Просмотры: 2272

13.02.2019

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 , 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 – , медь, барий, хлор, натрий, титан, серебро, ванадий, 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.

Роль микроэлементов в жизни растений

Железо (Fe) – играет ключевую роль в синтезе хлорофилла. Участвует в фиксации атмосферного азота, в восстановлении нитратов до аммиака, в обмене углеводов, белков, ауксинов, серы, в поступлении и передвижении пластических веществ по растению, в росте и делении клеток. Недостаток железа приводит к пожелтению листьев, в дальнейшем растение гибнет.

Медь (Cu) – усиливает образование углеводов, белков, жиров, витамина С. Повышает интенсивность дыхания и фотосинтез, повышает морозо- , засухо- и жароустойчивость, устойчивость к заболеваниям, улучшает образование плодов и семян, усиливает поступление азота и магния. При недостатке меди ухудшается опыление растений, появляется склонность злаковых культур к полеганию.

Цинк (Zn) – увеличивает содержание сахарозы, крахмала и белков, витамина С, активирует фитогормон ИУК (ауксин, гормон роста), усиливает рост корневой системы, повышает водоудерживающую способность, морозо- , засухо- и жароустойчивость. Недостаток цинка наиболее негативно сказывается на образовании семян. Особенно чувствительны к недостатку цинка кукуруза, лен, плодовые.

Марганец (Mn) – участвует в фотосинтезе, активизирует гормон ауксин и ряд ферментов, уменьшает содержание нитратов в продукции, повышает содержание витамина С. Недостаток марганца негативно сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов. Наиболее требовательные к марганцу культуры – свекла, картофель, зерновые.

Бор (B) – улучшает углеводный и белковый обмен, опыление и оплодотворение цветков, предотвращает появление гнили сердечка у сахарной свёклы и парши у картофеля, усиливает отток продуктов фотосинтеза в клубни, корнеплоды и луковицы. При недостатке бора нарушаются процессы деления клетки и образования генеративных органов. Недостаток бора сильнее всего сказывается на таких культурах как рапс, сахарная свекла, бобовые.

Молибден (Mo) – улучшает азотный обмен и синтез белков, уменьшает содержание нитратов. Необходим в усвоении азота воздуха, в синтезе нуклеиновых кислот. Увеличивает содержание хлорофилла, повышает интенсивность фотосинтеза. Увеличивает содержание углеводов, каротина, аскорбиновой кислоты, белка. Недостаток молибдена приводит к снижению устойчивости растений к различным заболеваниям. Чувствительны к недостатку молибдена бобовые культуры.

Ванадий (V) – повышает содержание хлорофилла, скорость фотосинтеза (при сильном освещении), является катализатором фиксации атмосферного азота

Кобальт (Co) – усиливает азотфиксацию, входит в состав витамина В12, увеличивает содержание хлорофилла и каротиноидов. Участвует в азотном обмене – биосинтезе белка и нуклеиновых кислот. Повышает содержание воды, особенно в засуху.

Хром (Cr) – активирует ряд ферментов, повышает иммунитет и устойчивость к стрессам. При недостатке наблюдается снижение роста и накопления биомассы, пожелтение и опадание листьев.

Селен (Se) – повышает устойчивость к заболеваниям и стрессам (за счёт накопления аминокислоты пролина). При недостатке у растений задерживаются рост и цветение, растения теряют устойчивость к переохлаждениям, становятся чувствительными к гербицидам.

Никель (Ni) – необходим для предотвращения накопления токсических доз мочевины, так как входит в состав разлагающего ее фермента. Стабилизирует рибосомы и усиливает рост.

Литий (Li) – повышает устойчивость к болезням, усиливает фотохимическую активность хлоропластов. Улучшает транспорт калия, усиливает рост корневой системы. Повышает содержание витаминов группы В.

