Роль элементов в жизни растений -

Азот

Азот - один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех белков (содержание его колеблется от 15 до 19%) нуклеиновых кислот, аминокислот, хлорофилла, ферментов, многих витаминов, липоидов и других органических соединений, образующихся в растениях. Общее содержание азота в растении составляет 0,2 - 5 % и более массы воздушно - сухого вещества.

В свободном состоянии азот является инертным газом, которого в атмосфере содержится 75,5 % ее массы. Однако в элементарной форме азот не может усваиваться растениями, за исключением бобовых, которые используют азотные соединения, вырабатываемые развивающимися на их корнях клубеньковыми бактериями, способными усваивать атмосферный азот и переводить его в доступную для высших растений форму.

Азот поглощается растениями только после соединения его с другими химическими элементами в форме аммония и нитратов - наиболее доступных форм азота в почве. Аммоний, являясь восстановленной формой азота, при поглощении растениями легко используется в синтезе аминокислот и белков. Синтез аминокислот и белков из восстановленных форм азота происходит быстрее и с меньшими затратами энергии, чем синтез из нитратов, для восстановления которых до аммиака растению необходимы затраты дополнительной энергии. Однако нитратная форма азота более безопасна для растений, чем аммиачная, так как высокие концентрации аммиака в тканях растений вызывают их отравление и гибель.

Аммиак накапливается в растении при нехватке углеводов, которые необходимы для синтеза аминокислот и белков. Дефицит углеводов в растениях наблюдается обычно в начальный период вегетации, когда ассимиляционная поверхность листьев не развилась еще настолько, чтобы удовлетворить потребность растений в углеводах. Поэтому аммиачный азот может быть токсичен для культур, семена которых бедны углеводами (сахарная свекла и др.). По мере развития ассимиляционной поверхности и синтеза углеводов эффективность аммиачного питания возрастает, и растения усваивают лучше аммиак, чем нитраты. В начальный период роста эти культуры должны обеспечиваться азотом в нитратной форме, а такие культуры, как картофель, клубни которого богаты углеводами, могут использовать азот в аммиачной форме.

При недостатке азота замедляется рост растений, ослабляется интенсивность кущения злаковых и цветения плодовых и ягодных культур, сокращается вегетационный период, уменьшается содержание белка и снижается урожай.

Фосфор

Фосфор участвует в обмене веществ, делении клеток, размножении, передаче наследственных свойств и в других сложнейших процессах, происходящих в растении. Он входит в состав сложных белков (нуклеопротеидов), нуклеиновых кислот, фосфатидов, ферментов, витаминов, фитина и других биологически активных веществ. Значительное количество фосфора содержится в растениях в минеральной и органической формах. Минеральные соединения фосфора находятся в виде ортофосфорной кислоты, которая используется растением прежде всего в процессах превращения углеводов. Эти процессы влияют на накопление сахара в сахарной свекле, крахмала в клубнях картофеля и т. д.

Особенно велика роль фосфора, входящего в состав органических соединений. Значительная часть его представлена в виде фитина - типичной запасной формы органического фосфора. Больше всего этого элемента содержится в репродуктивных органах и молодых тканях растений, где идут интенсивные процессы синтеза. Опытами с меченым (радиоактивным) фосфором было установлено, что в точках роста растения его в несколько раз больше, чем в листьях.

Фосфор может передвигаться из старых органов растения в молодые. Особенно необходим фосфор для молодых растений, так как способствует развитию корневой системы, повышает интенсивность кущения зерновых культур. Установлено, что увеличивая содержание растворимых углеводов в клеточном соке, фосфор усиливает зимостойкость озимых культур.

Как и азот, фосфор является одним из важных элементов питания растений. В самом начале роста растение испытывает повышенную потребность в фосфоре, которая покрывается за счет запасов этого элемента в семенах. На бедных по плодородию почвах у молодых растений после расхода фосфора из семян проявляются признаки фосфорного голодания. Поэтому на почвах, содержащих небольшое количество подвижного фосфора, рекомендуется одновременно с посевом проводить рядковое внесение гранулированного суперфосфата.

Фосфор в отличие от азота ускоряет развитие культур, стимулирует процессы оплодотворения, формирования и созревания плодов.

Основным источником фосфора для растений являются соли ортофосфорной кислоты, называемой обычно фосфорной. Корни растений поглощают фосфор в виде анионов этой кислоты. Наиболее доступными для растений являются водорастворимые однозамещенные соли ортофосфорной кислоты: Са (H 2 PO 4) 2 - H 2 O, КН 2 РO 4 NH 4 H 2 PO 4 NaH 2 PO 4 , Mg(H 2 PO 4) 2 .

Калий

Калий не входит в состав органических соединений растений. Однако он играет важнейшую физиологическую роль в углеводном и белковом обмене растений, активизирует использование азота в аммиачной форме, влияет на физическое состояние коллоидов клетки, повышает водоудерживающую способность протоплазмы, устойчивость растений к увяданию и преждевременному обезвоживанию и тем самым увеличивает сопротивляемость растений кратковременным засухам.

При недостатке калия (несмотря на достаточное количество углеводов и азота) в растениях подавляется передвижение углеводов, снижается интенсивность фотосинтеза, восстановления нитратов и синтеза белка.

Калий влияет на образование клеточных оболочек, повышает прочность стеблей злаков и их устойчивость к полеганию.

От калия заметно зависит качество урожая. Недостаток его приводит к щуплости семян, понижению их всхожести и жизненности; растения легко поражаются грибными и бактериальными заболеваниями. Калий улучшает форму и вкусовые качества картофеля, повышает содержание сахара в сахарной свекле, влияет не только на окраску и аромат земляники, яблок, персиков, винограда, но и на сочность апельсинов, улучшает качество зерна, листа табака, овощных культур, волокна хлопчатника, льна, конопли. Наибольшее количество калия требуется растениям в период их интенсивного роста.

Повышенная требовательность к калийному питанию отмечается у корнеплодов, овощных культур, подсолнечника, гречихи, табака.

Калий в растении находится преимущественно в клеточном соке в виде катионов, связанных органическими кислотами, и легко вымывается из растительных остатков. Для него характерно многократное использование (реутилизация). Он легко передвигается из старых тканей растения, где был уже использован, в молодые.

Недостаток калия, так же как и его избыток, отрицательно сказывается на количестве урожая и его качестве.

Магний

Магний входит в состав хлорофилла и непосредственно участвует в фотосинтезе. В хлорофилле содержится магния около 10 % от общего количества его в зеленых частях растений. С магнием также связано образование в листьях таких пигментов, как ксантофилл и каротин. Магний также входит в состав запасного вещества фитина, содержащегося в семенах растений и пектиновых веществ. Около 70 - 75 % магния в растениях находится в минеральной форме, в основном в виде ионов.

Ионы магния, адсорбционно связаны с коллоидами клеток и наряду с другими катионами поддерживают ионное равновесие в плазме; подобно ионам калия, они способствуют уплотнению плазмы, уменьшению ее набухаемости, а также участвуют как катализаторы в ряде биохимических реакций, происходящих в растении. Магний активизирует деятельность многих ферментов, участвующих в образовании и превращении углеводов, белков, органических кислот, жиров; влияет на передвижение и превращение фосфорных соединений, плодообразование и качество семян; ускоряет созревание семян зерновых культур; способствует повышению качества урожая, содержания в растениях жира и углеводов, морозоустойчивости цитрусовых, плодовых и озимых культур.

