Минеральное питание растений

Питание растений заключается в поглощении ими из окружающей среды веществ, необходимых для процессов жизнедеятельности, а также распределение и использование их в обмене веществ. В процессе фотосинтеза растительные организмы синтезируют органические вещества, часть которых используют для построения самого организма, а часть используют как источник энергии. В состав органических веществ входят разные химические элементы, поступающие в растения из почвы. Большинство растений поглощают воду пассивно – силой, которая образовалась благодаря разнице между осмотическим и тургорным давлением. Растения, которые адаптировались к существованию на засоленных субстратах, используют активное транспортирование воды против градиента концентрации солей, расходую на это значительную часть продуктов ассимилляции. Из-за этого они всегда низкорослые. Минеральные вещества растения поглощают активным всасыванием. Однако растения способны не только поглощать минеральные вещества из почвенного раствора, а и растворять нерастворимые в воде соединения. Этому способствуют выделяемые растением органические кислоты – яблочная, лимонная и др.

Из-за разницы в концентрации полей почвенного раствора и цитоплазмы клеток эпиблемы возникает осмос – перемещение растворителя из почвы в волосистые клетки. Известно, что концентрации веществ в клетках корня возрастает от периферии к центру (градиент концентрации). Вследствие этого вода и растворенные в ней вещества передвигаются к сосудам центрального цилиндра корня, и возникает корневое давление, под действием которого раствор движется к стеблю. Кроме корневого давления (нижний водяной насос) движение раствора по сосудам поддерживает также процесс транспирации в листьях (верхний водяной насос). Под действием большой силы сцепления молекул воды между собой образуются своего рода столбики воды в проводящей системе растения. Начинаются такие столбики в корневых волосках, а заканчиваются – в устьицах листьев. Корневым давлением вода как бы закачивается в ксилему, а транспирация обеспечивает ее транспорт на нужную высоту.

Роль минеральных веществ в процессе жизнедеятельности растений в разные периоды вегетации определяют методом водных культур. Водная культура – это растение, выращенное без почвы в сосудах с водными растворами минеральных солей при поступлении в раствор воздуха (аэрация раствора). При этом используют разные варианты питательных сред, изменяя в них содержание компонентов и сравнивая характер вегетации растений на этих средах с вегетацией культур, для выращивания которых используют стандартный набор веществ.

Движение неорганических и органических веществ по корню. Движение воды и растворенных в ней веществ в растении происходит преимущественно двумя путями: диффузией и потоком. Диффузия воды и веществ происходит по градиенту концентраций, а движение потоком – по градиенту гидростатического давления. По сосудам вода движется, как по трубам, по общим законам гидродинамики, а в паренхимных клетках – осмотическим путем, причем передвижение воды в живых клетках значительно труднее.

В корне движение воды и растворенных в ней веществ начинается со всасывания ее корневыми волосками. Из волосков к ксилеме центрального цилиндра вода поступает через цитоплазму живых клеток коры корня, а также по клеточным стенкам. Таким путем вода передвигается медленно и на небольшое расстояние. Наконец, воды и растворенные в ней вещества поступаю в ксилему (ксилемный сок), а далее ксилемный сок по сосудам ксилемы движется благодаря корневому давлению. По ксилеме корня могут передвигаться и органические вещества, например запасные вещества корня весной.

Удобрения. С каждым урожаем из почвы выносится определенная часть минеральных веществ, и она постепенно истощается. Запас необходимых элементов пополняется минеральными (аммония сульфат, мочевина, калия хлорид, суперфосфат, фосфоритная мука; калиевая, кальциевая и натриевая селитры и др.) и органическими (перегной, торф, торфокомпосты, зеленые удобрения, птичий помет) удобрениями, которые в разной форме (порошок, раствор) используют в разные сроки в зависимости от типа почвы, ее плодородия и нужд растения. Например, азотсодержащие удобрения вносят перед посевом или в начале лета. В период формирования плодов растениями нужно больше фосфора и калия.

Количество удобрений, которые нужно внести в почву, определяют с помощью химического анализа почвы. Как избыток некоторых элементов в почве, так и их нехватка могут негативно влиять на урожайность культур. Сроки внесения удобрений определяют с учетом их способности растворятся в воде. Труднорастворимые (фосфатные) и нерастворимые (органические) удобрения вносят осенью, чтобы до весны они под действием почвенных организмов разложились до растворимых в воде минеральных соединений и с талыми водами поступили в почву. Удобрения можно вносить в отдельные фазы развития растений как подкормку. Она бывает сухой (рассыпают порошкообразные удобрения) и влажной (в почву вносят растворимые удобрения).

Испарение воды листьями (транспирация)

Вода, поступив из почвы через корневую систему в стебель и листья, передвигается по межклетникам и испаряется через устьица наружу.

Транспирация способствует поступлению нового количества воды в корень и поднятию ее по стеблю к листьям. Она является средством приспособления растений к условиям существования. Благодаря испарению в растительном организме поддерживается постоянный баланс воды в клетках. Кроме того, благодаря непосредственному движению и перемещению воды в организме растения происходят перемещения и обмен питательных веществ между отдельными органами. Наконец, этим процессом регулируется температурный режим в теле растения. Испарение воды растениями регулируется с помощью устьиц. При высоком содержании воды устьица открываются и транспирация усиливается, при недостатке воды, когда растения вянут, устьица замыкаются и транспирация затрудняется. Подача воды в листья из корней обеспечивается тремя силами: всасывающей силой клеток, силой сцепления молекул воды в проводящей системе и корневым давлением.

Интенсивность испарения зависит также от условий роста растения и его биологических свойств. Растения засушливых мест, а также в сухую погоду испаряют больше воды, чем в условиях повышенной влажности. Испарение воды, кроме устьиц, регулируется также защитными образованиями на кожице листа. Эти образования – кутикула, восковой налет, опушение разными волосками. У растений-суккулентов листок превратился на колючки (кактусы), а его функции выполняет стебель. Растения, которые растут во влажных местах, имеют большие листовые пластинки, не кожице которых нет защитных образований. Теневые растения испаряют меньше воды, чем те, которые растут без тени. Много воды испаряют растения во время суховеев и в жару, значительно меньше – в тихую пасмурную погоду.

Основную роль в испарении воды выполняют устьица, частично в этом процессе участвует и вся поверхность листа. Поэтому различают транспирацию устьичную и кутикулярную – через поверхность кутикулы, которая покрывает эпидерму листа. Кутикулярная транспирация значительно меньше устьичной.

Так как транспирация происходит преимущественно через устьица, куда проникает и углекислый газ для течения процесса фотосинтеза, существует взаимосвязь между выпариванием воды и накоплением сухого вещества в растении. Количество воды, которая испаряется растением для построения 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Его величина зависит от условий роста, виды и сорта растения.

При затрудненном испарении у растений наблюдается гуттация – выделение через водяные устьица (гидатоды) капель воды. Это явление в природе наблюдается утром, когда воздух насыщен водяным паром, или перед дождем. Гидатоды – очень активная структура выделения. Однако их относят к выделительной системе только формально, так как продуктом выделения является вода, а не экскреторные вещества. Место сосредоточивания гидатод – край листа, преимущественно верхушки зубчиков, где заканчиваются проводящие элементы кислемы.

Биологическим приспособлением растений к защите от испарения является листопад – массовое опадение листьев в холодный или жаркий периоды года.

Эффективность удобрений. Часто виноградари задаются вопросом: почему ягоды мелкие, кислые, слабо окрашены? Почему запаздывает созревание ягод, лоза плохо вызревает? Ответ на этот вопрос находится в сбалансированном питании, наличии воды, солнечного света и тепла. Без воды, углерода, азота и магния не будет процесса образования хлорофилла, а следовательно, и роста растения. Без углерода, водорода и кислорода не будет моносахаридов. Без азота, углерода, водорода, кислорода и минеральных элементов моносахариды не превращаются в полисахариды, аминокислоты, белки, ароматические и красящие вещества. Ниже пойдёт речь о путях достижения максимального эффекта в виноградарстве.

Главной задачей получения высоких урожаев винограда, является обеспечение кустов одновременно и в нужных количествах элементами питания, водой, солнечным светом, теплом и воздухом.