Восполнение слабо доступных для растений микроэлементов средствами листовой подкормки при помощи удобрения содержащего оптимальный набор микроэлементов в физиологически сбалансированном соотношении, являлся основополагающей задачей при разработке удобрения нового поколения - «Аквадон-Микро», которое позволяет обогатить растения микроэлементами при минимальных экономических затратах и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Бор (B) один из наиболее важных микроэлементов для растений. В клетке большая его часть представлена комплексными соединениями с полисахаридами клеточной стенки. Без бора, прежде всего, нарушаются процессы формирования репродуктивных органов, созревания семян и плодоношения. Исключительно важную функцию выполняет бор в углеводном обмене. Бор способствует лучшему использованию кальция в процессах обмена веществ в растениях. В этой связи применение «Аквадон-Микро» способствует не только увеличению урожайности, но и значительному повышению качества продукции.

Железо (Fe) участвует в функционировании основных элементов электрон-транспортных цепей дыхания и фотосинтеза, в восстановлении молекулярного азота и нитрата до аммиака, катализирует начальные этапы синтеза хлорофилла. Недостаток железа часто имеет место при переувлажнении на карбонатных, а также на плохо дренированных почвах, проявляется в пожелтении листьев (хлороз) и снижении интенсивности окислительно-восстановительных процессов.

Кобальт (Co) необходим высшим растениям для фиксации молекулярного азота бактероидами и концентрируется в клубеньках. Необходим для синтеза витамина В12. Является мощным стимулятором роста.

Магний (Mg) участвует в белковом и углеводном обмене, входит в состав хлорофилла, который при его недостатке разрушается, предотвращает хлороз. Происходит отток хлорофилла по жилкам из старых листьев к молодым. Недостаток магния проявляется в пожелтении участков листа между жилками и в снижении урожайности. Остро востребован культурами с большим выносом калия (сахарная свекла, виноград и др.)

Марганец (Mn) активизирует ферменты в растении, накапливается в листьях и участвует в фотолизе воды, являясь компонентом фотосистемы, способствует накоплению и передвижению сахаров из листьев в корнеплоды, стимулирует нарастание новых тканей в точках роста, улучшает поглощение железа из почвы и предупреждает хлороз. При его недостатке резко снижается выделение кислорода при фотосинтезе и содержание углеводов, особенно в корнях. Чувствительными культурами к недостатку марганца являются свекла сахарная, кормовая и столовая, овес, картофель, яблоня. Поступление марганца в растения снижается при низкой температуре и высокой влажности почвы, что чаще всего наблюдается ранней весной, и от этого в значительной степени страдают озимые.

Медь (Cu) входит в состав ферментов и участвует в окислительно-восстановительных превращениях, около 50% ее содержится в хлоропластах. При дефиците меди нарушается лигнификация клеточных стенок, снижается интенсивность дыхания и фотосинтеза. Признаки медного голодания проявляются чаще всего на
торфянистых и на кислых песчаных почвах. Симптомы заболевания для зерновых культур выражаются в побелении и засыхании кончиков листовой пластинки. При сильном недостатке меди растения начинают усиленно куститься, но в дальнейшем колошение не происходит, и весь стебель постепенно засыхает.
Растения отзывчивые к меди: пшеница, ячмень, овес, лен, кукуруза, морковь, свекла, лук, шпинат, люцерна, белокочанная капуста, картофель.
Медь повышает устойчивость растений против грибковых и бактериальных заболеваний, снижает заболевание зерновых культур различными видами головни, повышает устойчивость растений к бурой пятнистости. Плодовые культуры при недостатке меди заболевают, так называемой, суховершинностью или экзантемой.
Медь в растениях повышает содержание гидрофильных коллоидов, и, поэтому, в сухое и жаркое лето внекорневые подкормки этим элементом очень эффективны.

Молибден (Mo) часто называют микроэлементом азотного обмена, поскольку он входит в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. При его недостатке, что часто бывает на кислых почвах, в тканях накапливается большое количество нитратов и нарушается нормальный обмен веществ у растений. Задерживается рост растений, тормозится синтез хлорофилла.