Наибольшее содержание магния в вегетативных органах растений отмечается в период цветения. После цветения в растении резко снижается количество хлорофилла, и происходит отток магния из листьев и стеблей в семена, где образуются фитин и фосфат магния. Следовательно, магний, подобно калию, может перемещаться в растении из одних органе в другие.

При высоких урожаях сельскохозяйственные культуры потребляют магния до 80 кг с 1 га. Наибольшее количество его поглощают картофель, кормовая и сахарная свекла, табак, бобовые травы.

Самой важной формой для питания растений является обменный магний, составляющий в зависимости от вида почвы 5 - 10 % общего содержания этого элемента в почве.

Кальций

Кальций участвует в углеводном и белковом обмене растений, образовании и росте хлоропластов. Подобно магнию и другим катионам, кальций поддерживает определенное физиологическое равновесие ионов в клетке, нейтрализует органические кислоты, влияет на вязкость и проницаемость протоплазмы. Кальций необходим для нормального питания растений аммиачным азотом, он затрудняет восстановление в растениях нитратов до аммиака. От кальция в большей степени зависит построение нормальных клеточных оболочек.

В отличие от азота, фосфора и калия, находящихся обычно в молодых тканях, кальций содержится в значительных количествах в старых тканях; при этом его больше в листьях и стеблях, чем в семенах. Так, в семенах гороха кальций составляет 0,9 % воздушно - сухого вещества, а в соломе - 1,82 %

Наибольшее количество кальция потребляют многолетние бобовые травы - около 120 кг СаО с 1 га.

Недостаток кальция в полевых условиях отмечается на очень кислых, особенно песчаных, почвах и солонцах, где поступление кальция в растения тормозится ионами водорода на кислых почвах и натрия на солонцах.

Сера

Сера входит в состав аминокислот цистина и метионина, а также глутатиона - вещества, содержащегося во всех клетках растений и играющего определенную роль в обмене веществ и в окислительно - восстановительных процессах, так как является переносчиком водорода. Сера - непременный компонент некоторых масел (горчичное, чесночное) и витаминов (тиамин, биотин), она влияет на образование хлорофилла, способствует усиленному развитию корней растений и клубеньковых бактерий, усваивающих атмосферный азот и живущих в симбиозе с бобовыми культурами. Часть серы находится в растениях в неорганической окисленной форме.

В среднем в растениях содержится около 0,2 - 0,4 % серы от сухого вещества, или около 10 % в золе. Больше всего серы поглощают культуры из семейства крестоцветных (капуста, горчица и др.). Сельскохозяйственные культуры потребляют следующее количество серы (кгга): зерновые и картофель - 10 - 15, сахарная свекла и бобовые - 20 - 30, капуста - 40 - 70.

Серное голодание чаще всего наблюдается на бедных органическим веществом супесчаных и песчаных почвах нечерноземной полосы.

Железо

Железо потребляется растениями в значительно меньших количествах (1 - 10 кг с 1 га), чем другие макроэлементы. Оно входит в состав ферментов, участвующих в создании хлорофилла, хотя в него этот элемент не входит. Железо участвует в окислительно - восстановительных процессах, протекающих в растениях, так как оно способно переходить из окисленной формы в закисную и обратно. Кроме того, без железа невозможен процесс дыхания растений, поскольку оно является составной частью дыхательных ферментов.

Недостаток железа ведет к распаду ростовых веществ (ауксинов), синтезируемых растениями. Листья становятся светло - желтыми. Железо не может, как калий и магний, передвигаться из старых тканей в молодые (т. е. повторно использоваться растением).

Железное голодание чаще всего проявляется на карбонатных и сильноизвесткованных почвах. Особенно чувствительны к недостатку железа плодовые культуры и виноград. При длительном железном голодании у них происходит отмирание верхушечных побегов.

Бор

Бор содержится в растениях в ничтожном количестве: 1 мг на 1 кг сухого вещества. Различные растения потребляют от 20 до 270 г бора с 1 га. Наименьшее содержание бора наблюдается в злаковых культурах. Несмотря на это бор оказывает большое влияние на синтез углеводов, их превращение и передвижение в растениях, формирование репродуктивных органов, оплодотворение, рост корней, окислительно - восстановительные процессы, белковый и нуклеиновый обмен, на синтез и передвижение стимуляторов роста. С наличием бора также связаны активность ферментов, осмотические процессы и гидратация плазменных коллоидов, засухо - и солеустойчивость растений, содержание в растениях витаминов - аскорбиновой кислоты, тиамина, рибофлавина. Поглощение растениями бора увеличивает потребление других питательных веществ. Этот элемент не способен передвигаться из старых тканей растений в молодые.

При недостатке бора замедляется рост растений, отмирают точки роста побегов и корней, не раскрываются бутоны, опадают цветки, распадаются клетки в молодых тканях, появляются трещины, органы растений чернеют и приобретают неправильную форму.

Недостаток бора чаще всего проявляется на почвах с нейтральной и щелочной реакцией, а также на известкованных почвах, так как кальций мешает поступлению бора в растение.

Молибден

Молибден поглощается растениями в меньших количествах, чем другие микроэлементы. На 1 кг сухого вещества растений приходится 0,1 - 1,3 мг молибдена. Наибольшее количество этого элемента содержится в семенах бобовых культур - до 18 мг на 1 кг сухого вещества. С 1 га растения выносят с урожаем 12 - 25 г молибдена.

В растениях молибден входит в состав ферментов, участвующих в восстановлении нитратов до аммиака. При недостатке молибдена в растениях накапливаются нитраты и нарушается азотный обмен. Молибден улучшает кальциевое питание растений. Благодаря способности изменять валентность (отдавая электрон, он становится шестивалентным, а присоединяя - пятивалентным) молибден участвует в окислительно - восстановительных процессах, происходящих в растении, а также в образовании хлорофилла и витаминов, в обмене фосфорных соединений и углеводов. Большое значение имеет молибден в фиксации молекулярного азота клубеньковыми бактериями.

При нехватке молибдена растения отстают в росте и снижают урожайность, листья приобретают бледную окраску (хлороз), в результате нарушения азотного обмена теряют тургор.

Молибденовое голодание чаще всего наблюдается на кислых почвах, имеющих рН менее 5,2. Известкование увеличивает подвижность молибдена в почве и потребление его растениями. Особенно чувствительны к недостатку этого элемента в почве бобовые культуры. Под влиянием молибденовых удобрений не только увеличивается урожай, но и улучшается качество продукции - повышается содержание сахара и витаминов в овощных культурах, белка в зернобобовых культурах, протеина в сене бобовых трав и т. д.

Избыток молибдена, как и его недостаток, сказывается на растениях отрицательно - листья теряют зеленую окраску, задерживается рост и снижается урожай растений.