Говоря о пользе минеральных удобрений, необходимо помнить о том, что они эффективны только в нужном количестве и соотношении. Внёс в почву удобрения в количестве меньше нужного – кустам почти ничего не достанется, т.к. часть их свяжет почва, съедят микроорганизмы, унесёт вода. Дал удобрений больше нормы – можно навредить почве, ухудшить качество урожая. Вред минеральных удобрений в какой-то мере проявляется в том, что они вносятся в почву в солевой, а не в хелатной форме. Хелаты (в переводе с греческого – клешня) – это такие растворы которые, как клешнёй, удерживают ионы металлов в изолированном виде. Попав на лист, хелаты переносят ион металла в ткани и только там его освобождают. Таким образом, металлы хелатами доставляются в усвояемой форме в нужное место и полностью усваиваются растениями без потерь. А соли удобрений, попадая в органы куста, не могут быть усвоены растением в таком виде и накапливаются в нём. К ним также относятся нитраты NO 4 и аммиак NH 3 .

Усвоение растениями элементов питания. Минеральные элементы усваиваются растениями только в растворённом виде, а растворяются они в почве под действием кислот, образующихся под действием микроорганизмов.

Почва состоит из минеральной и органической (гумуса) частей. Гумус – это перегной, образовавшийся в результате отмирания растительных остатков и животных организмов, а также разложения продуктов жизнедеятельности живых организмов. Смешанный с измельчённой породой, гумус образовал почву. Таким образом, почва состоит из минеральной (90-99% от всей массы почвы) и органической части (Иванцов Д.В. « Как восстановить плодородие почвы», Новосибирск, «ПО Сияние», 2003г.). Органическая часть - гумус является источником питательных веществ для растений. Органические вещества растениями не усваиваются, они их усваивают только после их минерализации, т.е. после преобразования органических веществ в неорганические – минеральные. Минерализация органического вещества в доступные для растений формы происходит в результате жизнедеятельности населяющих почву микроорганизмов. При этом выделяется углекислый газ СО 2 , который из почвы уходит в атмосферу, обогащая углеродом её приземную часть, и ассимилируется растениями в процессе фотосинтеза. Часть углекислого газа при соединении с водой в почве образует угольную кислоту Н 3 СО 4 , которая является растворителем минеральных удобрений, а последние, потребляются растениями только в растворённом виде.

Углекислый газ через устьица поступает из воздуха в листья. В процессе фотосинтеза углекислый газ расщепляется на углерод и кислород. Кислород выделяется листьями в воздух, обогащая атмосферу. Без углекислого газа в листьях не синтезируется сахар, а без кислорода в почве задыхаются корни.

Растения для питания используют 19 химических элементов. Из выше упомянутого источника известно, что зелёная масса растений в общем понимании состоит из воды – около 90%, углерода – 5%, кислорода – 2%, азота – 1,5%, водорода – 0,8% и различных минеральных элементов в общем объёме – 0,7%. Из минеральных веществ растениям необходимы фосфор, калий, магний, кальций, натрий, сера, железо, медь, бор, цинк, марганец, молибден, кобальт и йод.

Нагляднее картина выглядит при пересчёте на сухое вещество. В сухом веществе растений содержится углерода – 50%, кислорода – 20%, азота – 15%, водорода – 8% и минеральных веществ – 7%. Таким образом, основную массу элементов питания растения берут из атмосферного воздуха, а это углерод и кислород в виде углекислого газа, что составляет 70% от всего объёма сухого вещества. Больше всего в растении углерода. Его требуется в 7 раз больше, нежели всех остальных макро- и микроэлементов вместе взятых. В атмосфере также содержатся азот и водород, но растения их в молекулярной форме не усваивают, а это означает, что азот и водород в растения из воздуха не поступает. Их они усваивают из почвы. Поэтому почва должна быть богатой азотом, т.к. из всех элементов, усваиваемых растениями из почвы, азот составляет наибольший объём. Недостающие вещества – азот, водород и минеральные элементы растения берут из почвы вместе с водой в растворённом виде. Из почвы также поступают и остальные минеральные вещества. Минеральные вещества, усваиваемые растениями, находятся в ионном виде. Металлы в растворах присутствуют в виде положительно заряжённых ионов: K + , Mg + , Na + , Ca 2+ и иона аммония NH 4 + , а также др. Ионы неметаллов и кислотных остатков находятся в виде отрицательно заряженных ионов: SO 4 2- , Cl - , CO 3 2- , PO 4 3- и нитрат ион N О 3 - .

В почве всегда содержатся питательные вещества. Однако, какой бы ни была богатой питательными веществами почва, рано или поздно она начинает истощаться, вследствие выноса их урожаем. Питательные вещества из почвы выносятся вместе с урожаем и в почву не возвращаются. В результате нарушения кругооборота питательных веществ на виноградниках и садовых участках, почва истощается. Не восполнение питательных веществ в почве приводит к ослаблению растений и снижению урожайности.

Для восполнения питательных веществ необходимо вносить в почву минеральные удобрения. Но минеральные удобрения не содержат углерод. Он содержится в небольших количествах только в мочевине. Углерод также в небольших количествах содержится в золе. Поэтому внесение в почву только минеральных элементов не влияет на образование в почве углекислого газа и кислорода, преобладающих в общем объёме питательных веществ растений.

Кислород должен поступать в почву, т.к. он необходим корням. В листьях кислород образуется при разложении углекислого газа и воды. Из почвенного воздуха корни винограда потребляют кислород. При уплотнении почвы затрудняется поступление атмосферного воздуха по почвенным каналам. При плотности почвы выше 1,4т/м 3 , из-за снижения количества воздуха в ней, виноградные кусты развиваются слабо и дают низкие урожаи, а при 1,7т/м 3 виноград не растёт.

Для растворения минеральных удобрений в почве должна быть угольная кислота, а для её образования в почве должен присутствовать углекислый газ. Но углекислый газ в почве образуется в результате разложения органического вещества. Внесённые без органики минеральные удобрения окажутся без углекислого газа в почве, т.е. без угольной кислоты и не смогут раствориться до ионов для усвоения растениями. Следовательно, для усвоения растениями минеральных удобрений необходимо периодически вносить в почву и органику. Повысить в почве содержание органических веществ, богатых азотом и углеродом, можно внесением в почву навоза, компоста, растительных остатков. Соотношение углерода и азота в различных органических материалах указано в таблице 2.

Таблица 2. Соотношение углерода к азоту в органических материалах (по Иванцову Д.В. 2003г).

№ п.п.	Органические материалы	Соотношение C:N
	Навозный компост, перегной	10: 1
	Навоз свежий	20-30: 1
	Газонная трава	12-20: 1
	Овощные отходы, ботва	13: 1
	Зелёная масса бобовых растений	5-25: 1
	Смешанные садовые отходы	20: 1
	Смешанные кухонные отходы	23: 1
	Листва	40-50: 1
	Солома	50-125: 1
	Опилки древесные	500: 1

Углерод и азот. Виноградари и садоводы замечали, что при внесении в почву измельчённой виноградной лозы или некомпостированных древесных опилок наблюдается ослабление роста растений. Это происходит по следующей причине. При внесении или мульчировании почвы органикой с высоким содержанием углерода, происходит связывание почвенного азота микроорганизмами, т.к. в таких условиях микроорганизмы резко размножаются и потребляют азот для питания, а это приводит к дефициту азота для растений в почве. Особенно это наглядно проявляется при использовании для разрыхления почвы древесных опилок, стружки, сухой листвы, соломы, коры и растительной шелухи. При внесении в почву органики необходимо обеспечивать соотношение углерода к азоту в почве. Оптимальным соотношением углерода к азоту (С: N ) является 30: 1, что достигается различными добавками. Более старые, одревесневшие материалы считаются богатыми углеродом, а в свежих частях зелёных растений преобладает азот. Поэтому грубые органические отходы, древесную стружку и опилки, богатые углеродом, в качестве мульчи или рыхлителя в чистом виде можно применять в ограниченных количествах только осенью. При компостировании стружки и опилок их необходимо предварительно полить раствором аммиачной селитры или мочевины, для обогащения азотом и ускорения процессов разложения.

