Микроудобрения: виды, особенности, роль в жизни растений. Микроэлементы в растениях
Роль микроэлементов в жизни растений
Растению для нормального развития необходимы минеральные элементы, как макроэлементы, так и микроэлементы. Очень важная роль микроэлементов в жизни растений. Не смотря на то, что они необходимы растению в очень малых количествах, но они влияют на:
Минеральные элементы для растенийДействие микроэлементов на развитие растений
Микроэлементы могут образовывать в растениях органоминеральные комплексы, имеющие большое значение в жизни растений.
Железо
Еще Вильгельм Кноп (1817-1891), немецкий агрохимик, отмечал, что в отсутствие железа получаются хлоротические, лишенные зеленой окраски растения. Вначале думали, что железо входит в состав хлорофилла, но исследованиями Р. Вильштеттера (1872-1942), немецкого химика-органика, было установлено, что в состав хлорофилла входит не железо, а магний. Тем не менее железо абсолютно необходимо для образования хлорофилла, так как синтез его катализируется ферментами, содержащими железо.
Роль железа не ограничивается его участием в образовании хлорофилла — оно необходимо также и бесхлорофильным организмам. Позднейшие исследования показали, что железо входит в состав окислительно-восстановительных ферментов и играет очень большую роль в процессах дыхания растений и процессе фотосинтеза в листьях растений.
Без железа отмирает точка роста стебля, опадают бутоны, уменьшаются междоузлия, разрушаются хлоропласты и отмирают живые клетки.
Обычно в почву железо не вносят: его в ней достаточно в усвояемой форме.
На сильно известковых почвах со щелочной реакцией может не быть доступного для растения железа. В этом случае растения заболевают хлорозом: сначала бледнеют самые молодые листья, затем полностью теряют окраску, постепенно болезнь распространяется и на нижележащие листья, причем самые нижние сохраняют зеленую окраску.
Потеря зеленой окраски начинается у основания листа, т. е. в растущей зоне, и постепенно распространяется к его верхушке. Если в начальной стадии развития хлороза дать растению железо в доступной форме, то зеленая окраска восстанавливается также начиная с основания листа, а по растению — с молодых листьев к старым.
При прогрессирующем хлорозе, на листьях появляются пятна, а затем побуревшие участки, указывающие на полное отмирание клеток. Железо не передвигается из нижних зеленых листьев в верхние.
Явление хлороза можно наблюдать у виноградной лозы, цитрусовых, хмеля и других растений.
Хлороз виноградаЭто заболевание растений приносит ущерб урожаю. Для внесения железа в почву рекомендуется применение хелатов железа— комплексных соединений органических анионов и ряда металлов, поскольку соли железа, внесенные в почву со щелочной реакцией в результате взаимодействия с другими элементами становятся недоступными растению.
Хелаты железа обладают высокой устойчивостью, легко поступают в растения через корни и даже листья и полностью обеспечивают потребность растений в железе, так как органическая часть молекулы хелата распадается, а железо используется растением.
Бор
Из всех микроэлементов наиболее полно изучен бор. Многие растения (лен, гречиха, табак, свекла и др.) вообще не могут расти без бора, но бор необходим и всем другим растениям: его отсутствие вызывает ряд нарушений в росте и развитии растений, потерю иммунитета к вредителям и болезням.
Двудольные растения выносят из почвы до 350 г. бора, однодольные — 8—20 г. с 1 га. У многих злаковых растений в отсутствие бора получается стерильный колос.
Без бора у растений нарушается нормальная жизнедеятельность меристематических тканей, недоразвивается проводящая система растений, отмирают точки роста стебля и задерживается рост корней. У бобовых растений резко уменьшается количество клубеньков.
Бор влияет на проницаемость протоплазмы, перемещение углеводов и в связи с этим на цветение растений, ускоряя его наступление. При недостатке бора уменьшается интенсивность цветения и завязывания плодов, задерживается рост репродуктивных органов, а при сильном борном голодании они отмирают. Бор не подвергается реутилизации, поэтому борные удобрения рекомендуется вносить в почву в различные моменты вегетации растений.
При недостатке бора многие растения заболевают. Так, у сахарной свеклы отмирают точки роста и разрушаются ткани листьев и корнеплода (сухая гниль сердечка), у брюквы и турнепса буреет и ссыхается сердцевина.
Недостаток микроэлементов у сахарной свеклыБактериоз льна также вызывается отсутствием или недостатком бора.
Марганец
Содержание марганца в растениях резко колеблется: в зерне яровой пшеницы количество марганца составляет 6,0 мг на 1 кг, в семенах подсолнечника— 18 мг, в листьях сахарной свеклы — 180 мг на 1 кг сухого веса.
Марганец активирует некоторые ферменты. Отсутствие марганца вызывает угнетение фотосинтеза, уменьшается содержание хлорофилла в клетках растений.
При недостатке марганца у злаков развивается серая пятнистость, появляется поперечная линия с ослабленным тургором, поэтому пластинка листа перегибается и свешивается вниз.
Недостаток марганца у злаковЦинк
Недостаток цинка у растений вызывает различные заболевания, что особенно резко проявляется у плодовых, цитрусовых и тунговых деревьев. Отсутствие цинка приводит к ослаблению роста, мелколистности укорочению междоузлий, вызывая тем самым розеточность растений. При этом появляется хлоротическая пятнистость и бронзовая окраска листьев.
Недостаток цинка у цитрусовыхЦинк способствует синтезу ростовых веществ и участвует в построении ряда ферментных систем, входит в фермент карбоангидразу, который ускоряет распад Н2СО3 до воды и углекислого газа.
Медь
Медь необходима всем растениям. Она участвует в окислительных системах: входит в состав многих окислительных ферментов, где прочно связана с белком. Содержится медь в хлоропластах растений; в золе хлоропластов сахарной свеклы ее количество достигает 64% от общего содержания меди в золе листа.
Такое распределение меди указывает на большую роль ее в активности ферментов хлоропластов. Медь придает устойчивость хлорофиллу против разрушения и положительно влияет на водоудерживающую способность тканей. При достаточном снабжении растений медью повышается их морозоустойчивость.
При недостатке меди на торфянистых почвах наиболее страдают злаки (овес, ячмень и пшеница) и свекла. При этом подсыхают и скручиваются кончики листьев и часто не образуются зерна. У плодовых иногда отмирает верхушка дерева (суховершинность).
Суховершинность плодовых деревьев при недостатке медиПрименение медных удобрений на торфяных почвах дает возможность выращивать нормальные растения.
Молибден
Содержание молибдена в растениях меньше, чем других микроэлементов; оно составляет доли миллиграммов на 1 кг сухого веса. Молибден необходим для фиксации атмосферного азота азотфиксирующим бактериям (как свободно живущим, так и симбиотическим), поэтому наличие его в почве на посевах бобовых очень важно.
Молибден необходим для бобовых культурКроме того, молибден принимает участие в восстановлении нитратов, так как входит в состав фермента нитратредуктазы.
Другие элементы
Растениям также необходимы кобальт, мышьяк, йод, никель, фтор, алюминий и др.
Микроэлементы необходимы растениямРоль микроэлементов в жизни растений очень многообразна, так как они принимают участие почти во всех процессах жизнедеятельности растений, несмотря на то, что нужны им в очень малых количествах.
libtime.ru
Роль макро- и микроэлементов в питании растений
В составе растений обнаружены почти все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, но роль многих из них еще недостаточно изучена.
В наибольшем количестве растения поглощают азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу. Эти элементы называют макроэлементами, их содержание в растениях исчисляется целыми процентами или десятыми долями.
Азот (N) входит в состав всех белков, нуклеиновых кислот, аминокислот, хлорофилла, ферментов, многих витаминов, липоидов и других органических соединений, образующихся в растениях. Недостаток азота вызывает прекращение роста и пожелтение листьев из-за нарушения образования хлорофилла.
Азот - очень подвижный элемент, при недостатке он перемещается из старых листьев в новые, более молодые. Появляются признаки азотного голодания - сначала в пожелтении самых нижних листьев, а затем, если процесс не остановить, в отмирании листьев выше.
Избыток азота ведет к неестественно быстрому росту, формированию рыхлых тканей, что делает их более подверженными различным заболеваниям. Удлиняется вегетационный период и задерживается начало цветения, у некоторых растений передозировка азотных удобрений может так сдвинуть внутренние процессы, что приведет к полному отказу от цветения. Избыток азота также задерживает усвоение растением калия.
Фосфор (Р) играет исключительно важную роль в жизни растений. Большинство процессов обмена веществ осуществляется только при его участии. Он обеспечивает здоровье корней, закладку бутонов, вызревание плодов и семян, увеличивает зимостойкость.
