Элементы питания и их роль в жизни растений

Элементы питания и их роль в жизни растений

Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения не могут полностью завершить цикл развития и которые не могут быть заменены другими. Все питательные элементы делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в значительных (от сотых долей до целых процентов) количествах — это углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, сера, магний и железо. К микроэлементам относят те, которые содержатся в растениях в очень незначительных ( от стотысячных до тысячных долей процента) количествах, но которые, несмотря на столь малое количество, оказывают сильное воздействие на жизненные процессы растений — это бор, медь, цинк, молибден, марганец, кобальт и др. Есть также и ультрамикроэлементы, которые содержатся в растениях еще в меньших количествах, чем микроэлементы.

Овощные и плодовые растения потребляют из почвы много азота, несколько меньше калия и фосфора, немного железа, бора, серы, кальция, магния, меди, цинка, марганца и др. При недостатке даже одного из них растения заболевают, плохо растут, дают меньший урожай, ухудшается качество плодов. О недостатке того или иного питательного элемента можно судить по внешнему виду растений.

При оценке уровня обеспеченности растений элементами питания необходимо учитывать то, что часть элементов может быть повторно использована растением, т.е. в растении происходит их перераспределение (например, отток их из листьев в плоды и корнеплоды, из старых листьев в более молодые и т. п.). К таким элементам относят азот, фосфор, калий, магний и частично серу. Но есть элементы, не способные к перераспределению — это кальций, железо, медь, бор, цинк и марганец.

Признаки дефицита многократно используемых макроэлементов проявляются прежде всего на старых листьях, а микроэлементов — на молодых листьях и побегах.

Азот — это основной питательный элемент для всех растений: без азота невозможно образование белков и многих витаминов, особенно витаминов группы В. Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального образования и роста стеблей и листьев, поэтому недостаток азота в этот период сказывается в первую очередь на росте растений: ослабляется рост боковых побегов, листья, стебли и плоды имеют меньшие размеры, а листья становятся бледно-зелеными или даже желтоватыми. При длительном остром недостатке азота бледно-зеленая окраска листьев приобретает различные тона желтого, оранжевого и красного цвета в зависимости от вида растений, листья высыхают и преждевременно опадают, что ограничивает образование плодов, снижает урожай и ухудшает его качество, при этом у плодовых культур хуже вызревают и не приобретают нормальной окраски плоды. Так как азот может использоваться повторно, его недостаток проявляется в первую очередь на нижних листьях: начинается пожелтение жилок листа, которое распространяется к его краям.

 Избыточное и особенно одностороннее азотное питание также замедляет созревание урожая: растения образуют чрезмерно много зелени в ущерб товарной части продукции, у корне- и клубнеплодов происходит израстание в ботву, у злаков развивается полегание, в корнеплодах снижается содержание сахаров, в картофеле — крахмала, а в овощных и бахчевых культурах возможно накапливание нитратов выше предельно допустимых концентраций (ПДК). При избытке азота молодые плодовые деревья бурно растут, начало плодоношения отодвигается, затягивается рост побегов и растения встречают зиму с невызревшей древесиной.

По требовательности к азоту овощные растения можно разделить на четыре группы:
первая — очень требовательные (цветная, брюссельская, краснокочанная и белокочанная поздняя капуста и ревень); вторая — требовательные (китайская и белокачанная ранняя капуста, тыква, лук-порей, сельдерей и спаржа); третья — среднетребовательные (листовая капуста, кольраби, огурцы, кочанный салат, ранняя морковь, столовая свекла, шпинат, томаты и репчатый лук); четвертая — малотребовательные (фасоль, горох, редис и лук на перо).
Обеспеченность почвы и растений азотом зависит от уровня плодородия почвы, который в первую очередь определяется по количеству перегноя (гумуса) — органического вещества почвы: чем больше в почве органического вещества, тем больше общий запас азота. Наиболее бедны азотом дерново-подзолистые почвы, особенно песчаные и супесчаные, наиболее богаты — черноземы.