Медь

Медь, как и другие микроэлементы, потребляется растениями в очень малых количествах. На 1 кг сухой массы растений приходится 2 - 12 мг меди.

Медь играет большую роль в окислительно - восстановительных процессах, обладая способностью переходить из одновалентной формы в двухвалентную и обратно. Она является компонентом ряда окислительных ферментов, повышает интенсивность дыхания, влияет на углеводный и белковый обмен растений. Под влиянием меди в растении увеличивается содержание хлорофилла, усиливается процесс фотосинтеза, повышается устойчивость растений к грибным и бактериальным болезням.

Недостаточная обеспеченность растений медью отрицательно сказывается на водоудерживающей и водопоглощающей способности растений. Чаще всего недостаток меди наблюдается на торфяно - болотных почвах и некоторых почвах легкого механического состава.

В то же время слишком высокое содержание в почве доступной для растений меди, как и других микроэлементов, отрицательно влияет на урожай, поскольку нарушается развитие корней и уменьшается поступление в растение железа и марганца.

Марганец

Марганец, как и медь, играет важную роль в окислительно - восстановительных реакциях, протекающих в растении; он входит в состав ферментов, с помощью которых происходят данные процессы. Марганец участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, в углеводном и белковом обмене. Он ускоряет отток углеводов из листьев в корень.

Кроме того, марганец участвует в синтезе витамина С и других витаминов; он увеличивает содержание сахара в корнях сахарной свеклы, белков в зерновых культурах.

Марганцевое голодание чаще всего отмечается на карбонатных, торфяных и сильноизвесткованных почвах.

При недостатке данного элемента замедляется развитие корневой системы и рост растений, снижается урожайность. Животные, поедающие корма с низким содержанием марганца, страдают ослаблением сухожилий, у них слабо развивается костяк. В свою очередь, избыточное количество растворимого марганца, наблюдающееся на сильнокислых почвах, может отрицательно действовать на растения. Токсическое действие избытка марганца устраняют известкованием.

Цинк

Цинк входит в состав ряда ферментов, например, карбоангидразы, катализирующей расщепление угольной кислоты на воду и углекислый газ. Этот элемент принимает участие в происходящих в растении окислительно - восстановительных процессах, в обмене углеводов, липоидов, фосфора и серы, в синтезе аминокислот и хлорофилла. Роль цинка в окислительно - восстановительных реакциях меньше, чем роль железа и марганца, так как он не обладает переменной валентностью. Цинк влияет на процессы оплодотворения растений и развитие зародыша.

Недостаточная обеспеченность растений усвояемым цинком наблюдается на гравийных, песчаных, супесчаных и карбонатных почвах. Особенно страдают от недостатка цинка виноградники, цитрусовые и плодовые деревья в засушливых районах страны на щелочных почвах. При длительном цинковом голодании у плодовых деревьев наблюдается суховершинность - отмирание верхних ветвей. Из полевых культур наиболее острую потребность к данному элементу проявляют кукуруза, хлопчатник, соя и фасоль.

Вызываемое недостатком цинка нарушение процессов синтеза хлорофилла приводит к появлению на листьях хлоротичных пятен светло - зеленого, желтого и даже почти белого цвета.

Кобальт

Кроме всех вышеописанных микроэлементов, в растениях найдены также такие микроэлементы, роль которых в растениях изучена недостаточно (например, кобальт, йод и др.). Вместе с тем установлено, что они имеют большое значение в жизни человека и животных.

Так, кобальт входит в состав витамина В 12 , при недостатке которого нарушаются процессы обмена веществ, в частности, ослабляется синтез белков, гемоглобина и т. д.

Недостаточная обеспеченность кормов кобальтом при содержании его менее 0,07 мг на 1 кг сухой массы приводит к значительному снижению продуктивности животных, а при резком недостатке кобальта скот заболевает сухоткой.

Иод

Иод является составной частью гормона щитовидной железы - тироксина. При недостатке йода резко уменьшается продуктивность скота, нарушаются функции щитовидной железы, происходит ее увеличение (появление зоба). Наименьшее содержание йода наблюдается в подзолистых и серых лесных почвах; более обеспечены йодом черноземы и сероземы. В почвах легкого механического состава, бедных коллоидными частицами, йода меньше, чем в почвах глинистых.

Как показывает химический анализ, в растениях содержатся и такие элементы, как натрий, кремний, хлор, алюминий.

Натрий

Натрий составляет от 0,001 до 4% сухой массы растений. Из полевых культур наибольшее содержание этого элемента наблюдается в сахарной, столовой и кормовой свекле, турнепсе, кормовой моркови, люцерне, капусте, цикорие. С урожаем сахарной свеклы выносится около 170 кг натрия с 1 га, а кормовой - около 300 кг.

Кремний

Кремний содержится во всех растениях. Наибольшее количество кремния отмечено в злаковых культурах. Роль кремния в жизни растений не установлена. Он увеличивает поглощение растениями фосфора благодаря повышению растворимости почвенных фосфатов под действием кремнекислоты. Из всех зольных элементов больше всего в почве содержится кремния, и недостатка в нем растения не испытывают.

Хлор

Хлор в растениях содержится в больших количествах, чем фосфор и сера. Однако необходимость его для нормального роста растений не установлена. Хлор быстро поступает в растения, отрицательно влияя при этом на ряд физиологических процессов. Хлор снижает качество урожая, затрудняет поступление в растение анионов, в частности фосфатного.

Очень чувствительны к высокому содержанию в почве хлора цитрусовые культуры, табак, виноград, картофель, гречиха, люпин, сераделла, лен, смородина. Менее чувствительны к большому количеству хлора в почве злаковые и овощные культуры, свекла, травы.

Алюминий

Алюминий в растениях может содержаться в значительных количествах: на его долю в золе некоторых растений приходится до 70 %. Алюминий нарушает обмен веществ в растениях, затрудняет синтез Сахаров, белков, фосфатидов, нуклеопротеидов и других веществ, что отрицательно сказывается на урожайности растений. Наиболее чувствительными культурами к наличию подвижного алюминия в почве (1 - 2 мг на 100 г почвы) являются сахарная свекла, люцерна, клевер красный, озимая и яровая вики, озимая пшеница, ячмень, горчица, капуста, морковь.

Помимо упомянутых макро - и микроэлементов в растениях содержится ряд элементов в ничтожно малых количествах (от 108 до 10 - 12 %), называемых ультрамикроэлементами. К ним относятся цезий, кадмий, селен, серебро, рубидий и др. Роль этих элементов в растениях не изучена.
читайте так-же

Глава 6. Фосфорные удобрения

Фосфор и его роль в питании растений

Фосфор – один из трех главных элементов питания растений. По объемам использования в качестве удобрительного элемента он идет вслед за азотом. Это важнейший биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назвали «ключом жизни».

По некоторым литературным данным, способ получения фосфорной кислоты был известен арабским алхимикам уже в XII в. Но общепризнанной датой открытия фосфора считается 1669 г., когда немецкий аптекарь X. Брандт, как и другие алхимики Западной Европы, искал заветный «философский камень» и при прокаливании с песком сухого остатка от выпаривания мочи и последующей перегонке его без доступа воздуха получил «удивительное» светящееся в темноте вещество, свет которого не обжигал. В 1777 г. французский химик А. Лавуазье установил, что открытое X. Брандтом вещество представляет собой новый элемент, названный позже фосфором (от греческого phos – «свет», phoros – «несу» – несущий свет, «светоносец»).