Вода. Основной составляющей вегетирующих растений, как было отмечено выше, является вода. С помощью воды растения всасывают из почвы питательные элементы. Чем больше дефицит воды, тем хуже развиваются растения. Без воды не происходит фотосинтез, т.к. при недостатке воды листья растений закрывают устьица, чтобы предотвратить испарение влаги. А это приводит к прекращению потребления углекислого газа листьями из воздуха. К тому же, из-за прекращения испарения листьями влаги снижается отвод тепла, листья в жару слабо охлаждаются, перегреваются и возникает ожог листьев. Это приводит к заболеванию кустов винограда апоплексией – внезапному подсыханию кромки листьев винограда. Такое явление чаще всего наблюдается в засуху в конце июля – августе в жаркую сухую погоду. Особенно апоплексия проявилась в 2005г. Чем меньше воды, тем слабее синтезируются органические вещества, тем хуже развиваются растения.

Естественное восполнение азота в почве. Что же касается естественного восполнения питательных элементов в почве, то картина выглядит следующим образом. Во время атмосферных осадков в виде грозовых дождей в атмосфере, вследствие грозовых разрядов атмосферный молекулярный азот окисляется сначала до окиси азота NO и далее до двуокиси азота NO 2. В присутствии кислорода и воды (дождя) двуокись азота образует азотную кислоту HNO 3, которая с водой попадает в почву. Таким образом, с атмосферными осадками на 1м 2 почвы за год попадает 0,25-0,4г связанного азота. Еще за счет деятельности азотфиксирующих микроорганизмов в почве образовывается от 0,5 до 1,5г/м 2 связанного азота. При выращивании в междурядьях зернобобовых, люцерны и клевера азотфиксирующие бактерии могут восполнить фиксированного азота в почве от 10 до 20г/м 2 (Ю.Н.Кукушкин «Химия вокруг нас» М. «Высшая школа», 1992г). Конечно же, при такой раскладке дефицит азота в почве, создаваемый выносом урожая и срезанной лозой (6,5г/кг), на винограднике не может быть восполнен. Его необходимо дополнительно вносить с минеральными удобрениями и органикой.

Усвоение азота растениями. Растения усваивают из почвы азот, связанный в виде ионов NH 4 + и NO 3 - . Азотные удобрения подразделяются на аммиачные – аммиак NH 3, сернокислый аммоний (NH 4) 2 SO 4 ; нитратные – селитры аммиачная NH 4 NO 3 , натриевая NaNO 3 , калиевая KNO 3 , и кальциевая Ca (NO 3) 2 ; амидные - мочевина NH 2 CONH 2 . Аммиачные удобрения в почве разлагаются на ионы аммония NH 4 + , которые в свою очередь, как и аммиак, превращаются в нитраты в виде ионов NO 4 + и NO 3 - . Нитраты легко вымываются из почвы водой. Около 13% нитратного азота уходит в подземные воды с нисходящим током воды. Нитраты в виде ионов NO 4 + и NO 3 - легко усваиваются растениями, Они, попадая в листья с почвенным раствором, в процессе фотосинтеза расщепляются до свободных атомов с последующим синтезом органических (пластических) веществ.

В аммиачной селитре половина азота содержится в аммиачной форме, которая практически из почвы не вымывается и усваивается растениями медленно. Вторая половина азота содержится в нитратной форме. Нитраты почвой не связываются, и поэтому легко вымываются из почвы водой. Аммиачная селитра – в нитратной её части является быстродействующим азотным удобрением, а аммиачная её часть действует медленно, т.е. продолжительное время.

Мочевина, при внесении в почву, разлагается в растворённом виде постепенно, превращаясь в аммиак и углекислый газ. Так как она разлагается постепенно, то и аммиак поступает в растения тоже длительное время. Мочевина является долгодействующим (пролонгированным) азотным удобрением.

Азот входит в состав аминокислот, из которых образуются белки. Он также содержится в хлорофилле растений.

Фосфор и калий. С наибольшей скоростью почва истощается азотом, фосфором и калием. Калий частично возвращается в почву при условии компостирования и внесении в почву листьев и ботвы, но всё же это не восполняет его выноса с урожаем.

Что же касается фосфора, то его необходимо только восполнять в почве путём дополнительного внесения фосфорных удобрений. В воздухе фосфор не содержится, а в почве его очень мало. К тому же, фосфор в почве содержится, в основном, в виде нерастворимых солей – фосфатов кальция, особенно в карбонатных почвах. Так как при большом содержании в почве карбонатов и соединений железа и алюминия в виде ионов последние образуют с фосфатными ионами РО 4 3- слаборастворимые соли – фосфаты типа Са(РО 4) 2 . По этой причине не следует смешивать растворы фосфорных удобрений с растворами железного или медного купороса, а также со щелочными растворами, т.е. с бордоской жидкостью.

Таким образом, в результате выноса с урожаем азота, фосфора и калия, они в почве практически не восполняются, что со временем приводит к истощению почвы.

Магний. Большая роль в жизни растений отводится магнию. Магний является основой молекулы хлорофилла. Так как атом магния находится в самом центре молекулы хлорофилла, и связан в окружении с четырьмя атомами азота, то из этого видно, что недостаток магния ослабляет процесс образования хлорофилла в листьях, что проявляется в появлении хлороза листьев.

При недостатке азота лист также теряет интенсивность зелёной окраски, что ослабляет процесс образования хлорофилла. Зелёный пигмент растений хлорофилл является ключевым веществом жизни растений. В сложную молекулу хлорофилла входят азот, водород, углерод, кислород и магний. Благодаря хлорофиллу зелёные растения поглощают энергию солнца и используют её для расщепления молекулы воды на водород и кислород, тем самым превращают энергию солнца в химическую энергию, необходимую для синтеза органических веществ. И так, процесс роста и плодоношения винограда представляет собой неразрывную цепь химизма веществ с участием воды и энергии солнечного света.

Два уровня органических химических лабораторий. Изначально из удобрений, расщепляемых микроорганизмами и кислотами почвы до ионов, образуются усвояемые растениями питательные вещества, которые, растворяясь в воде, всасываются корнями (восходящий поток) и подаются к листьям – органической химической лаборатории.

Под действием фотосинтеза в листьях молекулы хлорофилла, возбуждаясь квантами солнечного света, высвобождают электроны, которые «запускают» сложную цепь окислительно-восстановительных реакций.

В результате фотосинтеза из атмосферного углерода, воды и питательных элементов в листьях образуются углеводы: глюкоза, сахароза, лактоза с дальнейшим синтезом на клеточном уровне в клетчатку, крахмал, аминокислоты, жиры, белки, ферменты и др. органические вещества. Этот процесс идёт с высвобождением молекулярного кислорода, который в ходе процесса дыхания растений, выделяется в атмосферу. Выделенный растениями кислород обогащает воздух, которым все мы дышим, поглощая кислород, и выделяем углекислый газ, так необходимый растениям.

Из листьев, с участием микроэлементов, синтезированные углеводы транспортируются нисходящим током в растительные клетки – химические лаборатории высшего уровня. В глубине клеток, под действием ферментов, из молекул углеводов с участием азота, фосфора, серы и других элементов строятся сложные молекулы органических кислот, а из них – основополагающие молекулы высшего уровня жизни растений.

Благодаря фотосинтезу, создаются условия для деления клеток, вызывающие развитие, рост и плодоношение винограда.

Если в листьях хлорофилл является источником и двигателем фотосинтеза, то на клеточном уровне эти функции выполняют ферменты – биологические катализаторы. Они организовуют и ускоряют тысячи реакций, проходящих в живых клетках: обмен веществ, деление клеток, дыхание. Все химические процессы в растении направляются ферментами. Ферменты являются возбудителями и ускорителями всех химических превращений.

И так, с чего мы начали? Почему запаздывает созревание урожая, ягоды мелкие, кислые и плохо окрашиваются? Из выше изложенного мы видим, насколько сложны и взаимосвязаны процессы, протекающие в растениях. Недостаток какого-либо элемента или фактора приводит к затормаживанию или сбою всей системы, что приводит к снижению темпов развития, отставанию в росте, снижению урожайности, а также к ослаблению и заболеванию кустов. Из изложенного видно, почему так важно для виноградных кустов обеспечение солнечным освещением, водой, питательными элементами в почве и воздушной вентиляцией листового полога, которая обеспечивает приток с воздухом углекислого газа к листьям. Вот почему кусты в затенении плохо ассимилируют, а недостаток воды и питательных элементов угнетают растения.