При недостатке фосфора задерживается цветение и созревание, образуются дефектные плоды, листья приобретают красно-коричневый оттенок. В первую очередь поражаются старые нижние листья, затем процесс распространяется выше.
Избыток фосфора замедляет обмен веществ, делает растение менее устойчивым к недостатку воды, ухудшает усвоение железа, калия и цинка, что приводит к общему пожелтению, хлорозу, появлению ярких некротических пятен, опадению листьев. Развитие растения ускоряется, оно быстро стареет.
Некоторые растения особенно негативно реагируют на внесение больших доз фосфорных удобрений. Это относится, в первую очередь, к выходцам из Австралии, где почвы бедны фосфором. Не любят подкормок фосфором хвойные растения. Особую осторожность при внесении этого элемента требуют и гибискусы, для которых не рекомендуется использовать богатые фосфором удобрения для цветущих растений.
Калий (К) играет важнейшую физиологическую роль в углеводном и белковом обмене растений, в процессах фотосинтеза и водного обмена, повышает устойчивость к увяданию и преждевременному обезвоживанию, укрепляет ткани растения и делает их более устойчивыми к болезням и вредителям.
Он легко передвигается из старых тканей растения, где был уже использован, в молодые. Недостаток калия, так же как и его избыток, отрицательно сказывается на количестве и качестве урожая. При избытке калия задерживается поступление азота в растение, наступает торможение роста, деформации и хлороз листьев, в первую очередь старых. На более поздних стадиях появляются мозаичные пятна, листья вянут и опадают. Избыток калия также ухудшает усвоение магния или кальция.
Магний (Mg) входит в состав хлорофилла и непосредственно участвует в фотосинтезе. А еще необходим для образования запасного вещества фитина, содержащегося в семенах растений, и пектиновых веществ.
Магний активизирует деятельность многих ферментов, участвующих в образовании и превращении углеводов, белков, органических кислот, жиров; влияет на передвижение и превращение фосфорных соединений, плодоношение и качество семян. Максимальное содержание магния в вегетативных органах растений отмечается в период цветения. После цветения в растении резко снижается количество хлорофилла и происходит отток магния из листьев и стеблей в семена, где образуются фитин и фосфат магния.
Недостаток магния проявляется в пожелтении листьев, хлорозе.
Кальций (Ca) участвует в углеводном и белковом обмене растений, образовании и росте хлоропластов. Он необходим для нормального усвоения растением аммиачного азота, затрудняет восстановление в растениях нитратов до аммиака. От кальция в высокой степени зависит построение нормальных клеточных оболочек.
В отличие от азота, фосфора и калия, находящихся обычно в молодых тканях, кальций содержится в значительных количествах в старых тканях; при этом его больше в листьях и стеблях, чем в семенах.
Сера (S) входит в состав аминокислот цистина и метионина, является составной частью белков и некоторых витаминов, влияет на образование хлорофилла. Недостаток серы ведет к хлорозу, в первую очередь молодых листьев.
Не менее важны и другие элементы питания - железо, медь, марганец, молибден, цинк, кобальт, бор и др., которые принято называть микроэлементами. Они потребляются растениями в небольших количествах, но недостаток их ведет к серьезным дефектам развития растений. Содержание микроэлементов в растении исчисляется сотыми и тысячными долями процента.
- Железо (Fe) входит в состав ферментов, участвующих в построении хлорофилла, хотя непосредственно в него этот элемент не входит. Железо участвует в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растениях, оно является составной частью дыхательных ферментов. Недостаток железа ведет к распаду ростовых веществ (ауксинов), синтезируемых растениями, при этом листья становятся бледно-желтыми. Чаще всего он наблюдается при избытке карбонатов и в сильно известкованных субстратах. Железо не может передвигаться из старых тканей в молодые.
- Медь (Cu) входит в состав медьсодержащих белков, ферментов, она также принимает участие в процессе фотосинтеза, углеводного и белкового обмена.
- Марганец (Mn) входит в состав окислительно-восстановительных ферментов и принимает участие в фотосинтезе, углеводном и азотном обмене.
- Молибден (Mo) играет большую роль в азотном питании. Он локализуется в молодых растущих органах и меньше - в стеблях, корнях. При недостатке молибдена задерживается развитие клубеньков на корнях бобовых растений и фиксация азота. Внесение в почву молибдена способствует усвоению азотных удобрений растениями, но высокое содержание молибдена весьма токсично для растений.
- Цинк (Zn) оказывает влияние на обмен энергии и веществ в растении. При недостатке цинка уменьшается содержание сахарозы и крахмала, повышается накопление органических кислот, снижается содержание ауксина, нарушается синтез белка, характерна задержка роста.
- Кобальт (Co) участвует в биологической фиксации молекулярного азота.
- Бор (B) участвует в реакциях углеводного, белкового, нуклеинового обмена и других процессах. Он необходим растениям в течение всего периода жизни. От его недостатка страдают прежде всего молодые листья и точки роста. Избыток бора вызывает ожог нижних листьев, они желтеют и опадают.
Дефицит какого-то элемента питания не замедлит сказаться на развитии растения, но зачастую бывает очень сложно определить истинную причину нарушения роста. Избыток одного элемента может ингибировать усвоение другого, поэтому внося излишек одного вещества, мы можем вызвать голодание по другому. Важно не только внести все необходимые элементы питания, но и правильно подобрать их соотношение.
Продолжение - в статье Подкормка комнатных растений.
Фото: Рита Бриллиантова
www.greeninfo.ru
Макро, микроэлементы в питании растений
Питание растений, усвоение (ассимиляция) растениями питательных веществ, поступающих из внешней среды; основа обмена веществ. Источниками поступления питательных веществ для растений служит почва, из которой они получают растворённые в воде минеральные и азотистые вещества, а также углекислый газ воздуха, из которого в процессе фотосинтеза образуют органическое вещество.
По способу питания растения делят на 2 группы – автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы синтезируют пищу из свободных элементов или неорганических соединений. К ним относятся некоторые бактерии, все водоросли и подавляющее большинство высших растений, причём зелёные растения называются фототрофными (синтезирующими органические соединения из неорганических при помощи лучистой энергии), в отличие от хемотрофных, синтезирующих органические вещества за счёт химической энергии, освобождающейся при окислении в их теле неорганических соединений. Гетеротрофы не содержат хлорофилла, используют для питания готовые органические соединения. К ним относятся паразиты, внедряющиеся в ткани живого фототрофного растения, и сапрофиты, поселяющиеся на мёртвых органических остатках организмов. Кроме того, существуют растения смешанного питания – полупаразиты (иван-да-марья и др.) и насекомоядные растения (росянка, пузырчатка).
Питание за счёт мёртвых органических остатков называется сапрофитным, а растения, питающиеся мёртвыми органическими остатками, — сапрофитами. Этот тип питания свойствен всем гнилостным грибам и бактериям.
Гетеротрофы, живущие за счёт органических соединений др. живых организмов, называются паразитами. К ним относятся все грибы и бактерии - возбудители болезней животных и растений, а также некоторые высшие растения, например заразиха, высасывающая с помощью специальных присосок соки др. растений. Паразитическое П. р. отличается от Симбиоза, при котором происходит постоянный обмен продуктами жизнедеятельности, полезный для обоих партнёров. Симбиотический П. р. наблюдается, например, у азотфиксирующих бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых растений, у шляпочных грибов, гифы которых проникают в корневые ткани древесных растений, а также у лишайнико в, представляющих собой группу грибов, находящихся в постоянном сожительстве с водорослями.
Большая часть растений способна усваивать углерод из углекислого газа, восстанавливая его до органических соединений. Этот тип питания называется автотрофным (см. Автотрофные организмы). Он свойствен всем высшим зелёным растениям, а также водорослям, некоторым бактериям. Восстановление CO2 до органических соединений требует затрат энергии либо за счёт поглощаемого солнечного света (фотосинтетики), либо за счёт окисления восстановленных соединений, поглощаемых из внешней среды (хемосинтетики).
В тело растения многие химические элементы поступают в форме ионов, диссоциированных в водных растворах, через корень, с помощью которого осуществляется минеральное, или почвенное, питание.
Минеральное питание – это совокупность процессов поглощения из почвы, передвижения и усвоения химических биогенных элементов, то есть элементов, необходимых для жизни растительных организмов. В особенно больших количествах растениям необходимы макроэлементы N, S, P, K, Mg, Ca. Напротив, в крайне малых количествах необходимы такие микроэлементы, как B, Mn, Cu, Zn, Mo, Co.
Механизм поступления ионов в корень сложен. Он связан с их адсорбцией и активным поглощением из почвы, при этом затрачивается энергия. (в процессе дыхания живые клетки выделяют углекислоту, которая диссоциирует на ионы Н и НСО3. Затем происходит ионный обмен).
Макроэлементы
Азот - элемент образования органического вещества. Регулирует рост вегетативной массы. Определяет уровень урожайности.