Фосфор способствует повышению зимостойкости растений, ускоряет их развитие и созревание, стимулирует плодоношение, благоприятствует интенсивному нарастанию корневой системы, чем повышает их засухоустойчивость. Растения наиболее чувствительны к недостатку фосфора в самом раннем возрасте, когда их слаборазвитая корневая система плохо усваивает питательные вещества. Устранить отрицательное воздействие недостатка фосфора в этот период последующим обильным снабжением растений фосфором практически невозможно. Важную роль играет фосфор при образовании плодов. Его недостаток в этот период тормозит развитие растений и задерживает их созревание, снижает урожай и ухудшает его качество. Растения при недостатке фосфора резко замедляют рост, их листья приобретают сначала с краев, а потом по всей поверхности сизо-зеленую (серо-зеленую), пурпурную или красно-фиолетовую окраску, что проявляется на нижних листьях обычно в начальный период развития. У плодовых растений при недостатке фосфора побеги становятся пурпурными, тонкими, листья приобретают бронзовый оттенок и осенью преждевременно опадают.

Овощные культуры по требовательности к фосфору можно разделить на две группы:
первая — требовательные (все виды капусты, огурцы, тыква, ревень, сельдерей и поздняя морковь);
вторая — умеренно требовательные (все остальные культуры).

Наиболее бедны по содержанию фосфора подзолистые почвы, наиболее богаты — черноземы.

Калий играет весьма разнообразную роль в жизни растений: поддерживает необходимый водный режим в них, способствует образованию Сахаров и накоплению их в товарной части продукции, повышает морозо- и засухоустойчивость, снижает поражаемость заболеваниями. При скудном питании калием в растении происходит его перераспределение: из старых органов он переходит в более молодые, способствуя их развитию. При недостатке калия угнетается развитие плодов, бутонов и зачаточных соцветий.

 Явные признаки калийного голодания проявляются прежде всего на старых листьях: их края буреют (“краевой запал”), края и кончики листьев приобретают обожженный вид, на пластинках появляются мелкие ржавые крапинки, лист из-за неравномерного роста клеток тканей становится “гофрированным” или куполообразно закрученным; на листьях картофеля образуется характерный бронзовый налет.

Овощные культуры по потребности в калии можно разделить на две группы:
первая — сильно требовательные (картофель, все виды капусты, огурцы, тыква, сельдерей, ревень, поздняя морковь и томаты);

  вторая — умеренно требовательные (все остальные культуры).

Магний входит в состав хлорофилла, что определяет его важное значение в жизни растений: он участвует в углеводном обмене, действии ферментов и в образовании плодов. При недостаточном количестве магний усиленно передвигается из листьев в репродуктивные органы. Недостаток магния в первую очередь проявляется на листьях: между их жилками образуется хлороз, они остаются зелеными, их окраска напоминает елочку, а при остром недостатке магния отмечается “мраморность”, скручивание и пожелтение. У плодовых растений наблюдается ранний листопад, начинающийся с нижних побегов даже летом, и сильное опадение плодов.

Низкое содержание магния характерно для песчаных и супесчаных почв с повышенной кислотностью.
Внесение азотных, фосфорных и калийных удобрений, как правило, усиливает потребность растений в магнии, так как для них важно определенное соотношение между этими элементами. Для устранения этого недостатка вносят магнийсодержащие удобрения (для песчаных почв лучшим является доломит).

Кальций влияет на обмен углеводов и белковых веществ, а также на обеспечение нормальных условий развития корневой системы растений. Потребность в кальции проявляется в самые ранние сроки развития растений: отсутствие кальция подавляет мобилизацию запасных питательных веществ (крахмала, белков) и превращение их в более простые соединения, которые используются проростками, что может привести к гибели растения.

Роль кальция в растениях противоположна роли калия, поэтому оптимальному соотношению этих элементов в питательной среде придается большое значение, так как оно влияет на урожай и его качество.

   Кальций в отличие от азота, фосфора и калия не реутилизируется растениями. Признаки его недостатка проявляются прежде всего у молодых листьев: их рост тормозится, появляется хлоротичная пятнистость, затем они желтеют и преждевременно отмирают. Недостаток кальция сказывается и на состоянии корневой системы растения: замедляется рост корней, они ослизняются и загнивают.

Недостаток кальция наблюдается при выращивании культур на кислых почвах, особенно песчаных и супесчаных. При известковании в почву следует вносить достаточное для нормального роста растений количество кальция.

