, прорастание пыльцы, плодоношение, деление клеток, водные отношения и движение гормонов. Бор не перемещается и, следовательно, должен быть доступен в течение всей жизни растения. Его поглощение тесно связано с рН почвы. Он становится более доступным по мере увеличения pH. Симптомы дефицита включают обесцвечивание или отмирание молодых листьев и верхушечных почек; оставляя эффект розетки на растении. Растения также не смогут завязывать семена и плоды. Листья толстые, скрученные и ломкие. Плоды, клубни и корни обесцвечиваются, трескаются и испещрены коричневыми пятнами.

Полезные микроэлементы:

Натрий участвует в осмотическом (движении воды) и ионном балансе и необходим для некоторых растений. Натрий необходим многим, но не всем C4-растениям.

Кобальт необходим для азотфиксации бобовых и корневых клубеньков небобовых, поскольку он является компонентом ферментов, необходимых для азотфиксации. Дефицитные уровни могут привести к симптомам дефицита азота.

Кремний входит в состав клеточных стенок. Растения с запасами растворимого кремния производят более прочные и жесткие клеточные стенки, создавая механический барьер для частей рта колющих и сосущих насекомых. Кремний значительно повышает устойчивость растений к жаре, засухе и холоду. Кремний стимулирует выработку полифенолов, являющихся частью естественной защиты растений от атак грибков и насекомых. Опрыскивание листьев кремнием также показало преимущества в сокращении популяций тли на полевых культурах. Испытания также показали, что кремний может откладываться растениями в месте грибковой инфекции для борьбы с проникновением атакующего грибка через клеточные стенки. Улучшение вертикальности листьев, прочности стебля и предотвращение или снижение токсичности железа и марганца были отмечены как эффекты от кормления растворимым кремнием. Кремний, который, как известно, необходим представителям семейства Poaceae (травы), продемонстрировал пользу для самых разных растений.

Кремний — второй по распространенности элемент в земной коре. Однако он в значительной степени связан в виде нерастворимой породы. Следовательно, он доступен только в очень низких количествах в природе, хотя он повсеместно присутствует в почвенных растворах и во всех источниках воды, даже в дождевой воде. Даже бидистиллированная вода содержит не менее 5 частей на миллиард кремния! Соответственно, невозможно лишить какое-либо растение всего кремния, что является требованием определения незаменимости Arnon & Stout.