Фосфор - элемент энергетического обеспечения (АТФ, АДФ). Активизирует рост корневой системы и закладки генеративных органов. Ускоряет развитие всех процессов. Повышает зимостойкость.
Калий - элемент молодости клеток. Сохраняет и удерживает воду. Усиливает образование сахаров и их передвижение по тканям. Повышает устойчивость к болезням, засухе и заморозкам.
Магний - повышает интенсивность фотосинтеза и образование хлорофилла. Влияет на окислительно-восстановительные процессы. Активирует ферменты и ферментативные процессы.
Кальций - стимулирует рост растения и развитие корневой системы. Усиливает обмен веществ, активирует ферменты. Укрепляет клеточные стенки. Повышает вязкость протоплазмы.
Сера - Участвует в азотном и белковом обменных процессах, входит в состав аминокислот, витаминов и растительных масел. Влияет на окислительно-восстановительные процессы.
Микроэлементы
Железо - Регулирует фотосинтез, дыхание, белковый обмен и биосинтез ростовых веществ – ауксинов.
Медь - Регулирует дыхание, фотосинтез, углеводный и белковый обмен. Повышает засухо -, морозо -, и жароустойчивость
Марганец - Регулирует фотосинтез, дыхание, углеводный и белковый обмен. Входит в состав и активирует ферменты.
Цинк - Регулирует белковый, липоидный, углеводный, фосфорный обмен и биосинтез витаминов и ростовых веществ - ауксинов.
Бор - Регулирует опыление и оплодотворение, углеводный и белковый обмен. Повышает устойчивость к болезням.
Молибден - Регулирует азотный, углеводный и фосфорный обмен, синтез хлорофилла и витаминов, стимулирует фиксацию азота воздуха.
Съедобные, дикорастущие растенияКорневое питание растений, поглощение веществ, ионовОтношение растений к условиям питания в разные периоды ростаАзотное питание растенийРоль комнатных растений, факторы роста, вредители, уходРастения для разных помещений домаТипы терминальной флоэмы
biofile.ru
Микроэлементы в жизни растений
Наукой доказано, что для нормального развития растительного организма недостаточно применения только минеральных или органических удобрений. Важную роль в питании растений играют микроэлементы. В частности, Cu (медь), Mo (молибден), Mn (марганец), Co (кобальт), Zn (цинк), B (бор) и другие повышают активность многих ферментов и ферментных систем в растительном организме и улучшают использование растениями питательных веществ из почвы и удобрений. Поэтому микроэлементы нельзя заменить другими веществами, а их недостаток обязательно должен быть восполнен. Только тогда мы получим качественную продукцию, содержащую оптимальное количество для данного сорта сахаров, аминокислот, витаминов.
Автор: Дмитрий Алексеев(Статья опубликована в журнале “Зерно” №1, 2006 г.)
Стройматериалы для построения ферментных систем
Человеку кроме белков, жиров и углеводов для нормальной жизнедеятельности необходимы многочисленные элементы, находящиеся в пище. Так же и растения нуждаются в дополнительной подпитке микроэлемантами.
Микроэлементами называют химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и используемые растениями в микроколичествах по сравнению с основными компонентами питания. Однако их биологическая роль велика.
Всем без исключения растениям для построения ферментных систем — биокатализаторов — необходимы микроэлементы, среди которых наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Ряд ученых называют их «элементами жизни», как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай.
Сельскохозяйственные растения по обеспеченности микроэлементами объединяются в следующие группы:
1. Растения невысокого выноса микроэлементов и сравнительно высокой усваивающей способности — зерновые хлеба, кукуруза, зернобобовые, картофель;
2. Растения повышенного выноса микроэлементов с невысокой и средней усваивающей способностью — корнеплоды (сахарная, кормовая, столовая свекла и морковь), овощи, многолетние травы (бобовые и злаковые), подсолнечник;
3. Растения высокого выноса микроэлементов — сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в условиях орошения на фоне высоких доз минеральных удобрений.
С литологическими особенностями четвертичных отложений связаны и провинциальные особенности распространения микроэлементов (табл. 1).
Микроэлементы не могут быть заменены другими веществами и их недостаток обязательно должен быть восполнен с учетом формы, в которой они будут находиться в почве. Растения могут использовать микроэлементы только в водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента), а неподвижная форма может быть использована растением после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы протекают очень медленно и при обильном поливе грунта значительная часть образующихся подвижных форм микроэлементов вымывается.
Все микроэлементы жизни, кроме бора, входят в состав тех или иных ферментов. Бор не входит в состав ферментов, а локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны, благодаря образованию углеводноборатного комплекса.
Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства.
В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений. Однако сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию неверно.
Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так, марганец регулирует соотношение двух и трехвалентного железа в клетке. Соотношение железо-марганец должно быть больше двух. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза. Бор и марганец повышают фотосинтез после подмораживания растений.
Неблагоприятное соотношение азота, фосфора, калия может вызвать болезни растений, которые излечиваются микроудобрениями.
| Главная роль микроэлементов в повышении качества и количества урожая заключается в следующем: |
| 1. При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), а соответственно получить более высокий урожай. |
| 2. Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений. |
| 3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням. |
studfiles.net
Роль микроэлементов в жизни растений
Оптимизация питания растений, повышение эффективности внесения удобрений в огромной степени связаны с обеспечением
оптимального соотношения в почве макро- и микроэлементов. Причем это важно не только для роста урожая, но и повышения качества продукции растениеводства Следует учитывать также и то, что новые высокопродуктивные сорта имеют интенсивный обмен веществ, требующий полной обеспеченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы.
Недостаток микроэлементов в почве является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не полностью реализуют свой потенциал и формируют низкий и не всегда качественный урожай, а иногда и погибают.
Основная роль микроэлементов в повышении качества и количества урожая заключается в следующем:
1. При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, позволяющих более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), и, соответственно, получить более высокий урожай.
2. Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений.
3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням.
4. Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений.
Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов.
По результатам исследований эффективности применения микроэлементов в сельском хозяйстве можно сделать однозначные выводы:.png)
1. Недостаток в почве усваиваемых форм микроэлементов ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и ухудшению качества продукции. Является причиной различных заболеваний (сердцевинная гниль и дуплистость свеклы, пробковая пятнистость яблок, пустозернистость злаков, розеточная болезнь плодовых и различные хлорозные заболевания).
2. Оптимальным является одновременное поступление макро- и микроэлементов, особенно это касается фосфора и цинка, нитратного азота и молибдена.
3. В течение всего вегетационного периода растения испытывают потребность в основных микроэлементах, часть из которых не реутилизируются, т.е. не используются повторно в растениях.
4. Микроэлементы в биологически активной форме в настоящее время не имеют себе равных при внекорневых подкормках, особенно эффективных при одновременном использовании с макроэлементами.
5. Профилактические дозы биологически активных микроэлементов, вносимые независимо от состава почвы, не влияют на общее содержание микроэлементов в почве, но оказывают благоприятное воздействие на состояние растений. При их использовании исключается состояние физиологической депрессии у растений, что приводит к повышению их устойчивости к различным заболеваниям, что в целом скажется на повышении количества и качестве урожая.
6. Особенно необходимо отметить положительное влияние микроэлементов на продуктивность, рост и развитие растений, обмен веществ при условии их внесения и в строго определенных нормах, и в оптимальные сроки.
Сельскохозяйственные культуры отличаются различной потребностью в отдельных микроэлементах. Сельскохозяйственные растения по потребности в микроэлементах объединяются в следующие группы (по Церлингу В.В.):
1. Растения невысокого выноса микроэлементов и сравнительно высокой усваивающей способности – зерновые злаки, кукуруза, зернобобовые, картофель;
2. Растения повышенного выноса микроэлементов с невысокой и средней усваивающей способностью – корнеплоды (сахарная, кормовая, столовая свекла и морковь), овощи, многолетние травы (бобовые и злаковые), подсолнечник;
3. Растения высокого выноса микроэлементов – сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в условиях орошения на фоне высоких доз минеральных удобрений.
Современные комплексные микроудобрения содержат в своем составе помимо ряда микроэлементов некоторые мезо- и макроэлементы. Рассмотрим влияние отдельных макро- и мезо- и микроэлементов на сельскохозяйственные растения.
Мезоэлеметы
Магний
Магний входит в состав хлорофилла, фитина, пектиновых веществ; содержится в растениях и в минеральной форме. В хлорофилле содержится от 15-30 % всего магния, усваиваемого растениями. Магний играет важную физиологическую роль в процессе фотосинтеза, влияет на окислительно-восстановительные процессы в растениях.