Сера (S). При недостатке серы наблюдается слабый рост растений и преждевременное пожелтение листьев. Больше всех других серу содержат и нуждаются в ней растения семейства крестоцветных, а также бобовые и картофель. При недостатке серы у плодовых культур листья и черешки становятся деревянистыми. В отличие от азотного голодания при серном голодании листья растений не опадают, хотя имеют бледную окраску. Недостаток ее отмечается на разных почвах, особенно на дерново-подзолистых, легких, малогумусных, а также в районах с большим количеством осадков, удаленных от промышленных центров.

Цинк (Zn) входит в состав многих ферментов, участвует в образовании хлорофилла, способствует ситнезу витаминов, поэтому подкормка цинком усиливает рост растений. Цинк играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительных организмах. При его дефиците нарушается фосфорный обмен: возрастает содержание неорганического фосфата, замедляется его превращение в органические формы, что проявляется на растениях в хлоротичных пятнах на листьях, которые становятся бледно-зелеными, а у некоторых растений почти белыми. Применение «Аквадон-Микро» с содержанием цинка повышает урожай всех полевых, овощных и плодовых культур. При этом отмечается снижение пораженности растений грибковыми заболеваниями, повышается сахаристость плодовых и ягодных культур.

Для успешного культивирования сельскохозяйственных растений очень важна роль сбалансированности минерального питания. Избыток или недостаток какого либо элемента приводит к нарушению поступления других, что вызывает задержку ростовых процессов и снижает урожайность. Так, некоторые макроудобрения, внесенные в больших дозах, влияют на доступность для растений микроэлементов: фосфорные – цинка и меди, азотные – меди и молибдена, калийные – бора и магния. В то же время недостаток в почве микроэлементов снижает эффективность удобрений с макроэлементами.

Они не встраиваются в структуру тканей растений, иными словами, не создают «тело» и «массу».

Входящие в состав многих ферментов и витаминов, эти элементы выполняют функции биологических ускорителей и регуляторов сложных биохимических процессов. При их дефиците или избытке в почве у овощей, плодовых деревьев, кустарников и цветов нарушается обмен веществ, возникают различные заболевания. Поэтому роль микроэлементов нельзя недооценивать.

Признаки минерального голодания

Семеро важных

Железо регулирует дыхание растений. Его недостаток приводит к нарушению фотосинтеза и, как следствие, к хлорозу (потеря зеленой окраски и побеление) молодых верхушечных листьев. Иногда страдают и побеги - они покрываются бурыми пятнами.

Марганец также участвует в образовании хлорофилла, и его дефицит тоже проявляется в виде хлороза. Однако картина здесь несколько иная: пластинки листа желтеют, но жилки остаются зелеными - возникает пятнистость листьев, приводящая к отмиранию участков ткани.

Бор способствует процессу роста. При его недостатке гибнет верхушечная почка (точка роста). Возможно пожелтение листьев, жилки делаются коричневыми или желтыми. Источники соединений бора - зола или навоз.

Молибден играет важную роль в азотном обмене и непосредственно влияет на урожайность. У растений, испытывающих его дефицит, на листьях появляются светлые пятна, возможно отмирание почек, плоды и клубни растрескиваются. Источник соединений молибдена – молибденовокислый аммоний.

Цинк регулирует клеточный обмен. Его нехватка проявляется в сильно выраженной крапчатости старых листьев, появлении на них уголков отмершей ткани, мелколиственности. Характерный признак дефицита цинка - розеточность плодовых: у молодых побегов яблони очень короткие междоузлия, а листья на конце побега собраны в розетку.

Медь активизирует образование белков и витаминов группы В. Этого элемента очень мало в песчаных и торфянистых почвах. Его недостаток проявляется в устойчивом увядании верхних листьев, даже при хорошем обеспечении влагой, вплоть до их опадания.