Вывод. Исходя из изложенного, можно сделать вывод – для создания оптимальных условий развития виноградных кустов и преследуя цель стабильного получения высоких и экологически чистых урожаев, виноградарю необходимо:

Усвоение веществ растениями* - идет различно, в зависимости от окраски растений. По характеру У. веществ все растения разбиваются на две группы: на зеленые растения и на растения, лишенные зеленой окраски. Зеленые растения усваивают минеральные вещества и приготовляют из них органические вещества. Растения же, лишенные зеленой окраски, усваивают уже готовые органические вещества и лишены способности питаться исключительно минеральными веществами. Ознакомимся сначала с У. веществ зелеными растениями. Зеленые растения характеризуются присутствием в их листьях, а также стеблях, особой зеленой краски, называемой хлорофиллом (см.). Самым важным признаком, отличающим зеленые растения как от животных, так и от незеленых растений, служит, как уже было сказано, их способность приготовлять органическое вещество из веществ неорганических. Это можно доказать простым опытом. Берется влажный кварцевый песок и в него сажается какое-либо семя. Песок поливается время от времени слабым раствором минеральных солей (азотно-кислый калий , азотно-кислый кальций , фосфорно-кислый калий, серно-кислый магний и фосфорно-кислое железо ; последнее - взмученное в виде порошка). Постепенно из посеянного семени развивается на солнечном свете зеленое растение , которое цветет и приносит плоды. Сравнение количества органического вещества, бывшего в семени, с количеством его во взрослом растении, показывает, что в последнем его во много раз более. Отсюда следует, что зеленые растения способны приготовлять органическое вещество из веществ минеральных. Животные, а также незеленые растения, подобною способностью не обладают и получают нужное для них органическое вещество в готовом виде от зеленых растений. Поэтому вопрос, как приготовляется органическое вещество зелеными растениями, является важным не только для ознакомления с жизнью растений, но и с более обширной точки зрения: весь животный мир, а следовательно, и человек, зависит от зеленых растений. Зеленые растения являются соединяющим звеном между минеральным миром и миром животных. Что такое органическое вещество? Хотя в настоящее время как органические, так и неорганические углеродистые вещества часто соединяют в одну группу углеродистых соединений, тем не менее, между органическими и неорганическими углеродистыми соединениями существует одно резкое отличие - все органические вещества способны гореть, т. е. выделять свободную теплоту, неорганические же углеродистые соединения гореть не могут. Итак, всякое органическое вещество характеризуется двумя признаками - содержанием углерода и способностью гореть. Способность гореть указывает на то, что образование их из веществ минеральных, не способных гореть, в зеленых растениях должно сопровождаться поглощением теплоты извне. Поэтому, приступая к вопросу об У. веществ зелеными растениями, нужно прежде всего выяснить откуда зеленые растения получают нужные для приготовления органического вещества углерод и теплоту. Трудами целого ряда ученых доказано, что растения своими зелеными частями поглощают на солнечном свете находящуюся в атмосфере углекислоту и выделяют кислород . Обмен происходит в равных объемах. Следовательно, на частицу поглощаемой углекислоты выделяется частица кислорода:

СО 2 = Ο 2 + С.

Углерод остается в растении. Результатом будет увеличение веса растения - питание его.

Образование углекислоты при горении угля сопровождается, как известно, выделением теплоты. Следовательно, на основании закона сохранения сил в природе, обратная реакция разложения углекислоты должна сопровождаться поглощением теплоты. Отсюда понятно, почему разложение углекислоты идет только на солнечном свете - теплота поглощенного растением света идет на разложение углекислоты. Зеленая краска - хлорофилл - служит экраном, поглощающим различные лучи солнечного спектра. Следовательно, теплота, выделяемая при горении какого-либо органического вещества, например, при горении дров, а также теплота тела животных, - все это теплота солнечного луча, поглощенного зеленым растением во время процесса разложения атмосферной углекислоты. Одновременно с У. атмосферной углекислоты идет также У. почвенной воды. Поэтому углерод накопляется в растениях в соединении с элементами воды. Одними из первых продуктов У. углерода являются крахмал или глюкоза по следующим уравнениям:

1) 6СО 2 + 5Н 2 О = C 6 H 10 O 5 + 6O 2

2) 6СО 2 + 6Н 2 О = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Из углерода, водорода и кислорода состоит главная масса сухого вещества растений. Сухое вещество однолетних растений в среднем содержит 45% углерода, 42% кислорода, 6,5% водорода, 1,5% азота и 5% золы. Следовательно, более 90% сухого вещества растений усваивается из углекислоты атмосферы и воды, получаемой из почвы. Следовательно, сельский хозяин, увозя жатву с поля, увозит, главным образом, атмосферный углерод и почвенную воду, а также консервированные солнечные лучи. Зеленые растения содержат в себе постоянно еще азот . Они его усваивают из находящихся в почве солей азотной кислоты. Хотя в растениях находится незначительное количество азота (в среднем 1,5% сух. вещества), тем не менее, вопрос о правильном его поступлении из почвы имеет очень важное значение, так как при недостатке азота сильно понижается усвояемость атмосферной углекислоты и почвенной воды и в результате получается ничтожная жатва, не окупающая сделанных на обработку поля расходов. Если почва бедна азотом, необходимо дать азотистые удобрения. Самые разнообразные азотистые соединения, введенные в почву, повышают урожай. Таковы сложные органические азотистые соединения, аммиачные соли и, наконец, азотно-кислые соли. Наиболее быстрые результаты получаются при удобрении азотно-кислыми солями, потому что они непосредственно поглощаются корнями растений. Сложные органические азотистые соединения предварительно разрушаются живущими в почве бактериями до аммиачных солей. Последние, в свою очередь, окисляются также бактериями до азотно-кислых солей, которые уже и усваиваются зелеными растениями. Из общего правила, что зеленые растения усваивают свой азот из почвы, есть исключение. Таковы бобовые растения. Все бобовые растения хорошо растут в почвах, не только бедных азотистыми соединениями, но даже совершенно лишенных их, и дают прекрасные урожаи. Они обладают способностью усваивать атмосферный свободный азот. Корни бобовых растений, выросших в естественных условиях, всегда несут на себе в значительном количестве небольшие клубеньки (фиг. 1).

Корень горохас клубеньками w .

Такие клубеньки образуются только в естественных нестерилизованных почвах, в стерилизованных же - только после заражения их нестерилизованным почвенным настоем. В незараженных стерилизованных почвах клубеньки никогда не образуются. Образование клубеньков есть результат симбиоза бобовых растений с низшими микроорганизмами. Только при помощи этих клубеньков бобовые растения усваивают атмосферный азот, потому что в стерилизованных почвах при отсутствии клубеньков бобовые не могут усваивать азот из атмосферы и получают его, как и прочие зеленые растения, только из почвы. Способность бобовых растений усваивать атмосферный азот имеет важное значение в сельском хозяйстве. Они являются собирателями так называемого связанного азота. Запашка посевов бобовых растений под зеленое удобрение обогащает связанным азотом почвы, бедные им. Кроме углерода, кислорода, водорода и азота в состав сухого вещества растений входит еще зола. В золе различных растений найдены следующие 31 элемент: сера , фосфор , хлор , бром , йод , фтор , бор, кремний , калий, натрий , литий , рубидий , магний, кальций, стронций , барий , цинк , алюминий , таллий , титан , олово , свинец , мышьяк , селен , марганец , железо, кобальт , никель , медь и серебро . Все эти элементы усваиваются растениями из почвы. Культуры растений в искусственно приготовленных почвах показывают, что для правильного развития растений необходимы только немногие из перечисленных элементов; остальные являются примесями, без которых растения могут обойтись. Безусловно необходимы для развития растений только следующие элементы золы: сера, фосфор, калий, кальций, магний и железо, иногда также и хлор. При отсутствии в почве хотя бы одного из перечисленных элементов ни одно растение развиваться не может. При водных культурах эти элементы вводятся в виде следующих солей: 1 часть KNO 3 ; 1 часть KH 2 PO 4 ; 1 часть MgSO 4 ; 4 части Ca(NO 3) 2 . К раствору этих соединений затем прибавляется немного фосфорно-кислого железа. Хотя азот не входит в состав золы, но его необходимо прибавлять для правильного развития растений, потому что, как мы видели выше, растения получают свой азот из почвы. Растворы должны быть очень слабы. Сначала для молодых еще растений употребляются 0,1% растворы. Затем с возрастом растений можно употреблять более крепкие растворы до 0,5%. Потребность в отдельных элементах золы для различных растений различна. Из одной и той же почвы одно растение усваивает преимущественно одни элементы, другое растение - другие. Сельские хозяева различают три группы культурных растений: кремнеземистые, известковые и поташные, смотря по тому, какие из названных элементов преобладают в них.