При недостатке магния увеличивается активность пероксидазы, усиливаются процессы окисления в растениях, а содержание аскорбиновой кислоты и инвертного сахара снижается. Недостаток магния тормозит синтез азотсодержащих соединений, особенно хлорофилла. Внешним признаком его недостаточности является хлороз листьев. У хлебных злаков мраморность и полосчатость листьев, у двудольных растений желтеют участки листа между жилками. Признаки магниевого голодания проявляются, в основном на старых листьях.
Недостаток магния проявляется, в большей степени на дерново-подзолистых кислых почвах легкого гранулометрического состава.
Аммиачные формы азотных, а также калийные удобрений ухудшают поглощение магния растениями, а нитратные напротив – улучшают.
Сера
Сера входит в состав всех белков, содержится в аминокислотах, играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах протекающих в растениях, в активировании энзимов, в белковом обмене. Она способствует фиксации азота из атмосферы, усиливая образование клубеньков бобовых растений. Источником питания растений серой являются соли серной кислоты.
При недостатке серы задерживается синтез белков, так как затрудняется синтез аминокислот, содержащих этот элемент. В связи с этим проявления признаков недостаточности серы сходно с признаками азотного голодания. Развитие растений замедляется, уменьшается размер листьев, удлинняются стебли, листья и черешки становятся деревянистыми. При серном голодании листья не отмирают, хотя окраска становится бледной.
Большим содержанием серы отличаются торфяные почвы, солонцы и солончаки, а на супесчаных и песчаных почвах нечерноземной зоны ее часто бывает недостаточно, из-за низкого содержания гумуса.
Во многих случаях при внесении серосодержащих удобрений отмечаются прибавки урожайности зерновых культур.
Макроэлементы
Калий
Калий воздействует на физико-химические свойства биоколлоидов (способствует их набуханию), находящихся в протоплазме и .jpg)
стенках растительных клеток, тем самым увеличивает гидрофильность коллоидов – растение лучше удерживает воду и легче переносит кратковременные засухи. Калий увеличивает весь ход обмена веществ, повышает жизнедеятельность растения, улучшает поступление воды в клетки, повышает осмотическое давление и тургор, понижает процессы испарения. Калий участвует в углеводном и белковом обмене. Под его влиянием усиливается образование сахаров в листьях и передвижение его в другие части растения.
При недостатки калия задерживается синтез белка и накапливается небелковый азот. Калий стимулирует процесс фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинки листа в другие органы.
Азот
Азот входит в состав таких важных органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфаты и др.
Нуклеиновые кислоты играют важнейшую роль в обмене веществ в растительных организмах. Азот является важнейшей составной частью хлорофилла, без которого не может протекать процесс фотосинтеза; входит в состав ферментов – катализаторов жизненных процессов в растительном организме.
В препаратах ГЛИЦЕРОЛ азот находится в нитратной форме. Нитраты - лучшая форма питания растений в молодом возрасте, когда листовая поверхность небольшая, вследствие чего в растениях еще слабо происходит процесс фотосинтеза и не образуются в достаточном количестве углеводы и органические кислоты.
Микроэлементы
Железо
Особенности строения атома железа, типичные для переходных элементов, определяют переменную валентность этого металла (Fe2+/Fe3+) и ярко выраженную способность к комплексообразованию. Эти химические свойства и определяют основные функции железа в растениях.
В окислительно-восстановительных реакциях железо участвует как в гемовых, таки в негемовых формах.
Железо в составе органических соединений необходимо для окислительно-восстановительных процессов, происходящих при
дыхании и фотосинтезе. Это объясняется очень высокой степенью каталитических свойств этих соединений. Неорганические соединения железа также способны катализировать многие биохимические реакции, а в соединении с органическими веществами каталитические свойства железа возрастают во много раз.
Атом железа окисляется и восстанавливается сравнительно легко, поэтому соединения железа являются переносчиками электронов в биохимических процессах. Процессы эти осуществляются ферментами, содержащими железо. Железу также принадлежит особая функция – непременное участие в биосинтезе хлорофилла. Поэтому любая причина, ограничивающая доступность железа для растений, приводит к тяжелым заболеваниям, в частности к хлорозу.
При недостатке железа листья растений становятся светло-желтыми, а при голодании – совсем белыми (хлоротичными). Чаще всего хлороз, как заболевание, характерен для молодых листьев. При остром недостатке железа наступает гибель растений. У деревьев и кустарников зеленая окраска верхушечных листьев исчезает полностью, они становятся почти белыми и постепенно усыхают. Недостаток железа для растений чаще всего отмечается на карбонатных, а также на плохо дренированных почвах.
В большинстве случаев микроэлементы в растении не реутилизируются при недостатке какого-либо из них. Установлено, что на засоленных почвах применение микроэлементов усиливает поглощение растениями питательных веществ из почвы, снижает поглощение хлора, при этом повышается накопление сахаров и аскорбиновой кислоты, наблюдается некоторое увеличение содержания хлорофилла и повышается продуктивность фотосинтеза.
Недостаток железа чаще всего проявляется на карбонатных почвах, а также на почвах с высоким содержанием усваиваемых фосфатов, что объясняется переводом железа в малодоступные соединения.
Дерново-подзолистые почвы отличаются избыточным количеством железа.
Бор
Бор необходим для развития меристемы. Характерными признаками недостатка бора являются отмирание точек роста, побегов и корней, нарушения в образовании и развитии репродуктивных органов, разрушение сосудистой ткани и т. д. Недостаток бора очень часто вызывает разрушение молодых растущих тканей.
Под влиянием бора улучшаются синтез и передвижение углеводов, особенно сахарозы, из листьев к органам плодоношения и корням. Известно, что однодольные растения менее требовательны к бору, чем двудольные.
В литературе имеются данные о том, что бор улучшает передвижение ростовых веществ и аскорбиновой кислоты из листьев к органам плодоношения. Он способствует и лучшему использованию кальция в процессах обмена веществ в растениях. Поэтому при недостатке бора растения не могут нормально использовать кальций, хотя последний находится в почве в достаточном количестве. Установлено, что размеры поглощения и накопления бора растениями возрастают при повышении содержания калия в почве.
Недостаток бора ведет не только к понижению урожая сельскохозяйственных культур, но и к ухудшению его качества. Известно, что многие функциональные заболевания культурных растений обусловлены недостаточным количеством бора. Например, на известкованных дерново-подзолистых и дерново-глеевых почвах наблюдается заболевание льна бактериозом. У свеклы появляются хлороз сердцевинных листьев, загнивание корня (сухая гниль).
Следует отметить, что бор необходим растениям в течение всего вегетационного периода. Исключение бора из питательной среды в любой фазе роста растения приводит к его заболеванию.
Многими исследованиями установлено, что цветки наиболее богаты бором по сравнению с другими частями растений. Он играет существенную роль в процессах оплодотворения. При исключении его из питательной среды пыльца растений плохо или даже совсем не прорастает. В этих случаях внесение бора способствует лучшему прорастанию пыльцы, устраняет опадение завязей и усиливает развитие репродуктивных органов.
Бор играет важную роль в делении клеток и синтезе белков и является необходимым компонентом клеточной оболочки. Исключительно важную функцию выполняет бор в углеводном обмене. Недостаток его в питательной среде вызывает накопление сахаров в листьях растений. Это явление наблюдается у наиболее отзывчивых к борным удобрениям культур.
При недостатке бора в питательной среде наблюдается также нарушение анатомического строения растений, например слабое развитие ксилемы, раздробленность флоэмы основной паренхимы и дегенерация камбия. Корневая система развивается слабо, так как бор играет значительную роль в ее развитии. Особенно сильно нуждается в боре сахарная свекла.
Важное значение бор имеет также для развития клубеньков на корнях бобовых растений. При недостаточности или отсутствии бора в питательной среде клубеньки развиваются слабо или совсем не развиваются.
Медь
Роль меди в жизни растений весьма специфична: медь не может быть заменена каким-либо другим элементом или их суммой.
Признак недостатка меди в растениях проявляется в виде «болезни обработки». У злаковых симптомы проявляются в виде 
побеления и подсыхания верхушек молодых листьев. Все растение приобретает светло-зеленую окраску, колошение задерживается. При сильном медном голодании высыхают стебли. Такие растения совсем не дают урожая, или урожай бывает очень низкий и плохого качества. Иногда при сильном медном голодании растения обильно кустятся и часто продолжают образовывать новые побеги после полного засыхания верхушек. Сильное и растянутое кущение ячменя при медном голодании благоприятствует его повреждению шведской мухой.
Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой чувствительностью к недостатку меди. Растения можно расположить в следующем порядке по убывающей отзывчивости на медь: пшеница, ячмень, овес, кукуруза, морковь, свекла, лук, шпинат, люцерна и белокочанная капуста. Средней отзывчивостью отличаются картофель, томат, клевер красный, фасоль, соя. Сортовые особенности растений в пределах одного и того же вида имеют большое значение и существенно влияют на степень проявления симптомов медной недостаточности.