Сера участвует в образовании витаминов, аминокислот и белков. Ее дефицит выявить трудно, так как внешне он никак не выражен. К счастью, и возникает довольно редко. Источник серы - сернистые соединения других минеральных элементов (сульфат калия, сульфат аммония, сульфат магния).

Как не мешать друг другу

Казалось бы, самый простой способ, позволяющий обеспечить достаточное содержание микроэлементов в почве, - внесение в нее соответствующих солей-удобрений. Но почва - очень сложная система, в которой взаимодействуют все минеральные элементы, и это необходимо учитывать.

Растения могут усвоить любой элемент, если он находится в растворимом состоянии (почвенный раствор) и доступен корням. А элементы, в свою очередь, могут переходить из растворимого состояния в нерастворимое - и наоборот, это зависит от показателя кислотности почвы (рН) и их взаимовлияния.

Так, при уровне рН более 5,5 (кислые и слабокислые почвы) медь, цинк, марганец, железо доступны для усвоения, а молибден - нет. При рН, равном 7 и более (нейтральная или щелочная реакция почвы), медь, молибден, железо, цинк, марганец делаются «малоподвижными» и не переходят в усвояемые растворы.

На окультуренных почвах необходимо учитывать и «фосфорный фактор»: внесенные в почву фосфорные удобрения (суперфосфаты) способствуют образованию нерастворимых соединений железа, цинка и меди, отчего усвоение этих элементов затрудняется.

Садовнику-непрофессионалу нелегко усвоить все эти биохимические тонкости, еще более сложно - учитывать их и контролировать. Поэтому лучше использовать так называемые хелатные (органические) соединения микроэлементов (вместо их солей).

Хелаты имеют очень устойчивую структуру. При изменении почвенных условий микроэлементы, находящиеся в их составе, на это не реагируют и их взаимодействие исключается. При выборе удобрения вы должны решить, что будете применять - комплексное полное или только набор микроэлементов. Однако в обоих случаях необходимо убедиться в том, что элементы питания присутствуют в виде хелатных соединений.

И еще раз...

Некоторые элементы минерального питания растения способны использовать многократно. Этот процесс, который называется реутилизацией , распространяется в первую очередь на макроэлементы - азот, фосфор, калий и магний . При недостаточном содержании этих веществ в почве растение жертвует старыми листьями - и извлекает эти элементы уже из них. Поэтому внесезонное пожелтение и опадание старых листьев - показатель элементного голодания.

Реутилизации поддаются не все элементы. Сера, например, - лишь частично, а кальций, железо, марганец, бор, медь и цинк вообще не могут использоваться многократно.
Способности растений к количественному потреблению элементов минерального питания и их «предпочтения» также существенно различаются. Некоторые из них проявляют самую настоящую избирательность и имеют репутацию растений-концентраторов.

Накопление элементов растениями

• кальций - бобовые, подсолнечник, капуста, картофель, гречиха
• калий - бобовые, картофель, томаты, подсолнечник, свекла, капуста, огурцы
• кремний и фосфор – злаки
• сера - бобовые, лук, чеснок
• марганец - фрукты, брусника, черника, голубика, свекла
• цинк - свекла, кукуруза и табака

Зная, какой элемент будет в первую очередь извлечен тем или иным растением из почвы, можно примерно рассчитать баланс питания каждого из них.

Внесение микроэлементов

Обычно микроэлементы в виде солей рекомендуют не вносить в почву, а использовать для внекорневой подкормки. То есть опрыскивать их раствором листья растений. Это связано с тем, что эффективность подобных корневых подкормок не слишком велика - во многом она зависит от конкретных почвенных условий: состава, кислотности, температур и т.д. При внекорневой же подкормке удобрения усваиваются почти мгновенно, особенно если раствор попадает на внутреннюю сторону листьев. Правда, здесь также существуют ограничения:
растения более активно поглощают «пищу» своими листовыми устьицами в утренние (с 6.00 до 8.00) и в вечерние (с 18.00 до 20.00) часы] в остальное время удобрять их нецелесообразно.