Фосфор образует несколько аллотропных форм: белый, красный и черный фосфор. При определенных условиях все три формы могут переходить друг в друга. Наибольшей химической активностью обладает белый фосфор. Красный фосфор используется в спичечном производстве. Однако красный элементарный фосфор перспективен в качестве удобрения. При добавлении к нему солей меди он окисляется в почве и переходит в доступное состояние.

Фосфор содержится в растениях в органических (обычно до 90% общего количества) и минеральных соединениях. Соотношение органических и минеральных соединений фосфора зависит от возраста растений и общей обеспеченности их фосфором. В молодых растениях доля органического фосфора всегда значительно больше, чем в старых. Однако при обильном обеспечении почв фосфором доля неорганических фосфатов в более старых листьях может оказаться даже выше. В репродуктивных органах фосфора концентрируется в 3–6 раз больше, чем в вегетативных. Семена должны иметь запас фосфора, достаточный на период формирования корней, которые начнут поглощать его из почвы.

Фосфор играет исключительно важную роль в жизнедеятельности растений. Он содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических веществ и принимает активное участие в образовании белковых веществ. В процессах дыхания и брожения одну из центральных функций выполняет фосфорная кислота, являющаяся буфером при регуляции обмена углеводов.

Частично в живых клетках фосфор присутствует в виде орто- и пирофосфорных кислот и их производных. Фосфатная группа обладает важными связывающими свойствами и способна принимать участие в сильных (электростатических) связывающих взаимодействиях с катионами металлов и аминов. Фосфор легко образует ряд ковалентных соединений – от простых эфиров (триметил- или триэтилфосфат) до сложных макромолекул дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот, которые являются составной частью биологических регуляторных молекул. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.

Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие большую роль в наследственной функции организма. Это сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из азотистых оснований, молекулы углеводов (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1 %, а на долю фосфора в нуклеиновых кислотах (в пересчете на Р 2 О 5) около 20 %. Высоким содержанием нуклеиновых кислот отличаются зародыши семян, пыльца, кончики корней.

Нуклеиновые кислоты участвуют в синтезе белков, процессах роста и размножения, передаче наследственных свойств, влияют на процессы дыхания, образования ряда ферментов. РНК играет роль «матрицы», на которую последовательно укладываются молекулы аминокислот, образующие специфический для данного организма белок. ДНК, входящая в состав хромосомного аппарата ядра, ответственна за передачу наследственных свойств и накопленной биологической информации, благодаря которой в определенном порядке и последовательности соединяются аминокислоты, образующие различные белки.

Огромную роль в обмене веществ играют макроэргические соединения, содержащие богатые энергией связи. Известно множество макроэргических соединений и в большинство из них входит фосфор. Среди них особое место занимает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – своеобразный хранитель и носитель энергии во многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в состав РНК, высвобождается около 55 кДж/моль, в то время как гидролиз обычных связей дает 8–12 кДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, ряда аминокислот, других соединений.

Соединения фосфора с белковыми веществами – фосфоропротеиды – катализируют течение биохимических реакций.

Сахарофосфаты-эфиры – производные простых сахаров и фосфорной кислоты – вследствие своей мобильности играют большую роль в процессах фотосинтеза, дыхания. Их содержание изменяется в зависимости от возраста растений, условий питания и других факторов от 0,1 до 1% от сухой массы.

При участии фосфора происходит углеводный обмен в растениях. Превращение углеводов начинается с присоединения фосфорной кислоты к молекулам углеводов или с ее отщепления, т.е. с процессов фосфорилирования и де- фосфорилирования. Самый распространенный фосфорный эфир – глюкозо-6-фосфат. Он синтезируется в растениях путем переноса фосфорной кислоты с АТФ на глюкозу. Одновременно при этом образуется АДФ.

Фосфорилированные сахара играют важную роль в процессах дыхания и гликолиза (окисления углеводов до пировиноградной кислоты). Фосфорилирование происходит уже в самом начале фотосинтеза, как только на листья попадает свет. Принципиальное значение имеет перевод световой энергии в химическую путем образования АТФ в световой реакции фотосинтеза.

Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, в ферментативных превращениях форм углеводов, передвижений углеводов (в клубни картофеля, корни сахарной свеклы и т.д.). В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ, улучшает их лежкость.

Важную биологическую роль выполняют в растениях фосфатиды, или фосфолипиды. Это сложные эфиры глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, которые регулируют проницаемость клеток органелл и плазмолеммы для различных веществ. Более богаты фосфатидами семена бобовых и масличных культур.

Представителем группы жироподобных веществ фосфатидов является лецитин – производное диглицеридфосфорной кислоты. Лецитин встречается в цитоплазме всех деятельных клеток, но накапливается преимущественно в семенах.

Фитин – производная циклического соединения шестиатомного спирта инозита – является кальциевомагниевой солью инозитфосфорной кислоты. Он содержится во всех частях и тканях растений, но откладывается главным образом в семенах и используется как источник фосфора при прорастании семени. По данным Т. Н. Кулаковской, в зерне пшеницы и сене клевера преобладают органические соединения фосфора, прежде всего фитин (табл. 6.1).

% Р 2 О 5 к сухому веществу

Особенно чувствительны растения к недостатку фосфора в начальных фазах роста и развития, когда корневая система еще недостаточно развилась. Большие запасы фосфора в семенах способствуют хорошему росту растений в первый период жизни за счет распада веществ семени и передвижению продуктов распада в растущие части. Оптимальное фосфорное питание способствует развитию корневой системы: корни глубже проникают в почву и больше ветвятся, благодаря чему улучшается снабжение растений влагой и питательными веществами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги, что особенно важно в засушливые периоды. Хорошее фосфорное питание улучшает перезимовку озимых культур, благодаря достаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.

Отрицательные последствия недостатка фосфора в ранний период не могут быть исправлены впоследствии даже при обильном фосфорном питании. Растения остаются низкорослыми, замедляется их развитие, они позднее цветут и созревают. Это связано с тем, что клетки не могут делиться, если фосфора или других элементов недостаточно для образования дополнительного ядра. Таким образом, в отличие от растений, испытывающих недостаток азота и имеющих поэтому «сокращенный» цикл развития, растения при недостатке фосфора «физиологически более молоды».

Во время образования и, особенно, созревания репродуктивных органов у всех культур происходит передвижение фосфора из вегетативных органов в репродуктивные. Достаточное снабжение растений фосфором в период формирования репродуктивных органов ускоряет образование и созревание последних. Так, при достаточном обеспечении фосфором на протяжении вегетационного периода зерновые созревали на 5–6 дней раньше, чем испытывавшие его дефицит. При нормальном фосфорном питании изменяется структура урожая в сторону увеличения наиболее ценной репродуктивной части: у зерновых культур возрастает доля зерна в массе биологического урожая, у корнеплодов – корнеплодов и т.д.