	Соли калия и натрия	Соли кальция и магния	Кремнезем
Кремнеземистые растения
Овсяная солома	34,00%	4,00%	62,08%
Ржаная солома	18,65%	16,52%	63,89%
Известковые растения
Табак	24,34%	67,44%	8,30%
Клевер	39,20%	56,00%	4,90%
Поташные растения
Свекловица	88,80%	12,00%	-
Земляная груша	84,30%	15,70%	-

Питание растений - это процесс поглощения и усвоения ими питательных веществ, необходимых для построения тканей и органов и осуществления всех жизненных функций. Питание - составная часть обмена веществ у растений.

Большинство высших растений в отличие от других организмов, например животных, строят свое тело из простых соединений - углекислого газа, воды, минеральных солей. Все необходимые элементы питания они получают из воздуха и почвы. Из воздуха через листья растения усваивают углекислый газ, который с помощью солнечной энергии преобразуют в органическое вещество своего тела. Так осуществляется фотосинтез , который называют воздушным питанием растений.

Из почвы через корни в растения поступают вода и ионы минеральных солей, т. е. происходит минеральное питание. Низшие растения: грибы, водоросли, лишайники - усваивают питательные элементы всей поверхностью тела.

Для питания растениям необходимы углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, сера, магний, железо и микроэлементы, которые нужны им в небольшом количестве. Это медь, марганец, молибден, бор, цинк, кобальт и другие элементы. В составе растительных организмов обнаружены почти все химические элементы, существующие на нашей планете. Если растение не получает хотя бы один нужный элемент питания, то его основные жизненные функции резко нарушаются. Избыток других элементов не заменяет недостающих веществ. Это происходит потому, что питательные вещества выполняют в растительных тканях различные функции.

Потребности растений в элементах питания неодинаковы. Одни растения, например корнеплоды, нуждаются в повышенных дозах калия, другие - капуста, огурец - требуют много азота. У некоторых растений обнаружена потребность в натрии (сахарная свекла), кобальте (горох, соя и другие бобовые).

Как же происходит усвоение питательных веществ и их дальнейшее превращение в тело растительного организма? В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды, поступающей из почвы через корни, в листьях образуются первичные органические продукты - ассимиляты (сахароза и др.). Из клеток листа они поступают в ситовидные трубки флоэмы (ткани, проводящей питательные вещества от листьев к корням) и перемещаются вниз по стеблю, распространяясь затем по его тканям.

Корни растений всасывают из почвенного раствора ионы минеральных элементов, которые проникают внутрь корневых клеток. Затем минеральные вещества вместе с водой поступают в сосуды ксилемы (ткани, по которой питательные вещества движутся от корней к листьям) и по ним передвигаются в листья.

Одни элементы (калий, натрий) подаются в наземные органы в неизменном состоянии, другие - в виде органических соединений. В листьях минеральные элементы взаимодействуют с ассимилятами. Здесь образуются разнообразные органические и органо-минеральные соединения . Из них растения и строят свои ткани и органы.

Минеральное и воздушное питание растений - два звена одного физиологического процесса. Только при достаточном минеральном питании фотосинтез протекает интенсивно, и растения хорошо растут и развиваются.

Земледелец может управлять питанием растений, внося в почву минеральные и органические удобрения в нужных дозах и в оптимальные сроки, поливая растения. В защищенном грунте можно регулировать и воздушное питание, если повысить концентрацию углекислого газа в воздухе и использовать дополнительное освещение.

Очень важно уметь определять потребности сельскохозяйственных культур в том или ином элементе минерального питания, т. е. проводить диагностику питания растений.

При недостатке азота, фосфора, калия или другого элемента изменяются размер и окраска листьев, строение органов. Например, если растению не хватает азота, листья его становятся бледно-зелеными, мелкими, стебли - тонкими, у многих культур (плодовых, хлопчатника) опадают завязи.

Если недостает фосфора, то листья томата темно-зеленые с голубоватым оттенком, кукурузы - фиолетовые, капусты - красноватые. Молодые листья мелкие, по краям нижних листьев появляются участки отмершей ткани бурого или черного цвета. Развитие растений замедляется, особенно фазы цветения и созревания.

При калийном голодании листья желтеют, буреют, затем отмирают ткани по их краям, а позднее между жилками. Цвет листьев более темный с голубоватым или бронзовым оттенком. У растений укорочены междоузлия, они вянут и полегают.

Создание наилучших условий для питания растений - наиболее эффективное средство управления урожаем сельскохозяйственных культур. Это основная задача земледельца.

Следующее:

Татьяна Рудакова

Основными веществами, из которых состоит протоплазма клеток (как раз в них происходят важнейшие для жизни растений биохимические и физиологические процессы), являются белки. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов. В крайне небольших количествах в растениях присутствуют микроэлементы: марганец, медь, цинк, молибден, бор и др.

Углерод растения получают из двух источников: углекислого газа воздуха в процессе фотосинтеза и из органических веществ почвы.

Кислород поступает в растения из воздуха при их дыхании и, частично, с водой из почвы.

Азот, калий, фосфор, железо, серу и другие элементы растения получают из почвы, где они находятся в виде минеральных солей и входят в состав органических веществ (аминокислот, нуклеиновых кислот и витаминов). Через кореньрастения поглощают из почвы главным образом ионы минеральных солей, а также некоторые продукты жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и корневые выделения других растений. Поглощённые соединения азота, фосфора и серы взаимодействуют с притекающими из листьев продуктами фотосинтеза с образованием аминокислот, нуклеотидов и других органических соединений. По сосудам растения элементы в форме ионов (калий, кальций, магний, фосфор) или органических молекул (азот, сера) в результате действия корневого давления и транспирации передвигаются в листья и стебли. В корне синтезируются также алкалоиды (например, никотин), гормоны роста (кинины, гиббереллины) и другие физиологически активные вещества. Корни выделяют также ауксины и другие вещества, стимулирующие рост растений.

Основная масса химических элементов, необходимых растениям для питания, находится в почве в нерастворимых соединениях, потому недоступна растениям для усвоения. Лишь небольшая часть веществ, содержащих питательные элементы, может растворяться в воде или слабых кислотах и усваиваться растениями. Нерастворимые питательные вещества принимают доступную для усвоения форму под воздействием почвенных микроорганизмов. Микроорганизмы также выделяют антибиотики, витамины и другие полезные растениям вещества.

Макроэлементы - это элементы, которые нужны растениям в значительных количествах, их содержание в растении достигает 0,1 - 5 %. К макроэлементам относятся азот, калий, фосфор, сера, кальций, магний.

Азот (N) входит в состав аминокислот, из которых состоят молекулы белка. Также он входит в состав хлорофилла, участвующего в фотосинтезе растений, и ферментов. Азотное питание сказывается на росте и развитии растений, при его недостатке растения слабо развивают зеленую массу, плохо ветвятся, их листья мельчают и быстро желтеют, цветки не раскрываются, засыхают и опадают.

Источником азота для питания растений могут служить соли азотной и азотистой кислоты, аммоний, карбамид (мочевина).

Калий (K) в растениях находится в ионной форме и не входит в состав органических соединений клетки. Калий помогает растениям усваивать углекислый газ из воздуха, способствует передвижению в растении углеводов; легче переносить засуху, поскольку удерживает в растении воду. При недостаточном калийном питании растение быстрее поражается различными заболеваниями. Дефицит калия вызывает ослабление деятельности некоторых ферментов, что приводит к нарушениям в белковом и водном обмене растения. Внешне признаки калийного голодания проявляются в том, что старые листья преждевременно желтеют, начиная с краев, затем края листьев буреют и отмирают. Поглощение калия растением впрямую зависит от прироста корневой массы: чем она выше, тем растение больше поглощает калия.

К калийным минеральным удобрениям относится хлористый калий и сернокислый калий.

Фосфор (P) входит в состав нуклеопротеидов, главной составной части клеточного ядра. Фосфор ускоряет развитие культур, повышает выход цветочной продукции, позволяет растениям быстро адаптироваться к низким температурам.