Недостаток меди часто совпадает с недостатком цинка, а на песчаных почвах также с недостатком магния. Внесение высоких доз азотных удобрений усиливает потребность растений в меди и способствует обострению симптомов медной недостаточности. Это указывает на то, что медь играет важную роль в азотном обмене.
Медь участвует в углеводном и белковом обменах растений. Под влиянием меди повышается как активность пероксидазы, так и синтез белков, углеводов и жиров. Недостаток меди вызывает у растений понижение активности синтетических процессов и ведет к накоплению растворимых углеводов, аминокислот и других продуктов распада сложных органических веществ.
При питании нитратами недостаток меди тормозит образование ранних продуктов их восстановления и вначале не сказывается на обогащении азотом аминокислот, амидов, белков, пептонов и полипептидов. В дальнейшем же наблюдается сильное торможение обогащения 15N всех фракций органического азота, причем оно особенно значительно в амидах. При питании аммиачным азотом недостаток меди задерживает включение тяжелого азота в белок, пептоны и пептиды уже в первые часы после внесения азотной подкормки. Это указывает на особо важную роль меди при применении аммиачного азота.
У кукурузы медь увеличивает содержание растворимых Сахаров, аскорбиновой кислоты и в большинстве случаев — хлорофилла, усиливая активность медьсодержащего фермента полифенолоксидазы и снижая активность пероксидазы в листьях кукурузы. Она повышает также содержание белкового азота в листьях созревающей кукурузы.
Медь играет большую роль в процессах фотосинтеза. При ее недостатке разрушение хлорофилла происходит значительно быстрее, чем при нормальном уровне питания растений медью.
Таким образом, медь влияет на образование хлорофилла и препятствует его разрушению.
В общем следует сказать, что физиологическая и биохимическая роль меди многообразна. Медь влияет не только на углеводный и белковый обмены растений, но и повышает интенсивность дыхания. Особенно важно участие меди в окислительно-восстановительных реакциях. В клетках растений эти реакции протекают при участии ферментов, в состав которых входит медь. Поэтому медь является составной частью ряда важнейших окислительных ферментов — полифенолоксидазы, аскорбинатоксидазы, лактазы, дегидрогеназы и др. Все указанные ферменты осуществляют реакции окисления переносом электронов с субстрата к молекулярному кислороду, который является акцептором электронов. В связи с этой функцией валентность меди в окислительно-восстановительных реакциях изменяется (от двухвалентного к одновалентному состоянию и обратно).
Характерной особенностью действия меди является то, что этот микроэлемент повышает устойчивость растений против грибных и бактериальных заболеваний. Медь снижает заболевание зерновых культур различными видами головни, повышает устойчивость томатов к бурой пятнистости.
Цинк
Все культурные растения по отношению к цинку делятся на 3 группы: очень чувствительные, средне чувствительные и нечувствительные. К группе очень чувствительных культур относятся кукуруза, лен, хмель, виноград, плодовые; средне чувствительными являются соя, фасоль, кормовые бобовые, горох, сахарная свекла, подсолнечник, клевер, лук, картофель, капуста, огурцы, ягодники; слабо чувствительными — овес, пшеница, ячмень, рожь, морковь, рис, люцерна.
Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах.
Недостаток цинка обычно вызывает задержку роста растений и уменьшение количества хлорофилла в листьях. Признаки цинковой недостаточности чаще всего встречаются у кукурузы.
Недостаток цинка сильнее сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных органов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных плодовых культур (яблоня, черешня, абрикос, лимон, виноград). Особенно сильно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры.
Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы, скорость которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведет к нарушению процессов превращения углеводов. Установлено, что при недостатке цинка в листьях и корнях томата, цитрусовых и других культур накапливаются фенольные соединения, фитостеролы или лецитины. Некоторые авторы рассматривают эти соединения как продукты неполного окисления углеводов и белков и видят в этом нарушение окислительно-восстановительных процессов в клетке. При недостатке цинка в растениях томата и цитрусовых накапливаются редуцирующие сахара и уменьшается содержание крахмала. Имеется указание, что недостаток цинка сильнее проявляется у растений, богатых углеводами.
Цинк участвует в активации ряда ферментов, связанных с процессом дыхания. Первым ферментом, в котором был открыт цинк, является карбоангидраза. Карбоангидраза содержит 0,33—0,34 % цинка. Она определяет различную интенсивность процессов дыхания и выделения СО2 животными организмами. Активность карбоангидразы в растениях значительно слабее, чем в организме животных.
Цинк входит также в состав других ферментов — триозофосфатдегидрогеназы, пероксидазы, каталазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др.
Обнаружено, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений. В опытах со льном и.png)
другими культурами установлено, что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора.
Многими исследователями доказана связь между обеспеченностью растений цинком и образованием и содержанием в них ауксинов. Цинковое голодание вызывается отсутствием активного ауксина в стеблях растений и пониженной его деятельностью в листьях.
Значение цинка для роста растений тесно связано с его участием в азотном обмене
Значение цинка для роста растений тесно связано с его участием в азотном обмене. Дефицит цинка приводит к зничительному накоплению растворимых азотных соединений — амидов и аминокислот, что нарушает синтез белка. Многие исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при недостатке цинка уменьшается.
Под влиянием цинка повышаются синтез сахарозы, крахмала, общее содержание углеводов и белковых веществ. Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла в листьях кукурузы. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.
Марганец
Роль марганца в обмене веществ у растений сходна с функциями магния и железа. Марганец активирует многочисленные ферменты, особенно при фосфорилировании. Благодаря способности переносить электроны путем изменения валентности он участвует в различных окислительно-восстановительных реакциях. В световой реакции фотосинтеза он участвует в расщеплении молекулы воды.
Поскольку марганец активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов.
Признаки дефицита марганца у растений чаще всего наблюдаются на карбонатных, сильноизвесткованных, а также на некоторых торфянистых и других почвах при рН выше 6,5.
Недостаток марганца становится заметным сначала на молодых листьях по более светлой зеленой окраске или обесцвечиванию (хлорозу). В отличие от железистого хлороза у однодольных в нижней части пластинки листьев появляются серые, серо-зеленые или бурые, постепенно сливающиеся пятна, часто с более темным окаймлением. Признаки марганцевого голодания у двудольных такие же, как при недостатке железа, только зеленые жилки обычно не так резко выделяются на пожелтевших тканях. Кроме того, очень скоро появляются бурые некротические пятна. Листья отмирают даже быстрее, чем при недостатке железа.
Марганец участвует не только в фотосинтезе, но и в синтезе витамина С. При недостатке марганца понижается синтез органических веществ, уменьшается содержание хлорофилла в растениях, и они заболевают хлорозом. Внешние симптомы марганцевого голодания: серая пятнистость листьев у злаков; хлороз у сахарной свеклы, зернобобовых, табака и хлопчатника; у плодово-ягодных насаждений недостаток марганца вызывает пожелтение краев листьев, усыхание молодых веток.
Марганцевая недостаточность у растений обостряется при низкой температуре и высокой влажности. Видимо, в связи с этим озимые хлеба наиболее чувствительны к его недостатку ранней весной. При недостатке марганца в растениях накапливается избыток железа, который и вызывает хлороз. Избыток марганца задерживает поступление железа в растение, следствием чего также является хлороз, но уже от недостатка железа. Накопление марганца в токсических для растений концентрациях наблюдается на кислых дерново-подзолистых почвах. Токсичность марганца устраняет молибден.
Согласно многочисленным исследованиям выявлено наличие антагонизма между марганцем и кальцием, марганцем и кобальтом; между марганцем и калием антагонизм отсутствует.
На песчаных почвах нитраты и сульфаты уменьшают подвижность марганца, а сульфаты и хлориды заметного влияния не.jpg)
оказывают. При известковании почв марганец переходит в малодоступные для растений формы. Поэтому путем известкования можно устранить токсическое действие этого элемента на некоторых подзолистых (кислых) почвах нечерноземной полосы.
Доля марганца в первичных продуктах фотосинтеза составляет 0,01—0,03%. Повышение под влиянием марганца интенсивности фотосинтеза в свою очередь оказывает действие на другие процессы жизнедеятельности растений: увеличивается содержание в растениях сахаров и хлорофилла и повышается интенсивность дыхания, а также плодоношения растений.
Роль марганца в обмене веществ у растений сходна с функциями магния и железа. Марганец активирует многочисленные ферменты, особенно при фосфорилировании. Благодаря способности переносить электроны путем изменения валентности он участвует в различных окислительно-восстановительных реакциях. В световой реакции фотосинтеза он участвует в расщеплении молекулы воды.
Поскольку марганец активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов.