Большую роль в жизни растений играют минеральные соединения фосфора: кальциевые, магниевые, калийные, аммониевые и другие соли ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор является не только резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор и другие жизненно важные процессы в клетке. Усиливая способность растительных клеток удерживать воду, фосфор тем самым повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам.

Уровень снабжения растения фосфором зависит не только от его содержания в почве, но и от обеспеченности почвы другими элементами. Так, при недостатке цинка снижается поступление и использование растениями фосфора; высокое содержание в почве меди, наоборот, снижает потребность растений в фосфоре.

Фосфор ослабляет вредное влияние на растения подвижного алюминия на кислых почвах. Подвижные формы алюминия отрицательно влияют на обмен веществ, подавляют образование фосфатидов, тормозят превращение моносахаридов в сахарозу и более сложные органические соединения, задерживают образование белков. Фосфор, связывая подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, тем самым улучшается углеводный и азотистый обмен в растениях.

Фосфор легко передвигается внутри растения и из более старых листьев и тканей может поступать к зонам роста, т.е. реутилизироваться (использоваться повторно). Внешними признаками недостатка фосфора являются скручивание краев листьев, их более темная, грязно-зеленая окраска. Это связано с тем, что рост листьев при недостатке хлорофилла задерживается сильнее, чем образование хлорофилла. Однако при избытке азота растения также имеют темно-зеленую окраску из-за большого содержания хлорофилла. При недостатке фосфора, кроме того, вследствие образования антоциана нередко появляются красноватые и фиолетовые тона, прежде всего на основных стеблях, влагалищах листьев и черенках. Сильнее признаки недостатка фосфора проявляются у старых и нижних листьев.

Избыток фосфора также неблагоприятен для растений. В этом случае они содержат много фосфора в минеральной форме, особенно в вегетативных органах, преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.

Существует тесная связь между азотным и фосфорным питанием. Фосфор выступает в роли спутника азота и белковых соединений, в растениях его содержится в два-три раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков, накапливается больше нитратов. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированными, особенно при внесении высоких доз азота.

Большое значение имеет фосфор в жизни человека и для сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и незаменим в процессах, от которых зависят основные жизненные функции (обмен веществ, размножение и т.д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеопороз и другие заболевания костей. Суточная потребность человека в фосфоре – 1–1,5 г.

Существует достоверная связь между содержанием фосфора в кормах и продуктивностью животных. Причем введение в рацион скота кормовых фосфатов не может полностью компенсировать дефицит фосфора. Он должен в достатке содержаться в натуральных кормах, а значит, и в почве под посевами кормовых культур. Оптимальное содержание фосфора в кормах – 0,35–0,5 % сухого вещества.

Похожая информация.

Фосфор играет исключительно важную роль в жизненных явлениях. Он содержится в растениях в минеральных и орга­нических веществах.
В минеральной форме фосфор находится в виде солей ортофосфорной кислоты с кальцием, магнием, калием, аммо­нием и другими катионами. Хотя они содержатся в неболь­ших количествах, но участвуют в образовании многих фос­форсодержащих органических соединений и жизненно необхо­димы для растений. К таким органическим соединениям от­носятся нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфатиды, фитин, сахарофосфаты, макроэргические и другие соединения.

Нуклеиновые кислоты — рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) представляют собой сложные высокомолекулярные вещества, участвующие в самых важных про­цессах жизнедеятельности: РНК — в синтезе специфических для данного организма белков, ДНК — в передаче наследственных свойств и переносе биологической информации.
Нуклеиновые кислоты с белками образуют сложные белки нуклеопротеиды, содержатся в эмбриональных тканях и кле­точном ядре. Важной группой являются фосфопротеиды — соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Сюда относятся белки-ферменты — катализаторы многих биохимиче­ских реакций.

Фосфатиды (или фосфолипиды) — сложные эфиры глицери­на, жирных кислот и фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, связана с другими азотсодержащими органическими соединениями, например холином. Они способствуют прони­цаемости в клетку различных веществ; более богаты фосфатидами семена бобовых и масличных культур.
Фитин — производное шестиатомного спирта инозита и яв­ляется кальциево-магниевой солью инозитфосфорной кислоты. Содержится во всех частях и тканях растений, но главным образом в семенах, в виде запасного вещества (при про­растании семян освобождается фосфорная кислота, которая используется молодым растением).

Сахарофосфаты — фосфорные эфиры сахаров вследствие своей мобильности играют большую роль в процессах фо­тосинтеза, дыхания и при взаимных превращениях углеводов (сахарозы, крахмала). Не случайно, что фосфор содержится в небольших количествах в крахмале.
Исключительно большую роль играют макроэргические соединения, содержащие фосфор, например аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Это своеобразный аккумулятор энергии и в дальнейшем ее поставщик (датчик) для многих синте­тических процессов. При распаде АТФ разрывается макро-эргическая связь и высвобождается энергия, во много раз превосходящая энергию гидролиза обычных связей.

Фосфор ускоряет созревание растений. Под его влиянием в листьях ускоряются процессы распада белков и переход продуктов распада в репродуктивные органы, в зерно. Фосфор улучшает водный режим растений, способствуя более эко­номному расходованию воды. Не случайно суперфосфат обес­печивает прибавки урожая не только в условиях хорошей обеспеченности почвы влагой, но и при относительном ее не­достатке в полузасушливые годы. Кроме того, хорошее фосфорное питание способствует лучшей перезимовке культур. Фосфор способствует развитию корневой системы, более быстрому росту в первые периоды жизни растения (ускоряется распад веществ семени и передвижение продуктов распада в растущие части). Поэтому припосевное внесение гранулированного суперфосфата в небольших дозах обеспечи­вает значительные прибавки урожайности самых разнообраз­ных культур.

Недостаток фосфорного питания сказывается на внешнем виде растений, например листья кукурузы приобретают фиоле­товый оттенок, сахарной свеклы — интенсивно пурпурный, у кар­тофеля края листьев закручиваются вверх, окраска становится темной, у томатов на нижней стороне листьев появляется багровая окраска.
Фосфорные удобрения существенно изменяют структуру урожая в желательном направлении: повышается доля наиболее ценной, репродуктивной части. У зерновых повышается процент зерна в общем урожае, у корнеплодов - выход корней и т. д. Количество фосфора в растениях составляет примерно около одной трети количества содержащегося в них азота.

В различные периоды жизни растения потребляют неоди­наковое количество фосфора. В начальный период после появ­ления всходов растениям фосфор крайне необходим, хотя и в небольшом количестве. Недостаток фос­фора в начале роста растения нельзя компенсировать внесе­нием его в последующие периоды. Наибольшее количество фосфора зерновые потребляют в фазах трубкования и колоше­ния, лен — в период цветения, корнеплоды, картофель, капуста используют фосфор более или менее равномерно на протяжении вегетационного периода.
В фазе образования и особенно созревания репродуктивных органов у всех культур отмечается энергичное передвижение к ним фосфатов из вегетативных частей растения.

Фосфор - один из трех основных элементов питания. По объемам использования фосфорные удобрения занимают второе место после азота.