Впрочем, все это относится исключительно к микроэлементам в виде солей. Хелатные соединения усваиваются растениями независимо от кислотности почвы, поэтому могут быть использованы и для корневой, и для внекорневой подкормки.

Чем больше ученые узнают строение компонентов биосферы, тем становится понятнее, что нет элементов просто "полезных" и "вредных". Для каждого из них есть определенный диапазон концентраций, за пределами которого полезный элемент превращается в вредное (ядовитый). Многое также зависит и от форм их нахождения в каждом конкретном случае, поэтому отнесение того или иного элемента в группу токсичных достаточно условно, которое отражает только высокую вероятность проявления его негативного воздействия на организм растений, животных и человека. Причины повышенного интереса к микроэлементам кроются в их огромном значении как в живом веществе планеты, так и в геологических процессах, происходящих в различных геосферах планеты (В. П. Кирилюк, 2006).

Недостаток или избыток химических элементов в горных породах, почвах, природных водах отражается на нормальном развитии биоценозов, вызывает эндемические заболевания растений, животных и человека. Заболевания, вызываемые токсическим действием веществ, попавших в организм очень малых количествах, известны с античных времен (например, меркуриализм - отравление ртутью, сатурнизм - отравление свинцом).

Все патологические процессы, вызванные дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов в организме получили название микроэлементозов. В медицине появился даже новое направление - микроелементология , которая изучает сбалансированность обеспечения организма человека микроэлементами.

Значение микроэлементов для растений

Для выращивания высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур наряду с биоэлементами (С, Η, О, N, Р, К, Са, Mg, S) важное значение в питании растений имеют еще около 18 элементов, прежде всего - в, Mn, Cu, Zn , Co, Mo. Поскольку содержание этих элементов в растениях и почвах достаточно мал (0,01-0,001% в пересчете на сухое вещество), их называют микроэлементами , а удобрения, которые содержат - микроудобрениями . Для выращивания высоких полноценных урожаев сельскохозяйственных культур необходимо учитывать их требования к микроэлементного состава питательной среды.

Выделяют несколько биологических групп растений, характеризующихся повышенной потребностью в тех или иных микроэлементах. Так, зерновые прежде всего реагируют на медь, бобовые - на молибден и бор, кукуруза - цинком, подсолнечник - на бор и медь, рапс - на бор и марганец (табл. 6.1).

Большинство микроэлементов необходимых для нормального роста и развития растений, поскольку они участвуют в таких важных процессах, как фотосинтез (Mn, Fe, Си), дыхания (Mn, Fe, Cu, Zn, Со), углеводный, жировой и белковый обмены, образование органических кислот и ферментов (Μη, V, Cu, Ni, Mo, Zn), процессы связывания свободного азота (Мо, В, Mn, Fe), превращения соединений азота и фосфора (В, Zn, Cu, Mn, Mo) , развитие клубеньковых бактерий (Cu, Mo, В), являются катализаторами различных реакций (Fe, Mn, Mo, Cu, Zn и др.). Известно, что А1, В, Cu, Со, Мо, Zn выполняют специфические функции в защитных механизмах морозостойких и засухоустойчивых видов растений.

Таблица 6.1. Биологическая потребность некоторых сельскохозяйственных культур в микроэлементах (обобщенные данные)

Примечание. Чувствительность: + - низкая; ++ - Средняя; +++ - Высокая.

Действие микроэлементов на физиологические процессы объясняется их содержанием ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществах. По оптимального обеспечения растений микроэлементами ускоряются их развитие и созревание семян, повышается устойчивость к болезням и вредителям, снижается действие против внешних неблагоприятных факторов - засухи, низких и высоких температур воздуха и почвы. В отличие от пестицидов микроэлементы повышают иммунитет растений.