Признаки дефицита марганца у растений чаще всего наблюдаются на карбонатных, сильноизвесткованных, а также на некоторых торфянистых и других почвах при рН выше 6,5.
Недостаток марганца становится заметным сначала на молодых листьях по более светлой зеленой окраске или обесцвечиванию (хлорозу). В отличие от железистого хлороза у однодольных в нижней части пластинки листьев появляются серые, серо-зеленые или бурые, постепенно сливающиеся пятна, часто с более темным окаймлением. Признаки марганцевого голодания у двудольных такие же, как при недостатке железа, только зеленые жилки обычно не так резко выделяются на пожелтевших тканях. Кроме того, очень скоро появляются бурые некротические пятна. Листья отмирают даже быстрее, чем при недостатке железа.
Марганец участвует не только в фотосинтезе, но и в синтезе витамина С. При недостатке марганца понижается синтез органических веществ, уменьшается содержание хлорофилла в растениях, и они заболевают хлорозом. Внешние симптомы марганцевого голодания: серая пятнистость листьев у злаков; хлороз у сахарной свеклы, зернобобовых, табака и хлопчатника; у плодово-ягодных насаждений недостаток марганца вызывает пожелтение краев листьев, усыхание молодых веток.
Марганцевая недостаточность у растений обостряется при низкой температуре и высокой влажности. В связи с этим озимые хлеба наиболее чувствительны к его недостатку ранней весной. При недостатке марганца в растениях накапливается избыток железа, который и вызывает хлороз. Избыток марганца задерживает поступление железа в растение, следствием чего также является хлороз, но уже от недостатка железа. Накопление марганца в токсических для растений концентрациях наблюдается на кислых дерново-подзолистых почвах. Токсичность марганца устраняет молибден.
На песчаных почвах нитраты и сульфаты уменьшают подвижность марганца, а сульфаты и хлориды заметного влияния не оказывают. При известковании почв марганец переходит в малодоступные для растений формы. Поэтому путем известкования можно устранить токсическое действие этого элемента на некоторых подзолистых (кислых) почвах нечерноземной полосы.
Повышение под влиянием марганца интенсивности фотосинтеза в свою очередь оказывает действие на другие процессы жизнедеятельности растений: увеличивается содержание в растениях сахаров и хлорофилла и повышается интенсивность дыхания, а также плодоношения растений.
Кремний
Для большинства высших растений кремний (Si) — полезный химический элемент. Он способствует повышению механической прочности листьев и устойчивости растений к грибковым заболеваниям. В присутствии кремния растения лучше переносят неблагоприятные условия: дефицит влаги, несбалансированность питательных элементов, токсичность тяжелых металлов, засоление почв, действие экстремальных температур.
По даным исследователей, применение кремния повышает устойчивость растений к дефициту влаги. Кремний растения могут поглощать через листья при листовых подкормках микроудобрениями. В растениях кремний откладывается приемущественно в эпидермиальных клетках, образуя двойной кутикулярно-кремниевый слой (прежде всего на листьях и корнях), а также клетках ксилемы. Его избыток трансформируется в различные виды фитолитов.
Утолщение стенок эпидермиальных клеток вследствие аккумуляции в них кремниевой кислоты и образования кремнецеллюлозной мембраны способствует более экономичному расходованию влаги. При полимеризации поглощенных растением монокремниевых кислот происходит выделение воды, которую используют растения. С другой стороны положительное вличние кремния на развитие корневой системы, увеличение ее биомассы способствует улучшению поглощения растением воды. Это способствует обеспеченности тканей растений водой в условиях водного дефицита, что в свою очередь, влияет на физиолого-биохимические процессы, протекающие в них.
Направленность и интенсивность этих процессов в значительной степени определяется балансом эндогенных фитогормонов, являющихся одним из ведущих факторов регуляции роста и развития растений.
Многие эффекты, вызываемые кремнием, объясняют его модифицирующим влиянием на сорбционные свойства клеток (клеточных стенок), где он может накапливаться в форме аморфного кремнезема и связываться различными органическими соединениями: липидами, белками, углеводами, органическими кислотами, лигнином, полисахаридами. Зафиксировано увеличение в присутствии кремния сорбции клеточными стенками марганца и, как следствие, устойчивости растений к его избытку в среде. Подобный же механизм лежит в основе положительного влияния на растения кремния в условиях избытка ионов алюминия, устраняемого путем формирования Al-Si-комплексов. В форме силикатов возможна иммобилизация избытка ионов цинка в цитоплазме растительной клетки, что установлено на примере устойчивого к повышенным концентрациям цинка. В присутствии кремния ослабляется негативное воздействие на растения кадмия вследствие ограничения транспорта последнего в побеги. В условиях засоленных почв кремний способен препятствовать накоплению в побегах натрия.
Очевидно, при избыточном содержании в среде многих химических элементов кремний полезен для растений. Его соединения
способны адсорбировать ионы токсичных элементов, ограничивая их мобильность как в среде обитания, так и в тканях растений. Действие кремния на растения при недостатке химических элементов, особенно необходимых в небольшом количестве, например, микроэлементов, до сих пор не исследовано.
В проведенных исследованиях установлено, что влияние кремния на концентрацию в листьях пигментов (хлорофиллов а, b каротиноидов) проявляется при недостатке железа и двойственно по своей направленности. Выявлены факты торможения в присутствии кремния развития хлороза, что отмечается исключительно у молодых двудольных растений.
Согласно результатам исследований клетки Si-обработанных растений способны связывать железо с прочностью, достаточной для ограничения его перемещения по растению.
Соединения кремния увеличивают хозяйственно-ценную часть урожая при тенденции к уменьшению биомассы соломы. В начале вегетации, в фазе кущения, влияние кремния на рост вегетативной массы является существенным и составляет, в среднем 14-26 %.
Обрабтка семян соединениями кремния оказывает большое влияние на содержание в зерне фосфора, повышет массу 1000 зерен.
Натрий
Натрий относится к потенциалобразующим элементам, необходимым для поддержания специфических электрохимических .jpg)
потенциалов и осмотических функций клетки. Ион натрия обеспечивает оптимальную конформацию белков-ферментов (активация ферментов), образует мостиковые связи, балансировочные анионы, контролирует проницаемость мембран и электропотенциалы.
Неспецифические функции натрия, связанны с регуляцией осмотического потенциала.
Недостаток натрия появляются только у натриелюбивых растений, например у сахарной свеклы, мангольда и турнепса. Недостаток натрия у этих растений приводит к хлорозу и некрозам, листья растений становятся темно-зелеными и тусклыми, быстро увядают при засухе и растут в горизонтальном направлении, краях листьев могут появиться бурые пятна в виде ожогов.
glicerol-vrn.ru
виды, особенности, роль микроэлементов в жизни растений, органические соли, хелатные органические соединения, минералы, корневая и внекорневая подкормки
Чтобы получить высокий и качественный урожай от выращиваемых сельскохозяйственных культур, необходимо создать им не только защиту от воздействия различных неблагоприятных факторов и вредоносных объектов, но и обеспечить растения легкодоступным, оптимально сбалансированным питанием. Наряду с хорошо известными основными элементами питания – азотом, фосфором и калием, образующими группу макроэлементов, культуры нуждаются в разнообразных минеральных добавках, так называемых микроэлементах.
Роль микроэлементов в жизни растений чрезвычайно важна, хотя потребность в них не исчисляется большими количествами. Они участвуют в биохимических процессах (фотосинтез, биосинтез хлорофилла, транспорт сахаров), влияют на деятельность ферментов, улеводный и азотистый обмен. Даже незначительные добавки микроудобрений могут оказывать благотворное действие, улучшая защитные свойства культур, их устойчивость к климатическим особенностям (засухо-, жаро- и холодостойкость), поражению заболеваниями. У растений, получивших своевременное и полное обеспечение микроэлементами, активизируются обменные процессы, отмечается повышенное содержание углеводов (крахмала и сахаров), белков, накопление витаминов, жиров.
Не всегда и не сразу дефицит того или иного минерала может выражаться во внешних проявлениях. В некоторых случаях установить нехватку элементов питания можно только с помощью лабораторных исследований почвенного состава. Необходимо также учитывать обоюдное влияние макро- и микроэлементов на рост и развитие растений. Недостаток одного из компонентов органического питания негативно влияет на степень доступности минералов и их усваиваемости растительными организмами. Наблюдается и обратная связь, когда нехватка микроэлемента вызывает избыточное или недостаточное накопление органических веществ в культурах, что также может негативно отразиться на их развитии.
Известны восемь наиболее необходимых для жизнедеятельности растений микроэлементов: железо, медь, бор, магний, цинк, марганец, кобальт, молибден. Отдельно можно выделить серу, которая относится к мезоэлементам.