К фосфорным минеральным удобрениям относятся суперфосфат, фосфоритная мука, соли ортофосфорной кислоты. Необходимо учитывать только, что в нейтральной и щелочной среде образуются малорастворимые соли, фосфор которых недоступен растениям.

Сера (S) входит в состав белков, ферментов, других органических соединений клетки растений. При недостатке серы молодые листья равномерно желтеют, жилки становятся пурпурными. Постепенно теряют зеленую окраску и более старые листья.

Специальных серных удобрений обычно не вносят, т. к. она содержится в суперфосфате, сернокислом калии, навозе.

Кальций (Ca) необходим как надземным органам, так и корням растения. Его роль связана с фотосинтезом растения и развитием корневой системы (при недостатке кальция корни утолщаются, не образуется боковых корешков и корневых волосков). Недостаток кальция проявляется на концах побегов. Молодые листья светлеют, на них появляются светло-желтые пятна. Края листьев загибаются вниз, приобретая вид зонтика. При сильном дефиците кальция погибает верхушка побега.

Магний (Mg) входит в состав хлорофилла, активирует фермент, преобразующий углекислый газ при фотосинтезе. Участвует в реакциях переноса энергии.

Признаки недостатка магния начинают проявляться с нижних листьев, затем распространяются и на верхние. При недостатке этого элемента хлороз имеет характерный вид: у краев листа и между его жилками зеленая окраска изменяется не только на желтую, но и на красную и фиолетовую. Жилки и прилегающие к ним участки остаются зелеными. Листья при этом часто куполообразно выгибаются, так как у листа загибаются кончики и края.

Магниевым удобрением является препарат Калимаг .

На рынке макроудобрений присутствует большое количество удобрений, в которых бывает очень трудно разобраться и выбрать что-то подходящее. Качественно все удобрения отличаются тем, каков химический состав их компонентов, то есть насколько вещества, содержащие питательные элементы, быстро усваиваются растениями. Стоит отдавать предпочтение тем препаратам, которые содержат растворимые соли: монокалийфосфат, моноаммонийфосфат, сульфат калия, нитрат калия.

Микроэлементы в организме растения содержатся в значительно меньшем количестве, от 0,0001 до 0,01 %. К ним относятся: железо, марганец, медь, цинк, молибден, бор, никель, кремний, кобальт, селен, хлор и др. Как правило, это металлы переходной группы периодической системы элементов.

Микроэлементы не влияют на осмотическое давление клетки, не участвуют в образовании протоплазмы, их роль преимущественно связана с деятельностью ферментов. Все ключевые метаболические процессы, такие как реакции синтеза белков и углеводов, распада и обмена органических веществ, фиксация и ассимиляция некоторых главных питательных веществ (например, азота и серы) происходят при участии ферментов, которые обеспечивают их протекание при обычной температуре.

С помощью окислительно-восстановительных процессов ферменты оказывают регулирующее действие на дыхание растений, поддерживая его при неблагоприятных условиях на оптимальном уровне.

Под действием микроэлементов возрастает устойчивость растений к грибным и бактериальным болезням и таким неблагоприятным условиям внешней среды, как недостаток влаги в почве, пониженные или повышенные температуры, тяжелые условия зимовки.

Предполагается, что и сам синтез ферментов растений протекает при участии микроэлементов.

Исследования в области определения роли различных микроэлементов в метаболизме растений начались еще в середине 19 века. Детальное изучение началось с 30-х годов 20 века. Функция некоторых из микроэлементов до сих пор неясна и исследования в этой области продолжаются.

Железо (Fe) содержится в хлоропластах, является необходимым элементом многих ферментов. Участвует в важнейших биохимических процессах: в фотосинтезе и синтезе хлорофилла, метаболизме азота и серы, дыхании клетки, ее росте и делении.

Дефицит железа в растениях часто обнаруживается при избытке кальция в почве, что случается на карбонатных или кислых почвах после известкования. При недостатке железа развивается межжилковый хлороз молодых листьев. При нарастающем дефиците железа могут светлеть и жилки, лист бледнеет полностью.

Марганец (Mn) преобладает в метаболизме органических кислот и азота. Входит в состав ферментов, ответственных за дыхание растения, участвует в синтезе других ферментов. Активирует ферменты, ответственные за окисление, восстановление и гидролиз. Впрямую влияет на преобразование света в хлоропласте. Играет важную роль в механизме действия индолилуксусной кислоты на рост клеток. Участвует в синтезе витамина С.

Признаки недостатка марганца проявляются на молодых по возрасту листьях. Хлороз проявляется прежде у основания листа, а не на его концах (что напоминает дефицит калия). Затем, при нарастающем недостатке марганца, появляется межжилковый хлороз и, после отмирания хлорозной ткани, лист покрывается пятнами разной формы и окраски. Тургор листьев может быть ослабленным.

Марганцевая недостаточность усиливается при низкой температуре и высокой влажности почвы.

Медь (Cu) участвует в метаболизме белков и углеводов, активирует некоторые ферменты, участвует в фотосинтезе, важна в азотном обмене. Повышает устойчивость растения к грибным и бактериальным заболеваниям, защищает хлорофилл от распада. Для жизнедеятельности растения медь не может быть заменена другим элементом.

При недостатке меди на кончиках молодых листьев появляются белые пятна, они теряют тургор, опадают завязи и цветки. Растение имеет карликовый вид.

Цинк (Zn) участвует в образовании триптофана, предшественника ауксина (гормона роста), и в синтезе протеинов. Необходим для преобразования и потребления крахмала и азота. Повышает сопротивляемость растения к грибным заболеваниям, при резкой смене температуры повышает жаро- и морозоустойчивость растения.

При недостатке цинка в растениях нарушается синтез витаминов В1 и В6. Недостаток цинка проявляется чаще на старых нижних листьях, но, с нарастанием дефицита, желтеют и более молодые листья. Они становятся пятнистыми, затем ткань этих участков проваливается и отмирает. Молодые листья могут быть мелкими, их края закручиваются кверху.

Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.

Молибден (Mо) входит в состав фермента, превращающего нитраты в нитриты. Необходим растению для фиксации азота. Под его влиянием в растениях увеличивается содержание углеводов, каротина и аскорбиновой кислоты. Увеличивается содержание хлорофилла и активность фотосинтеза.

При недостатке молибдена у растения нарушается азотный обмен, у старых, а затем у средних по возрасту листьев появляется крапчатость. Участки такой хлоротичной ткани затем вздуваются, края закручиваются вверх. На верхушках листьев и по их краям развивается некроз.

Бор (B) участвует в синтезе РНК и ДНК, в образовании гормонов. Необходим для нормальной жизнедеятельности точек роста растения, т. е. самых молодых его частей. Он влияет на синтез витаминов, цветение и плодоношение, созревание семян. Усиливает отток продуктов фотосинтеза из листьев в луковицы и клубни. Необходим для водообеспечения растения. Бор необходим растениям в течение всего вегетационного периода. Для жизнедеятельности растения бор не может быть заменен другим элементом.

При недостатке бора у растений поражается точка роста, отмирают как верхушечные почки, так и молодые корешки, разрушается сосудистая система. Молодые листья бледнеют, становятся курчавыми. Усиленно развиваются боковые побеги, но они очень ломкие, цветки опадают.

Хлор (Cl) является активатором ферментов, которые при фотосинтезе высвобождают кислород из воды. Регулятор тургора клетки, способствует засухоустойчивости растений.

У растений чаще проявляются признаки не недостатка, а избытка хлора, выраженные в преждевременном засыхании листьев.

Некоторые макро- и микроэлементы могут взаимодействовать, что приводит к изменению их доступности для растения. Вот некоторые примеры такого влияния:

Цинк-фосфор , высокий уровень доступного фосфора провоцирует дефицит цинка.

Цинк-азот , высокий уровень азота провоцирует дефицит цинка.

Железо-фосфор , избыток фосфора приводит к образованию нерастворимого фосфата железа, т.е. недоступности железа для растения.

Медь-фосфор, избыток фосфора приводит к образованию нерастворимого фосфата меди, то есть возникновению дефицита меди.

Молибден-сера , усвоение молибдена растениями уменьшается при избытке серы.

Цинк-магний , при использовании карбоната магния происходит увеличение pH почвы и образование нерастворимых соединений цинка.

Железо-марганец , избыток марганца препятствует продвижению железа от корней растения вверх, приводя к железистому хлорозу.