Известно, что марганец, медь, цинк, бор и другие микроэлементы входят в состав противогрибковых и противобактериальных препаратов, поэтому удобрения, содержащие их, имеют снижать и заболеваемость сельскохозяйственных культур. Установлено, что на фоне применения микроудобрений пораженность овса головней уменьшается вдвое, пшеницы яровой - головней и мучнистой росой в 10 раз, ячменя головней и гельминтоспорозом - вдвое, пшеницы озимой септориозом, мучнистой росой и церкоспорозом - на 10%, подсолнечника мучнистой росой и белой гнилью - в 3-4 раза, кукурузы головней - на 60-80% (С. Ю. Булыгин и др., 2007).

Кроме того, они защищают растения от бактериальных и грибных болезней (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Влияние микроэлементов на физиологическую устойчивость растений к болезням (В. Т. Куркаев, А. X. Шеуджен, 2000)

Так, борьбе, молибденовые, медные и цинковые удобрения снижают вредоносность ржавчины, полиспорозу, антракнозу, кобальтовые и марганца удобрения эффективны в борьбе с мучнистой росой зерновых культур и фитофторозом помидора; предпосевная обработка семян гороха молибденом, цинком и кобальтом способствует снижению численности личинок клубеньковых долгоносика; марганец, медь и бор повышают устойчивость зерновых культур в Гессенской мухи.

Снижают повреждения гельминтоспориозом зерновых культур марганец, корнеедом свеклы - цинк, ризоктониозом картофеля - медь, марганец, фитофторозом картофеля - медь, молибден, марганец, черной ножкой картофеля - медь, марганец, грыжей капусты - марганец, бор, фомозом моркови - бор, черным раком яблони - бор, марганец, серой гнилью земляники - марганец.

Во всех случаях наибольшая эффективность микроэлементов в защите растений от патогенов проявляется при их применении на фоне оптимального питания микроэлементами.

Влияние микроудобрений на фитосанитарное состояние агроэкосистем возможен в нескольких направлениях: повышение физиологической устойчивости и адаптивности растений; снижение репродуктивной способности вредных организмов в растениях-хозяевах; задержание скорости передачи возбудителей в здоровые растения; изменение толщины кутикулы и эпидермиса, создает у растений защитный слой; изменение скорости роста и развития растений, нарушает взаимодействие возбудителя и растения в критические периоды формирования урожая.

В течение всего вегетационного периода растения нуждаются основных микроэлементов. Некоторые микроэлементы НЕ реутилизуються, то есть не передвигаются из старых органов в моложе.

Микроэлементы жизненно важные для растений и оказывают прямое воздействие на организм, их специфический биохимический влияние нельзя заменить другими веществами. Без них растение не может ни расти, ни завершить некоторые метаботични цикла. их недостаток обязательно должна быть компенсирована. Только тогда можно получить качественную продукцию, которая соответствует оптимальному содержанию для определенного сорта сахаров, аминокислот, витаминов.

Растения способны использовать микроэлементы только в водорастворимой (подвижной) форме), неподвижная форма микроэлемента может быть использована растениями после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы происходят медленно и в условиях орошения значительная часть подвижных форм микроэлементов может вымываться. Все микроэлементы, кроме бора, входят в состав тех или иных ферментов, а бор локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны вследствие образования вуглеводно- боратного комплекса.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, которые ускоряют целый ряд биохимических реакций. Совместное действие микроэлементов значительно усиливает их каталитическую действие. Во многих случаях только их сочетание может обеспечить нормальное развитие растений.

Однако сводить роль микроэлементов только к их каталитического действия неправильно. Они оказывают значительное влияние на образование биоколоидив, направленность биохимических процессов. Так, марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетках. Соотношение железо: марганец должно быть> 2. Медь защищает от разрушения хлорофилл и позволяет повысить нормы азота и фосфора почти вдвое. Бор и марганец активируют процесс фотосинтеза после подмерзания растений. Неблагоприятное соотношение между азотом, фосфором и калием может привести к болезни растений, которые лечат с помощью микроудобрений.