Для некоторых типов почв изначально характерен недостаток какого-либо из них. Так, плодородные, богатые органикой грунты отличаются низким содержанием в них меди, а на дерновых почвах растения будут ощущать острую нехватку молибдена, в щелочных грунтах снижается доступность бора, меди, марганца, а в кислых отмечается повышенная усваиваемость марганца, который в больших количествах токсичен для растений. Учитывая такие особенности, в каждом конкретном случае необходимо проводить предварительную обработку (или обогащение) посевных площадей. При этом следует также учитывать потребности каждого вида растений в конкретном микроэлементе, поскольку для разных культур они могут сильно отличаться. Основной недостаток микроэлементов, находящихся в почве – их труднодоступность для потребления растениями. Поэтому, чтобы восполнить недостающие в питании растений микроэлементы, применяют корневые либо внекорневые подкормки культур микроудобрениями.
Микроудобрения представляют собой комплексные химические соединения, содержащие вещества, необходимые для полноценного роста и развития растений, находящиеся в доступной для них форме. Их значение в жизни культур огромно: своевременное и сбалансированное применение микроудобрений позволяет увеличить урожайность на 10 – 20%. Наиболее благоприятными для потребления и усвоения растениями являются устойчивые химические соединения микроэлементов (в виде катионов металлов) с молекулами органических кислот (природного или синтетического происхождения). Их называют хелатами.
Такие продукты по своему составу максимально приближены к веществам, из которых состоят растительные организмы. К примеру, хорошо всем известные составляющие растений хлорофилл или витамин В12 представляют собой хелаты. К тому же хелатные удобрения совершенно не токсичны и легко растворимы в воде, поэтому полностью поглощаются и усваиваются. Доступность удобрений хелатной формы в 5 – 10 раз выше по сравнению с удобрениями в виде неорганических солей. Если обычные соли микроэлементов могут вступать в различные побочные реакции с элементами почвы, то хелаты не связываются почвой и беспроблемно поглощаются культурами, усваиваясь практически полностью. Их использование для внекорневых подкормок имеет ряд существенных преимуществ. Молекулы хелатных соединений, попадая на пластину листа, поглощаются поверхностью и попадают непосредственно в растение, не накапливаясь снаружи. Единственный недостаток хелатов – их относительно высокая стоимость по сравнению с остальными видами микроудобрений.
Микроудобрения, в зависимости от формы их производства и способа воздействия на растения, различают по видам. К тому же они отличаются нормами расхода, технологией внесения и нюансами применения. Первую группу составляют соли органических кислот. Они наиболее финансово доступны, но малорастворимы. Их целесообразно применять лишь на грунтах с кислой и слабокислой реакцией рН. Соли гуминовых кислот образуют вторую группу. Их степень растворимости гораздо выше, но количество микроэлементов в таких солях незначительно, и даже двукратное применение за сезон не обеспечивает потребность культур в них. Третья группа – комплексные микроудобрения. Они представляют собой труднорастворимые капсулы, способные подпитывать растения необходимыми элементами в течение длительного периода. Современные биохимические разработки позволили создать новое поколение удобрений, представляющих собой органический хелатный комплекс (соединения органических веществ с ионами металла именно в такой форме, в какой они присутствуют во всех живых организмах) и образующих четвертую группу. Применение хелатов способствует увеличению адаптивного потенциала растений, стимулированию их генетических возможностей, что проявляется в повышении урожайности, его качества, устойчивости к влиянию неблагоприятных факторов.
Минеральные микроудобрения также классифицируют по основному содержащемуся компоненту. Различают борные, медные, цинковые, молибденовые, кобальтовые, марганцевые, ванадийсодержащие, йодсодержащие удобрения и пр. Они представляют собой неорганические кислоты, соли металлов, сульфаты, применение которых должно быть строго дозированным во избежание накопления излишков этих химикатов как в почве, так и в частях растений. Более популярными являются полимикроудобрения, в составе которых находятся два и более микроэлемента. Их использование оказывает на растения разностороннее действие и несколько упрощает процедуру подкормок по сравнению с использованием мономикроудобрений. Наиболее применимы в сельскохозяйственной индустрии пять видов микроудобрений: борные, медные, цинковые, марганцевые, молибденовые.
Содержание в почве достаточного количества бора необходимо для культур в течение всего их жизненного цикла. Но особенно важное значение имеет этот микроэлемент в начальный период развития растения, поэтому борные удобрения часто применяют для предпосевной обработки семян зерновых и плодоносящих культур. Кроме того, содержащие бор вещества вносят на известкованные торфяные, дерновые, заболоченные почвы, выщелоченные черноземы, супесчаники и легкие песчаные грунты. Наиболее известные из борсодержащих удобрений: борная кислота, бура, борный суперфосфат и пр.
Медные удобрения, основным из которых является медный купорос, применяются для обработки почвы (на заболоченных нейтральных или слабо-щелочных участках, а также на постоянно переувлажненных территориях), предпосевной обработки семян и внекорневых подкормок сельскохозяйственных культур, исключая картофель и капусту. Этот элемент влияет на развитие и вступление растений в фазу цветения. Медь участвует в процессе фотосинтеза, делении клеток, синтезе сахаров и их транспортировке из листьев. Достаточное количество микроэлемента в питании растений активизирует накопление витамина С в плодах и овощах, увеличивает содержание белка в зерновых культурах и сахаров – в корнеплодах. Медь способствует повышению иммунитета растений к грибковым и бактериальным заболеваниям.
Цинк входит в состав более 30 растительных ферментов, участвующих в процессах дыхания и фотосинтеза. Его недостаток в питании существенно сказывается на темпах роста культур. Кроме того, цинк нормализует фосфорный обмен и способствует фиксации углерода. Внесение цинковых удобрений (сульфат цинка, цинковая грязь, отходы медеплавильных заводов) необходимо, как правило, на карбонатных почвах и известкованных участках с нейтральной и щелочной реакцией рН. Это позволяет повысить урожайность и качественные показатели продукции при выращивании зернобобовых культур (горох, фасоль), сахарной свеклы, овса, льна, кукурузы и др.
Марганцевые удобрения (сернокислый марганец в 0,05%-ном растворе) применяют для внесения в почву (песчаные, супесчаные грунты, черноземы с нейтральной или щелочной реакцией рН) и предпосевной обработки семян. Этот микроэлемент участвует в фотосинтезе, он активирует около 35 ферментов, влияющих на окислительно-восстановительные процессы. Марганец участвует в азотном обмене (восстановление нитратов до аммиака) и связан с синтезом белка. Его дефицит приводит к быстрому разрушению хлорофилла под действием света. При достаточном обеспечении растений марганцем урожайность зерновых, овощных (в особенности сахарной свеклы), ягодных культур увеличивается на 8 – 10 %.
Молибден участвует в фиксации атмосферного азота, влияет на стабилизацию структуры нуклеиновых кислот, совместно с железом выполняет каталитическую и структурную функцию, входя в ферментный комплекс нитрогеназы. Его недостаток приводит к резкому снижению количества содержащейся в растениях аскорбиновой кислоты, негативным изменениям в азотном обмене (снижение активности синтеза белка, уменьшение содержания аминокислот и амидов). Молибденовые удобрения (молибденовый суперфосфат, молибденово-кислый аммоний) применяют на почвах с кислой реакцией рН (песчаные, супесчаные, торфяники, дерново-подзолистые, сильноподзолистые, серые лесные, выщелоченные черноземы). Их используют для предпосевной обработки семян (сои, гороха, вики, клевера, люцерны и др.), применяется также внесение молибдена в почву одновременно с посевами. В период бутонизации и начала цветения культуры особенно остро нуждаются в достаточном количестве молибдена, поэтому внекорневые подкормки в это время позволяют повысить урожайность зерновых и зернобобовых культур на 15 – 20%, с одновременным увеличением содержания белка и каротина в продукции, а показатели урожайности сена возрастают на 20 – 25%.
agrostory.com
Макро-, мезо-, микроэлементы: источники, взаимодействие, потребности растений
По оценкам разных исследователей, для питания растений необходимо от 68 до 84 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Роль далеко не всех их изучена досконально. Тем не менее, общепризнано, что определенная часть найденных в растениях и почве элементов является совершенно необходимой для нормального роста и развития растений, получения хороших урожаев.
Все элементы, участвующие в минеральном питании растений, принято классифицировать в зависимости от их содержания в растениях и в почве. Обычно их разделяют на макроэлементы и микроэлементы. По этой классификации, элементы, содержание которых в перерасчете на сухое вещество составляет от сотых долей процента до нескольких десятков процентов, являются макроэлементами. Те элементы, содержание не превышает тысячных долей процента, относят к микроэлементам.
В настоящее время эта классификация дополнена. Часть элементов сейчас относят к мезоэлементам, т.е., по сути, они образуют группу, промежуточную между макро- и микроэлементами. Кроме того, иногда выделяют ультрамикроэлементы. Это те элементы, содержание которых в растениях ничтожно мало, а физиологическая роль и влияние практически не изучены.