Растения усваивают фосфора значительно меньше, чем азота, но он играет крайне важную роль в их жизни. Содержание его в растениях составляет 0,5-1% сухого вещества, в частности на минеральные соединения приходится около 10-15%, на органические - 85-90%. Соотношение минеральных и органических соединений фосфора зависит от возраста растений и общего обеспечения их фосфором. В молодых растениях доля органического фосфора значительно больше, чем в старых.

Минеральные соединения фосфора в растениях представлены фосфатами кальция, магния, калия, аммония и др. Накопление их в стеблях растений является признаком высокой обеспеченности растений фосфором.

Органические соединения фосфора - это эфиры фосфорной кислоты. К ним относятся фосфатиды, фосфопротеиды, фитин, цукрофосфаты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, макроэргические и другие соединения.

Максимальное количество фосфора содержится в репродуктивных органах, где его в 3-6 раз больше содержится чем в вегетативных и молодых частях растений, способствует интенсивному течению процессов синтеза органических веществ. В семенные должен быть достаточный запас фосфора для формирования корневой системы, которая начнет поглощать его из почвы. Фосфор способствует также быстрому образованию корневой системы растений. При этом растения лучше усваивают воду и питательные вещества из почвы, скорее формируют надземную массу. Основную часть фосфора растения используют в первые фазы роста и развития, создавая соответствующие его запасы. Затем фосфор легко перемещается из старых тканей у молодежи, то есть происходит его реутилизацию.

Фосфорное голодание растений в ранний период роста оказывает настолько депрессивный эффект, который невозможно устранить следующим оптимальным фосфорным питанием.

В случае подкормки растений раствором солей фосфора через листья перемещения его в другие органы происходит довольно медленно и в небольшом количестве. Оптимальный синтез фосфорорганических соединений в растении происходит лишь при условии усвоения соединений фосфора через корневую систему. Если же раствором фосфорных удобрений обрабатывают вегетативные органы, то даже при безвредных (безопикових) концентраций растения начинают отставать в росте от растений с корневым питанием фосфором. Листья отмирают раньше и содержат много фосфора, тогда как за корневого питания его содержание незначительный: он перемещается в другие органы, преимущественно в генеративные. Поэтому фосфорное питание растений должно обеспечиваться через корневую систему. Этим и объясняется необходимость внесения в строки 10-15 кг / га д. Г.. Легкорастворимых фосфорных удобрений. Негативное воздействие недостатка фосфора в ранний период сказывается на всем дальнейшем развитии растений. Они остаются низкорослыми, подавленными, позже цветут, позже созревают плоды. Это связано с тем, что вследствие недостатка фосфора или других элементов питания не происходит деление клеток для образования дополнительного ядра. Итак, в отличие от растений, которые испытывают недостаток азота и имеют поэтому сокращенный цикл развития, растения при недостатке фосфора физиологически моложе. Фосфор улучшает их водный режим и значительно смягчает воздействие на них засухи в результате накопления в узлах кущения большего количества сахаров, способствует перезимовки озимых культур и многолетних трав, повышает устойчивость растений к болезням, уравновешивает действие азотных удобрений.

Оптимальное фосфорное питание растений стимулирует все процессы, связанные с оплодотворением цветков, завязыванием, формированием и созреванием плодов. Чрезмерная обеспеченность фосфором приводит к преждевременному развитию и отмирания листового аппарата, раннего созревания плодов, вследствие чего растения не успевают сформировать надлежащий урожай.

Недостаток фосфора проявляется в задержании роста и развития растений - образуются мелкие листья, опаздывают цветения и созревания плодов. Нижние листья приобретают тьмьяно-серого или темно-зеленого оттенка. Со временем они скручиваются и преждевременно отмирают. Это связано с тем, что листья растут при недостатке хлорофилла. Однако при избытке азота листья растений также имеют темно-зеленую окраску вследствие высокого содержания хлорофилла. Кроме того, при недостатке фосфора вследствие образования антоциана нередко оказываются красные и фиолетовые оттенки, прежде всего на основных стеблях, в пазухах листьев, на черешках. Четкие признаки недостатка фосфора наблюдаются на старых и нижних листьях. Однако следует помнить, что антоцианове окраска листьев является наследственным признаком, например у некоторых сортов и гибридов кукурузы. К тому же подобный окрас, например у капусты, появляется после холодной и затяжной весны, которое со временем исчезает.

В условиях значительного фосфорного дефицита часто наблюдаются признаки азотного голодания, что объясняется уменьшением использования азота для синтеза органических соединений вследствие недостатка фосфора. Поэтому признаки азотного и фосфорного голодания достаточно часто совпадают.

Основным источником питания растений фосфором является анионы ортофосфорной кислоты - Н2РО4-, НРО4 ", РО43-, однако растения могут частично усваивать поли- и метафосфаты и некоторые органические соединения фосфора. Лучше они усваивают анионы Н2РО4-, хуже - анионы НРО42-. Для растений анионы РО4- малодоступны, их используют только бобовые, гречка и некоторые другие культуры. Уровень усвоения растениями фосфора зависит не только от содержания его в почве, но и от обеспеченности другими элементами питания. Так, при недостатке цинка снижается поступление и использование растениями фосфора, а за высокого обеспечения медью, наоборот, потребность в нем снижается.

Фосфор ослабляет вредное воздействие на растения на кислых почвах алюминия вследствие связывания его подвижных форм, фиксирует его в корневой системе, тем самым улучшает углеводный и азотный обмены в растениях.

Существует тесная связь между азотным и фосфорным питанием. Фосфор играет роль спутника азота и белковых соединений. В растениях его в 2-3 раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков и накапливается больше нитратов. Поэтому нормы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированы, в частности при внесении высоких норм азота.

Фосфор, поступающий в корне растений вследствие гликолиза и преобразования в цикле Кребса переносится на АДФ с образованием АТФ. Это основной процесс аккумуляции энергии в клетке. Затем макроэргические фосфатные остатки используют АТФ для замещения атомов водорода в молекуле неорганических и органических соединений - процесс фосфорилирования. По этой схеме образуются необходимые для живого организма фосфорсодержащие соединения.

Поступление фосфора в растения зависит от их биологических особенностей, фаз роста и развития, уровня фосфорного питания и тому подобное. Больше всего фосфор нужен для растений в первые фазы развития. Большинство культур (свекла, картофель, капуста и др.) Использует фосфор равномерно в течение всей вегетации. Лен всего усваивает фосфора в период цветения, зерновые колосовые - в фазы выхода в трубку и колошения. Для всех культур характерно интенсивное перемещение фосфора из вегетативных к генеративных органов, особенно в период их созревания. Фосфор нужен для полного усвоения из почвы азота. При дефиците фосфора корневые системы развиваются хуже, что подчеркивает значение оптимального обеспечения растений фосфором для корневого питания. Имеющийся в почве фосфор способствует росту корней в направлении его размещения, а также экономному использованию влаги, приобретает большое значение в засушливых условиях. При оптимальном фосфорного питания повышается устойчивость растений к некоторым грибным болезням, прежде всего мучнистой росы и корневых гнилей.