Железо-молибден , в низких концентрациях молибден способствует усвоению железа. При высоких же концентрациях взаимодействует с ним, образуя нерастворимый молибдат железа, что приводит к дефициту железа.

Медь-азот , внесение больших доз азотных удобрений повышает потребность растений в меди и усиливает симптомы медной недостаточности.

Медь-железо, избыток меди провоцирует дефицит железа, особенно у цитрусовых.

Медь-молибден, избыток меди препятствует усвоению молибдена и повышает уровень нитратов в растении.

Медь-цинк , избыток цинка приводит к дефициту меди. Механизм этого влияния в настоящее время не изучен.

Бор-кальций , имеются данные, что при недостатке бора растения не могут нормально использовать кальций, который в почве может находиться в достаточном количестве.

Бор-калий, размеры поглощения и накопления бора растениями возрастают с увеличением в почве калия.

В настоящее время ведутся работы по изучению роли в физиологии растений таких элементов, как мышьяк (As), ртуть (Hg), фтор (F), иод (I) и др. Эти элементы были обнаружены в растениях в еще более незначительных количествах. Например, в некоторых антибиотиках, вырабатываемых растениями.

Дефицит элементов впрямую связан со свойством почвы: на очень кислых или щелочных почвах растения, как правило, испытывают дефицит микроэлементов. К этому же приводит избыток в них фосфатов, азота, карбоната кальция, оксидов железа и марганца.

Недостаток микроэлементов в почве не обязательно приводит к гибели растения, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма.

Симптомы недостаточности конкретного элемента могут быть весьма характерны и наиболее часто проявляются в хлорозе. Хотя объективно для выявления дефицита какого-то элемента требуется анализ почв и тканей растений.

Диагностика недостаточности отдельных элементов по внешнему виду растения для неспециалиста представляет трудности:

Изменение внешнего вида растения, сходного с недостатком элементов, может быть вызвано поражением вредителями, болезнями или неблагоприятными факторами: температурой, заливом или пересушенностью земляного кома, так же недостаточной атмосферной влажностью;

Внешние признаки минерального голодания, вызванного дефицитом конкретного элемента, у разных растений могут несколько отличаться (например, симптомы недостатка серы у винограда и бобовых). А конкретно для хой этот вопрос вообще не изучен;

В случае недостатка нескольких питательных элементов внешние признаки накладываются, растение восполняет прежде всего недостаток того элемента, которого недостает больше. Признаки недостатка другого элемента остаются, внешне хлороз растения продолжается;

Для определения того, какого элемента растению не хватает, необходима динамика в изменении внешних признаков, а она различна при нехватке разных элементов. Любители на изменения в характере проявлений обращают мало, что диагностику затрудняет;

Питательные элементы в почве присутствуют, но недоступны растению из-за ее неподходящей кислотности.

Для того, чтобы по внешним признакам определить, какого конкретно элемента питания растению недостает, вначале следует обратить внимание на то, на каких листьях, молодых или старых, проявляются симптомы дефицита.

Если они проявляются на старых листьях, можно предположить недостаток азота, фосфора, калия, цинка или магния. Эти элементы при недостатке их в растении перемещаются от старых частей к молодым, растущим. И в них признаков голодания не заметно, в то время как на нижних листьях проявляется хлороз.

Если симптомы дефицита проявляются в точках роста или на молодых листьях, можно предположить недостаток кальция, бора, серы, железа, меди и марганца. По-видимому, эти элементы не способны перемещаться по растению из его одной части в другую. И если в почве этих элементов мало, растущие части их не получают.

Поэтому любителям в ситуации, когда у их растений начинается хлороз, но они уверены, что растение здорово и находится в благоприятных условиях, следует провести обработку своего растения целым комплексом макро- или микроэлементов. При выборе препаратов следует понимать, что эффективность воздействия микроэлемента на растение прямо зависит от формы, в которой он пребывает. И недостаточное поступление микроэлементов в растение нередко связано с нахождением их в почве в нерастворимой, недоступной для растения форме.

О том, какие виды микроудобрений предлагает рынок.

Прежде всего, на рынке присутствует множество микроудобрений, представляющих собой растворимые минеральные (неорганические)соли этих элементов (сульфат магния, сульфат цинка и пр.). Их применение относительно недорого, но имеет ряд серьезных недостатков:

Эти соли растворимы, то есть доступны растениям, только в почвах со слабокислой и кислой почвой;

При использовании растворимых солей микроэлементов происходит засаливание почвы различными катионами и анионами (Na, Cl);

При смешивании различных солей металлов возможно их взаимодействие с образованием нерастворимых солей, то есть недоступных растениям соединений.

Потому более перспективным является применение натриевых и калийных солей гуминовых кислот. Они являются слабыми природными хелатами и хорошо растворимы.

Гуминовые препараты Гумат+7 , Гумисол , ГроуАП Энерджи , Лигногумат , Вива и др. содержат 60-65% гуматов (в сухом виде) и семь основных микроэлементов (Fe, Си, Zn, Mn, Mo, Co, В) в виде комплексных соединений с гуминовыми кислотами. Они могут содержать макроэлементы и витамины. Получают эти удобрения обработкой торфа или бурого угля раствором щелочи при высокой температуре и извлечением из него основного продукта. По своей сути эти удобрения являются органическими, микроэлементов в них не содержится больше, чем в навозе, и они не могут рассматриваться полноценной микроэлементной подкормкой.

Наибольшего внимания заслуживают микроэлементы в хелатной форме (хелаты) . И прежде, чем говорить о конкретных названиях микроудобрений в этой форме, следует остановиться на том, что такое хелаты. Они получаются при взаимодействии металлов (микроэлементов) с природными или синтетическими органическими кислотами определенного строения (их называют комплексонами, хелантами или хелатирующими агентами). Получающиеся устойчивые соединения называют хелатами (от греч. «chele» — клешня) или комплексонатами.

При взаимодействии с металлом органическая молекула как бы захватывает металл в «клешню», а мембрана клетки растения распознает этот комплекс как вещество, родственное своим биологическим структурам, и далее ион металла усваивается растением, а комплексон распадается на более простые вещества.

Основная идея применения комплексонов для улучшения растворимости удобрительных солей построена на том, что многие хелаты металлов имеют большую растворимость (иногда на порядок), чем соли неорганических кислот. Учитывая также, что в хелате металл находится в полуорганической форме, для которой характерна высокая биологическая активность в тканях растительного организма, можно получить удобрение гораздо лучше усваиваемое растением.

Кислоты, наиболее часто используемые при производстве хелатных микроудобрений, можно разделить на две группы. Это комплексоны, содержащие в своем составе карбоксильные группы :

• ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота), синоним: комплексон-III, трилон-Б, хелатон III.
• ДТПА (диэтилентриаминпентауксусная кислота)
• ДБТА (дигидроксибутилендиаминтетрауксусная кислота)
• ЭДДНМА (этилендиаминди (2-гидрокси-4-ме-тилфенил) уксусная кислота)
• ЛПКК (лигнинполикарбоксиловая кислота)
• НТА (нитрилотриуксусная кислота)
• ЭДДЯ (этилендиаминдиянтарная кислота)

и комплексоны на основе фосфоновых кислот :

• ОЭДФ (оксиэтилидендифосфоновая кислота)
• НТФ (нитрилтриметиленфосфоновая кислота)
• ЭДТФ (этилендиаминтетрафосфоновая кислота)

Из комплексонов, содержащих карбоксильные группы, наиболее оптимальной является ДТПА , она позволяет использовать комплексонаты (особенно железа) на карбонатных почвах и при рН выше 8, где другие кислоты малоэффективны.

На нашем рынке, как и за рубежом (Голландия, Финляндия, Израиль, Германия), подавляющее большинство препаратов основывается на ЭДТА . Это связано, прежде всего, с ее доступностью и относительно низкой стоимостью. Хелаты на ее основе можно использовать на почвах с рН меньше 8 (комплекс железа с ЭДТА эффективен при борьбе с хлорозом только на умеренно-кислых почвах; в щелочной же среде он нестабилен). Кроме того хелаты с ЭДТА разлагаются почвенными микроорганизмами, что приводит к переходу микроэлементов в нерастворимую форму. Данные препараты проявляют противовирусную активность.

Хелаты на основе ЭДДНМА являются высокоэффективными, их можно использовать в интервалах рН от 3,5 до 11,0. Однако стоимость этого комплексона, а значит и микроудобрения, велика.