Если придерживаться уточненной классификации, то к макроэлементам относятся азот, фосфор и калий, к мезоэлементам – сера, кальций, магний, к микроэлементам – бор, молибден, цинк, медь, кобальт, марганец, барий, кремний, хлор, натрий, титан, серебро, ванадий, железо, никель, селен, литий, йод, алюминий.
Приведенная классификация, как и любая другая, достаточно условна, и те или иные элементы в работах разных авторов порой попадают в разные группы. Кроме того, в тканях некоторых видов растений отдельные микроэлементы содержатся в количествах, характерных для макроэлементов. Тем не менее, для практических целей, т.е. организации минерального питания растений в хозяйственных условиях, эта классификация достаточно удобна и позволяет адекватно оценить роль тех или других элементов в получении урожая, правильно подобрать методы восполнения их недостатка в почве.
Макроэлементы и мезоэлементы необходимы растению в достаточно больших количествах, потому что являются «строительным материалом», в первую очередь, для белков. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов и т.п. Нормальное развитие и функционирование как отдельных клеток, так и всего растительного организма невозможно без оптимального обеспечения элементами всех этих групп.
Отсутствие или недостаток любого из элементов, необходимых для роста и размножения, вызывает вполне определенные симптомы голодания. Однако, поступая в повышенных дозах, как макро, так и микроэлементы становятся токсичными для растений и употребляющих их людей и животных.
Питательные вещества при корневом питании растения получают из почвы. Основным источником поступления микроэлементов в почву являются материнские почвообразующие породы. При этом почвы очень различаются по содержанию микроэлементов. Так, в моренных лессовидных суглинках содержание кобальта, хрома, стронция в 2 – 2,5 раза больше, а никеля, ванадия, титана, бария, бора, марганца – в 3 – 4 раза больше, чем в песках. Торфяно-болотные почвы бедны микроэлементами. При этом, содержание микроэлементов в почве увеличивается по мере накопления в ней органических веществ. То есть, при внесении навоза, компоста и других органических удобрений, почва обогащается не только макро-, но и микроэлементами.
Растворимость микроэлементов в почвах имеет большое значение для их биологической доступности и способности к перемещению. Тяжелые почвы (как щелочные, так и нейтральные) хорошо удерживают микроэлементы и поэтому медленно поставляют их растениям, что может приводить к нехватке некоторых элементов. Легкие почвы, наоборот, могут быть источником легкодоступных микроэлементов, но при этом их запас быстрее истощается. Поэтому при оценке обеспеченности почв микроэлементами важно учитывать не только их валовое содержание, но и наличие подвижных форм. Причем, разница между этими двумя значениями может быть весьма существенной. Например, бор в подвижной форме составляет лишь 2 – 4% от валового содержания этого микроэлемента, медь, молибден, кобальт, цинк – 10 – 15%.
Обеспеченность почвы микроэлементами меняется в течение вегетационного периода, а также зависит от интенсивности осадков, испарения влаги из почвы и т.д. В зависимости от этих факторов, концентрации микроэлементов в почвенных растворах могут изменяться более чем в 10 раз. Это необходимо учитывать при проведении анализов почвы. При этом концентрации макроэлементов, хотя также зависят от упомянутых факторов, изменяются в меньшей степени.
Перенос растворенных элементов в почве может происходить двумя путями: через почвенный раствор (диффузия) и вместе с движущимся почвенным раствором (вымывание). В зависимости от климата, этот процесс имеет свои особенности. Так, в прохладном влажном климате вымывание микроэлементов вниз по профилю почвы проявляется сильнее, чем их накопление. А в теплом сухом климате более характерно восходящее движение микроэлементов.
Состояние и доступность микроэлементов в почве зависит от ее кислотности. Так, цинк, марганец, медь, железо, кобальт, бор легко выщелачиваются в кислых почвах. Но если pH почвы поднимается выше 7, эти элементы образуют довольно устойчивые соединения. Молибден и селен, наоборот, мобилизуются в щелочных почвах, а в кислых становятся практически нерастворимыми.
Уровень содержания элементов также связан с биологической активностью почв. Низкая концентрация микроэлементов стимулирует увеличение бактерий в почве, а повышенное их содержание оказывает негативное влияние на почвенную микробиоту. Причем, наиболее токсичны микроэлементы для бактерий, фиксирующих свободный азот. В биомассе микроорганизмов микроэлементы могут накапливаться в таких больших концентрациях, что это влияет на уровень их содержания в почве в целом. При этом, связанные микроорганизмами микроэлементы становятся менее доступными для растений. Также менее доступны для растений элементы, фиксированные на оксидах, тогда как адсорбированные на глинистых минералах – наиболее доступные.
В целом, в почвах более половины общего содержания микроэлементов удерживается органическим веществом. Например, на торфяниках у растений нередко проявляются симптомы дефицита цинка, меди, молибдена, марганца. Причина этого – сильное удержание этих элементов нерастворимыми гуминовыми кислотами.
Степень поглощения растениями микроэлементов и интенсивность их роста в значительной степени зависит от наличия в почве макроэлементов – азота, фосфора и калия. Так, повышение уровня азотного питания увеличивает поступление в растения фосфора, калия, кальция, магния, меди, марганца и цинка. Но при избытке азота наблюдается обратная закономерность. Избыточные дозы фосфора снижают поступление в растение меди, железа и марганца. В присутствии фосфатов уменьшается поглощение растениями цинка. Калий может снижать поступление кальция и магния.
Микроэлементы, в свою очередь, влияют на поступление в растения макроэлементов. Так, поступление азота в растения снижается при дефиците железа, марганца и цинка. Положительно влияют на поглощение азота молибден и кобальт. Поглощение растениями фосфора увеличивается при наличии меди, цинка, кальция и молибдена, но уменьшается под влиянием магния и железа. Поступление в растения калия снижается под влиянием меди, марганца, никеля, цинка, молибдена, железа и бора, а возрастает при наличии хлора.
Описанные явления антагонизма и синергизма ионов очень сильно зависят от других факторов – температуры, вида растений, реакции среды, концентрации питательных веществ.
Интенсивность поглощения питательных веществ растениями также сильно зависит от температуры окружающей среды. Оптимальной для этого является температура + 25 — + 30 °С. Если температура поднимается выше + 35 °С либо падает ниже + 10 — + 12 °С, поглощение питательных веществ растениями замедляется, а потом и вовсе приостанавливается до наступления благоприятных условий.
Общеизвестный факт – на одной и той же почве, при одинаковом содержании в ней макро- и микроэлементов растения разных видов чувствуют себя по-разному. Связано это с их неодинаковыми потребностями в элементах питания. Причем, эти потребности различаются даже в те или иные периоды развития одного и того же растения. Например, для питания проростка гораздо важнее резерв микроэлементов в семени, чем их содержание в почве. Но для всех растений и периодов их развития является справедливым правило незаменимости элементов, согласно которому ни один из питательных элементов не может быть заменен другим. Поэтому при недостатке любого макро- или микроэлемента нет смысла пытаться увеличить урожай за счет внесения других элементов. Отсюда же следует, что для успешного восполнения нехватки питательных веществ нужно точно знать, каких именно элементов недостаточно.
Особенно чувствительны к недостатку или избытку питательных элементов молодые растения. В то же время, есть элементы, которые более необходимы растениям именно на первых этапах развития. Например, это относится к фосфору. В фазе активного роста сначала растения больше нуждаются в азоте, но со временем происходит увеличение потребности в калии. В период образования бутонов и цветения особенно важны фосфор и азот, а также бор.
Разные виды сельскохозяйственных культур довольно сильно различаются по чувствительности к дефициту микроэлементов (см. таблицу).
Для практических целей также важным является показатель выноса питательных веществ с урожаем. Относительное содержание элементов минерального питания в основной и побочной продукции разных сельскохозяйственных культур определяется, прежде всего, их видовыми особенностями, а также от сорта и условий выращивания. В частности, капуста, картофель, сахарная свекла, подсолнечник, кормовые корнеплоды для создания более высокого урожая потребляют гораздо больше питательных веществ, чем зерновые. Вынос питательных веществ из почвы возрастает с увеличением урожая. Тем не менее, затраты питательных веществ на единицу продукции при этом уменьшаются.
Все перечисленные особенности следует учитывать, разрабатывая стратегию и текущие планы обеспечения растений в определенном хозяйстве питательными элементами. В то же время, необходимо помнить и о том, что урожай предназначен потребителям. А конечные потребители сельскохозяйственной продукции – люди. И, например, недостаток микроэлементов в плодах растений может отрицательно влиять на здоровье потребителей, как и избыток тех или иных веществ.
agrostory.com