Оптимальное питание растений микроэлементами повышает их устойчивость к неблагоприятным погодным условиям:

Медь, цинк, марганец, кобальт, молибден положительно влияют на засухоустойчивость растений, сохраняют более высокий уровень синтеза белка, повышают содержание аскорбиновой кислоты, пролина, амидов, нуклеиновых кислот, выполняют в растениях защитную функцию;

Бор, цинк и марганец обеспечивают устойчивость растений к резким колебаниям температур;

Бор и молибден снижают у растений транспирации днем и повышают ее утром, увеличивают содержание связанной воды и Водоудерживающая возможности тканей, уменьшают дневную депрессию фотосинтеза;

Цинк и медь повышают морозостойкость растений.

Многие ученые называют их "элементами жизни", отмечая, что в их отсутствие жизни растений и животных становится невозможным. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной нарушения обмена веществ, вызывает к заболеванию растений и животных. Основы применения микроэлементов в сельском хозяйстве должны основываться не только на потребностях в них той или иной культуры, но и в большей степени на их содержимом в почве, определяет их содержание в растениях, влияет на производительность и качество урожая. Поэтому основой для разработки мероприятий по производству и применению удобрений должно быть содержание подвижных форм микроэлементов в почвах, их географическая распространенность и распределение по почвенному профилю. В то же время микроэлементы как тяжелые металлы в концентрациях, превышающих потребности в них растений, могут нарушать биологические циклы, подавлять, а иногда и привести к гибели растений. Особенно токсичны для живых организмов высокие концентрации таких элементов, как Pb, Cd, Co, Cu, Zn, Ni. Поэтому, несмотря на высокую эффективность микроудобрений, допускать их бездумного применения нельзя, так как это может привести к накоплению в почве токсического количества тяжелых металлов. Избыток микроэлементов, как и их недостаток вызывают метаболические нарушения в растениях. В целом растение устойчива к повышенным, чем в пониженных концентраций микроэлементов. В процессе эволюции у растений выработались механизмы, регулирующие поступление и содержание в них химических элементов. Это не означает, что устанавливается постоянное содержание химических элементов в органах: наблюдаются колебания. Иногда значительные. Схему защитных реакций растений против чрезмерного поступления микроэлементов приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1.

Корни является главным аккумулятором микроэлементов, задерживает их проникновения в стебель. Основная их часть локализуется по периферии корней в зоне так называемого пояса Каспари. Вместе с этим защитные возможности корневой системы ограничены и при значительном поступления токсичных ионов из почвы она может полностью защитить вегетативную массу от загрязнения. Стебель содержит меньше токсичных элементов и ограничивает их поступления в генеративные органы, поэтому в семенные всегда меньше тяжелых металлов, чем в корнях или стеблях.

Особенно высокая степень адаптации то токсичных концентраций некоторых микроэлементов имеют более низкие растения - микроорганизмы, мхи, лишайники. Высшие растения менее устойчивы к повышенным концентрациям микроэлементов (табл. 6.3).

Таблица 6.3. Проявления токсичности микроэлементов в сельскохозяйственных культур (обобщенно В. П. Кирилюком, 2006)

Биодоступность микроэлементов, поступающих из воздуха сквозь листья (фолиарне поглощения), также может значительно влиять на загрязнение продукции растениеводства. Это имеет и практическое значение при проведении внекорневых подкормок, особенно такими элементами, как железо, марганец, цинк и медь. Микроэлементы, поглощенные листьями, могут переноситься в другие ограни, включая корни, где избыточное количество этих элементов может откладываться. Скорость перемещения микроэлементов во многом зависит от органа растения, его возраста и природы микроэлемента. Часть микроэлементов, захваченных листьями, может вымываться дождевой или поливной водой.