Из комплексонов, содержащих фосфоновые группы, наиболее перспективной является ОЭДФ . На ее основе могут быть получены все индивидуальные комплексонаты металлов, применяемых в сельском хозяйстве, а также композиции различного состава и соотношения. По своей структуре она наиболее близка к природным соединениям на основе полифосфатов (при ее разложении образуются химические соединения, легко усваиваемые растениями). Хелаты на ее основе можно использовать на почвах с рН 4,5-11. Отличительная черта этого комплексона в том, что он может, в отличие от ЭДТА, образовывать устойчивые комплексы с молибденом и вольфрамом. Однако ОЭДФ является очень слабым комплексоном для железа, меди и цинка, в прикорневой зоне они замещаются кальцием и выпадают в осадок. По этой же причине недопустимо приготовление рабочих растворов хелатов на основе ОЭДФ в жесткой воде (ее нужно подкислить несколькими каплями лимонной или уксусной кислоты). ОЭДФ устойчива по отношению к действию микроорганизмов почвы.

В настоящее время ведутся исследования хелатирующих свойств гумусовых (гуминовых и фульвокислот) а так же аминокислот и коротких пептидов .

Однозначного ответа на вопрос, какой комплексон следует использовать для получения биологически активных микроэлементов, дать невозможно: сами комплексоны для растений практически инертны. Главная роль принадлежит катиону металла, а комплексон играет роль транспортного средства, обеспечивающего доставку катиона и его устойчивость в почве и питательных растворах. Но именно комплексоны определяют в конечном счете эффективность удобрения в целом, то есть степень усвоения микроэлементов растениями. Если сравнивать усвоение растениями микроэлементов из неорганических солей и их хелатных соединений, то соединения на основе лигнинов (например, Брексил от Валагро) усваиваются в 4 раза лучше, на основе цитратов в 6 раз, а на основе ЭДТА, ОЭДФ, ДТПА - в 8 раз лучше.

Согласно Директиве Евросоюза ЕС 2003/2003 от 13 октября 2003г. (это документ, регламентирующий деятельность всех без исключения европейских производителей минеральных удобрений), к свободному товарообороту в странах ЕС допустимы следующие хелатирующие агенты: EDTA, DTPA, EDDHA, HEEDTA, EDDHMA, EDDCHA, EDDHSA. Все другие виды хелатирующих агентов подлежат обязательной регистрации в соответствующих государственных инстанциях отдельно в каждой стране.

Согласно Директиве, константа устойчивости хелатов микроэлементов, выраженная в %, должна быть не меньше 80. В химии комплексных соединений константа устойчивости характеризует прочность комплексного соединения и указывает, каково соотношение хелатированного микроэлемента и его свободного катиона в удобрении. В рекламных же материалах появился неизвестный химикам термин «процент хелатизации».

Следует с осторожностью относиться к рекламной информации. Не стоит основывать свои знания о продукте исключительно на рекламных проспектах - производитель удобрений не несет ответственности за описанную в рекламе информацию. Основной и наиболее достоверной информацией о продукте является его ЭТИКЕТКА. Производитель удобрений обязан на этикетке указать, какой хелатирующий агент использовался для образования хелата того или иного микроэлемента.

Производитель, особенно отечественный, тем не менее не всегда указывает на упаковке название комплексона, который он использовал для производства микроудобрения. Но, неукоснительно следуя инструкции, удобрение можно максимально эффективно использовать: если указано, что предпочтительнее листовая обработка, нужно этому следовать, видимо эти хелаты сильно зависят от кислотности почвы или разрушаются почвенной микрофлорой. Если возможен и полив растений, значит хелаты стойки к перечисленным факторам.

Способы применения микроудобрений могут быть различными:

Предпосевная обработка семян (путем опыления или увлажнения);

Некорневая подкормка в течение вегетации (так называемый фолиарный или листовой метод);

Полив рабочими растворами микроудобрений.

Самыми рациональными и экономически выгодными являются первые два приема. В этих случаях растения используют 40-100% всех микроэлементов, но при внесении их в почву растения усваивают лишь несколько процентов, а в некоторых случаях даже десятые доли процента от внесенного в почву микроэлемента.

По физическому состоянию микроудобрения могут быть:

Жидкими, это растворы или суспензии с содержанием металлов 2-6%;

Твердыми, это кристаллические или порошкообразные вещества с содержанием металлов 6-15%.

По составу микроудобрения бывают:

1. Удобрения NPK + микроэлементы в хелатной форме, которые содержат различные комбинации макроэлементов N, P, K (возможны так же Mg, Ca, S) и фиксированное во всем ассортиментном ряду количество микроэлементов.

2. Препараты, содержащие только микроэлементы, которые в свою очередь тоже подразделяются на:

• комплексные - содержащие композицию микроэлементов в определенной пропорции;
• моноудобрения (хелаты моноэлементов) - соединения отдельных металлов: железа, цинка, меди. Как правило, они используются при появлении симптомов болезней, связанных с недостатком конкретного элемента.

3. Удобрения, содержащие помимо микроэлементов биологически активные вещества: стимуляторы, ферменты, аминокислоты и пр.

Из удобрений NPK + микроэлементы в продаже есть несколько препаратов компании ННПП «Нэст М» (Россия): Цитовит (N, P, K, Mg, S, Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mn, Co) и Силиплант (Si, K, Fe, Mg, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, B). Нужно заметить, что это первое отечественное микроудобрение, которое содержит кремний (калий в препарате присутствует для более эффективного его усвоения). Он выпускается в нескольких наименованиях с разным соотношением микроэлементов.

Буйский химический завод (Россия) изготавливает препарат Акварин (№5, №13, №15).

Компания ВАЛАГРО (Италия) предлагает удобрения Мастер (16 наименований, из которых наиболее интересны «18+18+18+3», «13+40+13», «15+5+30+2», «3+11+38+4»), Плантафол (в единой пропорции микроэлементов + вариации NPK) и Брексил Микс .

Хотелось бы отметить, что данные удобрения надо рассматривать скорее как корректоры минерального питания, а не как источник микроэлементов.

Из препаратов, содержащих только микроэлементы , ННПП «Нэст М» (Россия) предлагает Феровит (содержание хелатного железа не менее 75 г/л, N-40 г/л).

Фирма Реаком (Украина) предлагает микроудобрение Реаком-Миком (комплексоном является ОЭДФ) с разным соотношением основных микроэлементов (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo) и B , предназначенное под потребности самых различных культур: томатов, огурцов, винограда, цветочных культур.

Компания ВАЛАГРО производит так же микроудобрения в виде однокомпонентных формул, таких как Брексил Zn , Брексил Fe , Брексил Mg , Брексил Mn , Брексил Сa (хелаты этих удобрений изготовлены на основе комплексона ЛПКК).

К микроудобрениям с добавлением биостимуляторов относится препарат от фирмы Реаком (Украина) под торговой маркой Реастим, который представляет собой комплекс микроудобрений с известными стимуляторами роста (гетеро- и гипероауксинами, янтарной кислотой, гиббериллином, гуминовыми кислотами и др.).

ООО «Наномикс» (Украина) выпускает жидкое микроудобрение Наномикс , содержащее хелаты Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mg, Ca, Мо, (плюс В и S) с добавкой природных биостимуляторов-адаптогенов на базе поликарбоновых кислот. В качестве комплексонов использованы ОЭДФ и ЭДДЯ (что позволяет использовать удобрение на кислых, нейтральных и слабо щелочных почвах). Препарат для обработки семян включает так же стимулятор роста корневой системы - гетероауксин.

Питание растений зависит как от внешних факторов (свет, тепло, состав почвы), так и от того, в какой фазе развития находится растение (в фазе роста, цветения, состоянии покоя). Поэтому при покупке удобрений следует обращать внимание на то, в каком соотношении в нем находятся питательные элементы. Так повышенное содержание азота необходимо растению весной, в фазе активного роста. Летом для цветения и плодоношения в удобрении должно содержаться больше фосфора. Осенью для вызревания молодых побегов в удобрении совсем не должно быть азота, а калий должен присутствовать в повышенной концентрации. Зимой комнатные растения удобряются крайне редко (и в низкой концентрации), т. к. в состоянии покоя растение не потребляет много питательных веществ. Их внесение может обжечь корни или в условиях повышенной температуры и короткого светового дня спровоцирует рост, который будет ослабленным.