Фосфор положительно влияет на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, он способствует формированию высоких пищевых и технологических качеств продукции. Оптимальное фосфорное питание растений увеличивает долю товарной продукции в биологическом урожае (зерна относительно соломы в зерновых, корнеплодов относительно ботвы в свекле и т.п.). Одновременно повышается содержание крахмала в картофеле, сахаров в корнеплодах, овощах и фруктах, масла - в масличных культурах. В прядильных культур увеличивается выход длинного волокна, растет его прочность. Однако избыток фосфора также неблагоприятный для развития растений. Так, они содержат много минеральных фосфатов, в частности в вегетативных органах, ускоряется их вегетация, не успевает сформироваться высокий урожай. При избытке фосфора ухудшается питание растений цинком, что приводит к заболеванию плодовых на розетковисть. При использовании цинковых удобрений также следует учитывать его антагонизм с фосфором, так как через них усвоение растениями фосфора ограничивается. Определенные антагонистические взаимодействия возникают между фосфором и медью. Например, за высокого содержания меди в почве усвоения растениями фосфора снижается, в результате чего внесения фосфора удобрений становится эффективным.

Большое значение фосфор имеет в жизни людей и животных. Он входит в состав костей и не может быть заменен при обмене веществ, способствует процессу размножения, участвует в жизненно важных функциях. При недостатке фосфора развиваются болезни костей. Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,5 г.

Продуктивность животных в значительной степени зависит от содержания фосфора в кормах, его дефицит нельзя полностью компенсировать введением в рацион кормовых фосфатов. Фосфор должно содержаться в достаточном количестве (0,35-0,50% на сухое вещество) в натуральных кормах, следовательно, и в почве под посевами кормовых культур.

Просмотры: 1081

24.02.2017

Физиологическая роль макроэлемента . Одним из наиболее значимых макроэлементов для растительных организмов является фосфор (Р). Его количество в культурах составляет около 0,2% (в сухой массе). В соединении с кислородом он образует фосфаты и фосфорные кислоты, которые входят в состав каждой живой клетки и имеют ключевое значение для существования и развития не только растений, но и всех других организмов. Фосфор является незаменимой составляющей целого ряда органических (до 90%) и минеральных соединений в растениях. Он присутствует в нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК), нуклеотидах (АТФ, НАДФ, НАД) и нуклеопротеидах, а также в витаминах, ферментах, фитине, лецитине, сахарофосфатах и пр.

Фосфор играет решающую роль в процессах биосинтеза, энергетического, белкового, водородного обмена. Без него в растениях невозможна передача наследственных свойств. Этот элемент содержится в оболочке клеток, в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, участвует в образовании клеточных мембран. Минеральные соединения фосфора участвуют в регулировании реакции клеточного сока растений.

Этот макроэлемент повышает сопротивляемость культур к стрессам и неблагоприятным условиям среды. Его можно назвать строительным элементом растений, так как он необходим им для построения скелета и кроны. Фосфор способствует успешному росту и развитию культур, формированию у них мощной корневой системы, повышает их засухо- и холодоустойчивость, стимулирует более раннее и продуктивное плодоношение. Он способен снизить токсичность алюминия, марганца, железа. Обеспечение растений достаточным количеством фосфорного питания приводит к накоплению в плодах большего количества питательных, ароматических и красящих веществ, а также улучшает их лежкость.

Симптомы дефицита фосфора . Недостаточное обеспечение культур этим макроэлементом вызывает у них торможение или резкую приостановку роста; формирование карликовой корневой системы; изменение окраски листьев из-за частичного распада хлорофилла (постепенное распространение серо-зеленого, иногда пурпурного или красно-фиолетового цвета от края листовой пластины к центру), их деформацию и преждевременное опадание; истончение и покраснение стеблей, задержку цветения, потерю соцветий в фазе бутонов и осыпание недозревших плодов (как правило, у плодовых культур). У зерновых злаков дефицит фосфора приводит к слабому кущению и образованию плодоносных стеблей.

Фосфор влияет на рост и развитие корней, почек, бутонов. Очень существенно недостаток элемента влияет на образование и развитие репродуктивных органов растений. В этом случае происходит также торможение созревания семян, что вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Недостаточное количество фосфора может спровоцировать нарушение белкового обмена, из-за чего ухудшается усвоение азота.

Наиболее требовательны культуры к полноценному фосфорному питанию на начальных фазах своего развития, поскольку их корневая система еще не достаточно развита и плохо поглощает питательные вещества из почвы. Потребность в фосфоре особенно велика в период образования соцветий и плодов, в связи с чем элемент накапливается в этих частях растений, достигая максимальных концентраций в семенах и плодах.

Фосфор относится к макроэлементам первого порядка, и его значение в минеральном питании сельскохозяйственных культур чрезвычайно велико. Практически все процессы роста и развития растений связаны с прямым участием в них этого элемента. Недостаточное фосфорное питание ведет к большим потерям как объемов, так и качества урожая. Четким сигналом, который свидетельствует о недостатке этого элемента в питании, является появление фиолетовой окраски на листьях. Ее интенсивность прямо пропорциональна величине проявления недостатка. В первую очередь, проявление дефицита фосфора замечают на кукурузе, но от него страдают также и другие культуры, в частности озимый рапс и озимые зерновые.

Симптомы избытка . В условиях интенсивного поступления фосфора происходит ускоренное развитие растений, что позволяет получить более ранние урожаи с улучшенными качественными показателями. В то же время, переизбыток этого макроэлемента может привести к нарушению обмена веществ: ухудшается усвоение железа, марганца, меди, бора, цинка; усиливается поступление кальция за счет снижения поступления калия; возможно также фторное отравление культур и накопление в них тяжелых металлов. Внешне действие излишнего количества фосфора проявляется в уменьшении размеров растения по причине возникновения азотного голодания (избыток фосфора мешает усвоению азота). Кроме того, можно наблюдать деформацию и изменение окраски нижних листьев, – они вянут (происходит отмирание ткани по краю листовой пластины, появляются некротические пятна), а затем преждевременно опадают. Избыточное поступление фосфора приводит к ускоренному созреванию в ущерб качеству урожая. Также возможно ограничение поступления цинка, вызывающее у плодовых культур заболевание розеточностью (мелколиственностью). Регулировать усвоение фосфорных кислот помогает содержащийся в почве магний.

Содержание в почвах . В зависимости от типа почв, содержание в них фосфора может колебаться от 3,8 т/га (песчаные, дерново-подзолистые) до 22,9 т/га (мощные высокогумусные черноземы). Неодинаково и распределение элемента по горизонту. Наибольшие его количества сосредотачиваются в пахотных слоях, а с удалением от поверхности наблюдается снижение запасов фосфорсодержащих соединений.

Фосфор присутствует в почве в двух видах: в составе органических соединений (глицерофосфат, фитин, нуклеотиды и др.), а также в форме труднорастворимых неорганических соединений (фосфат кальция, железа, алюминия и пр.). Оба вида фосфатов могут взаимопревращаться: органические в минеральные и наоборот. Их соотношение зависит от типа грунтов. Так, содержание органического фосфора в дерново-подзолистых почвах (16 – 48%) ниже, чем минерального, а в торфяно-болотных он преобладает и может достигать 70%.