Впервые биологическую роль микроэлементов в жизни растений начал исследовать В. И. Вернадский. Большой вклад в решение теоретических и практических вопросов учения о микроэлементах сделали Е. В. Бобко, Я. В. Пейве, М. В. Каталымова, А. К. Кедров-Зихман, А. П. Винноградов, В. А. Ковда, Г. В. Добровольский,

А. 1. Перельман, М. Я. Школьник и др. Основоположником учения о микроэлементах и микроудобрения в Украине был П. А. Власюк, который рассматривал их как необходимые для жизни растений факторы окружающей среды. Он доказал специфику и многофункциональную роль отдельных микроэлементов, создал новые формы удобрений, разработал методы и способы их применения для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.

Выразительная признак недостатка микроэлементов в растениях - нарушение их нормального роста. Прежде всего это касается В, Mn, Cu, Zn, Мо и др.

Основным источником микроэлементов для растений является почва. их доступность определяют по наличию подвижных форм, меди, цинка, молибдена и кобальта составляют 5-15% валового содержания, для бора - 10-30% (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Группировка почв по содержанию подвижных соединений микроэлементов, мг / кг (И. П. Яцук, С.А. Балюк, 2013)

Примечание. Экстракционный раствор: ацетатно-аммонийный с pH 4,8 (* 1); оксалатно-буферный с pH 3,3 (* 2) вода (* 3).

Группировка почв по способности обеспечивать растения одними и теми же микроэлементами, которые переходят в ацетатно-аммонийную и другие вытяжки, не совпадают. Это связано с разным количеством микроэлементов, которые вытесняются из почвы этими экстрагентами. Так, содержание подвижных соединений марганца в почвах, вытесненных ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8, в среднем в 3-4 раза меньше, чем в вытяжке 0,1 н H2SO4; содержание цинка, наоборот, в ацетатно-аммонийной вытяжке в 2-4 раза больше, чем в 1 н растворе КС1; медь и кобальт буферным раствором экстрагируется мало, в среднем в 6-8 раз меньше, чем 1 н НС1 и 1 н HNO3.

Необходимо быть очень осторожным при оценке обеспеченности почв подвижными формами микроэлементов и разработки на их основе практических рекомендаций, так как их содержание значительно меняется в зависимости от времени взятия пробы. Эти колебания могут быть настолько значительными, что в разные сроки вегетационного периода один и тот же грунт может оказаться хорошо и слабо обеспеченным подвижными формами микроэлементов.

По сравнению с макроэлементами содержимое микроэлементов в почвах невысок. Поэтому все почвы способны полностью удовлетворить потребности растений в микроэлементах. Основной причиной дефицита микроэлементов в первую очередь является их слабая доступность для растений. Большинство почв Полесья хорошо обеспечены марганца и удовлетворительно медью, но они мало содержат бора, молибдена, цинка. Почвы Лесостепи богатые марганец, достаточно обеспечены медью, удовлетворительно молибденом, слабо - бором и цинком.

Закономерности распределения микроэлементов в почвах Украины обусловлены широкими природными свойствами самих элементов, минералого-геохимическими особенностями грунтотворних пород, физико-химическими характеристиками почв, ландшафтными и техногенными условиями. В грунтотворних глинистых породах с высоким содержанием коллоидных фракций и преобразованием минералов монтморилонитового типа содержится максимальное количество элементов, меньше всего их в флювиогляциальных, песчаных и супесчаных отложениях. Бедные на химические элементы зональные почвы Полесья, а максимальный содержимое валовых и подвижных форм характерен для почв степной зоны.

На основе информации о содержании и распределение микроэлементов в почвах Украины можно проводить биохимическое районирования той или иной территории, определить эффективность применения микроудобрений, подкармливать животных, а также прогнозировать природно-очаговые и, возможно, эндемичные заболевания животных и человека.

Всего в большинстве почв Украины обычно не фиксируется ни недостатка, ни избытка микроэлементов. Это объясняется спецификой грунтотворних пород, которую унаследовали и почвы. При относительной благополучия, свойственной черноземам, сельскохозяйственные культуры положительно реагируют на дополнительное внесение бора, марганца, меди, молибдена и цинка. Можно считать, что речь идет о стимулирующее действие, а не о недостатке микроэлементов.