Несмотря на значительное содержание элемента в грунтах, преимущественное его количество (до 75%) находится в малорастворимых и труднодоступных для культур формах. Степень использования растениями фосфора, находящегося в почвах, составляет лишь 3 – 5%. Доступность элемента во многом зависит от кислотности среды. Так, неорганические фосфорсодержащие соединения, находящиеся в почвах с нейтральным показателем рН, практически не растворяются. А с увеличением кислотности грунта уровень доступности фосфора повышается.

По уровню доступности для растений различают три группы минеральных фосфатов: ортофосфаты почвенного раствора, которые полностью доступны и активно поглощаются культурами в начальных фазах их развития; лабильные фосфаты , представляющие собой осевшие на поверхности почвы или адсорбированные фосфорные соединения, способные переходить в почвенный раствор и составляющие резерв для последующего снабжения растений фосфором; стабильные фосфаты , труднорастворимые, почти недоступные для растений, способные очень медленно переходить в доступные формы в процессе выветривания или других химических и биологических воздействий.

Органические фосфаты включают в себя неспецифические образования (фосфолипиды – менее 1%, нуклеиновые кислоты – до 10%, инозитолфосфаты – от 30 до 60%, небольшие количества сахарофосфатов, глицерофосфатов, фосфопротеинов, нуклеотидных коферментов, а также соединений фосфатов с аминокислотами) и специфические (гумусообразования). В результате множества физико-химических изменений (сорбции, химического гидролиза, хелатообразования, окислительно-восстановительных реакций, ферментативных преобразований) значительная часть органических фосфорсодержащих соединений переходит в потенциально доступные минеральные формы, обладающие высокой подвижностью.

Фосфорные удобрения . Естественные источники пополнения запасов доступного для растений фосфора в почвах не существуют в природе, а потребность культур в этом элементе высока. Так, за вегетационный период растения выносят из почвы от 20 до 60 кг/га оксида фосфора (Р 2 О 5 ). Процесс перехода минеральных и органических соединений фосфора в доступные формы идет довольно медленно, поэтому, чтобы обеспечить полноценное фосфорное питание культурам и получить высокие урожаи, необходимо регулярное пополнение запасов этого элемента в почвах с помощью обогащения их фосфорными удобрениями.

В зависимости от степени растворимости в воде и доступности для культур фосфорсодержащие удобрения делят на три группы: легкодоступные для растений, фосфор в которых находится в водорастворимой форме (суперфосфат простой, суперфосфат двойной); доступные, содержащие фосфор, растворимый в слабых кислотах или в щелочном растворе (термофосфаты, преципитат, обесфторенный фосфат, томасшлак); труднодоступные, растворимые только в сильных кислотах (фосфоритная и костяная мука).

Самым распространенным из фосфорных соединений является суперфосфат. Помимо монокальцийфосфата и фосфорной кислоты он содержит также микроэлементы магний и серу. Часть доступного культурам оксида фосфора (Р 2 О 5 ) составляет в суперфосфате 14 – 20%, а общее содержание усваиваемого макроэлемента – от 88 до 98%. Как более концентрированное фосфорное удобрение применяют суперфосфат двойной, доля водорастворимого оксида фосфора в котором значительно выше – от 42 до 49%. Еще одно отличие – отсутствие в двойном суперфосфате гипса. Этот препарат превосходит суперфосфат простой по эффективности благодаря меньшему расходу и более мощному воздействию. Но для культур, положительно реагирующих на гипсовые добавки, предпочтительнее использовать простой суперфосфат. Оба вида удобрений могут применяться для любых культур как самостоятельно, так и в составе питательных смесей, без каких-либо ограничений по типу почв. После внесения в почву они требуют немедленной заделки, так как отличаются высокой скоростью перехода в труднодоступные формы.

Очень популярны у аграриев сложные фосфорсодержащие удобрения – аммофос, диаммофос, азофоска (NPK), нитроаммофоска, нитрофос, карбоаммофос. Аммофос состоит из легкодоступных для культур форм фосфора и азота, не содержит хлора и нитратов. Фосфор, находящийся в нем в виде фосфата аммония, обладает высокой подвижностью в почвах и легко проникает в более глубокие горизонты. Применяют как в качестве основного удобрения, так и для подкормок. Диаммофос – вариант с более высокой концентрацией. Он способен снижать кислотность почвы и повышать ее щелочную реакцию. Как и большинство фосфорных удобрений, диаммофос можно применять в комплексе с органическими компонентами (навоз, птичий помет, перегной и пр.).

В качестве источника фосфора используются также жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), представляющие собой суспензии или водные растворы. Они обладают высокой технологической и агроэкономической эффективностью. Благодаря легкости в применении и незначительности влияния погодного фактора, отсутствию токсичных и взрывоопасных качеств, высокой степени доступности для культур, возможности применения как для корневой, так и для листовой подкормки, а также совместимости их с различными микроэлементами, пестицидами, стимуляторами роста, что позволяет одновременно обрабатывать культуры комбинированными смесями, эти удобрения становятся все более востребованы в сельскохозяйственном производстве.

Следствием проявления дефицита фосфора на озимых является медленное образование вторичной корневой системы, что сдерживает растения в росте и не позволяет им реализовать свой генетический потенциал в обеспечении соответствующего уровня урожая. Чаще всего это явление связано с низкими температурами почвы во время весеннего возобновления вегетации. Усвоение фосфора растениями из почвы на ранних этапах роста связано с определенными трудностями, которые обусловлены слабым развитием корневой системы и особенностью поведения этого элемента в почве. Общеизвестно, что усвоение ортофосфатов корневой системой из почвы требует температур на уровне + 14 ° С и выше.

Выходом из этой ситуации считалось внесение фосфора по листу. Но внекорневая подкормка классическими удобрениями с фосфором в виде ортофосфатов часто не приносит ожидаемого эффекта. Это связано с медленным проникновением в растение через листовую поверхность и медленным усвоением этой формы фосфора растением. Согласно научным данным, фосфор в фосфатной форме при внесении через листовую поверхность усваивается только в количестве до 20% от внесенного в течение 5 суток. На сегодня наиболее эффективным решением является использование удобрений, содержащих фосфор в фосфитний форме! Кардинальное отличие этих удобрений по сравнению с теми, которые содержат фосфор в форме фосфатов, заключается в скорости проникновения фосфора в растение и достаточно низкими температурами его усвоения. Это дает возможность применять фосфиты уже при температурах 5 - 7 ° С.

Одно из последних достижений агрохимии – создание органо-минеральных комплексов на основе синтетических органических кислот. Такие микроудобрения называют хелатами. Они отличаются высокой степенью усваиваемости растениями. Предпосевная обработка семян хелатным препаратом, в составе которого находится фосфор, позволяет избежать дефицита этого макроэлемента в первый период жизни растения. Значительное снижение поступления фосфора в растения при низких температурах вызывает его дефицит в культурах. В этом случае эффективным будет использование фосфорсодержащих хелатных удобрений в качестве внекорневой подкормки. Их применение позволит избежать негативных последствий недостатка элемента и сохранить будущий урожай.