Сера входит в состав белков, витаминов, горчичных и чесночных масел. Больше всех других серу содержат и нуждаются в ней растения семейства крестоцветных, а также бобовые и картофель.

При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений. У плодовых культур листья и черешки становятся деревянистыми. В отличие от азотного голодания при серном голодании листья растений не опадают, хотя имеют бледную окраску.

Дефицит серы проявляется крайне редко. Недостаток ее отмечается на разных почвах, особенно на дерново-подзолистых, легких, малогумусных, а также в районах с большим количеством осадков, удаленных от промышленных центров. Это связано с тем, что значительное количество серы поступает из атмосферы с дождем и снегом за счет выбросов промышленных предприятий. Кроме того, при внесении ряда минеральных удобрений (например, простого суперфосфата или сульфата аммония) в почву поступает значительное количество серы, вполне достаточное для нормального роста и развития растений.

Железо в растениях содержится в незначительных количествах. Физиологическая роль железа заключается в том, что оно входит в состав ферментов, а также участвует в синтезе хлорофилла, в дыхании и в обмене веществ. При недостатке железа в листьях растений нарушается образование хлорофилла, в результате чего у различных сельскохозяйственных культур, и особенно у плодовых деревьев, развивается хлороз листьев, который проявляется в первую очередь на молодых верхних листьях и побегах (листья теряют зеленую окраску, бледнеют и преждевременно опадают). Кроме того, в растениях задерживается синтез ростовых веществ — ауксинов.

Дефицит железа чаще всего наблюдается на карбонатных почвах и на почвах с высоким содержанием усвояемых фосфатов, которые способствуют переводу железа в малодоступное для растений состояние. Дефицит железа ликвидируют применением железного купороса в виде некорневых подкормок.

Бор необходим растениям в течение всего периода вегетации, причем больше всего в нем нуждаются двудольные растения. Бор способствует усилению роста пыльцевых трубок и прорастанию пыльцы, увеличению количества цветков и плодов, а его отсутствие нарушает процесс созревания семян. Бор положительно влияет на устойчивость растений к грибковым, бактериозным и вирусным заболеваниям.

В организме растений бор регулирует количество фитогормонов — ауксинов и фенолов, управляет общим линейным ростом и развитием тканей. При недостатке бора нарушается синтез, превращение и передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов, оплодотворение (стерильность пыльцы) и плодоношение растений.

Чувствительны к наличию бора в питательной среде корнеплоды, подсолнечник, бобовые культуры, лен, картофель и овощные культуры.

Бор не утилизируется в растениях, и при его недостатке прежде всего страдают молодые растущие органы: происходит отмирание точек роста. Так, у столовой (кормовой, сахарной) свеклы дефицит бора вызывает болезнь “гниль сердечка” и дуплистость корнеплода, у картофеля — сильное поражение паршой, у цветной капусты — “коричневую гниль”.

У плодовых культур дефицит бора выражается в измельчении верхних листьев, их скручивании и опадании, а при резком дефиците и в развитии “суховершинности”, в появлении на плодах (внутри и снаружи) водянистых язв, которые затем буреют и опробковевают, причем плоды приобретают характерный горьковатый привкус.

Недостаток бора чаще всего проявляется на известкованных, особенно на переизвесткованных, дерново-подзолистых, дерново-глеевых и серых лесных почвах, на заболоченных почвах и на почвах легкого гранулометрического состава, а также на освоенных торфяниках. Хорошая обеспеченность растений фосфором и кальцием повышает их требовательность к наличию бора. В засушливые годы дефицит бора возрастает, так как при недостатке влаги доступность бора для растений снижается.

Индикатором недостатка бора в почве может служить подсолнечник, у которого отмечаются побурение верхушки и прекращение роста молодых листьев. Большие дозы бора вызывают у растений общий токсикоз, при этом бор накапливается в листьях, вызывая своеобразный ожог нижних листьев, т. е. появление краевого некроза, их пожелтение, отмирание и опадание.

Марганец необходим всем растениям: он способствует увеличению содержания хлорофилла в листьях, синтезу аскорбиновой кислоты (витамина С) и Сахаров, улучшает отток Сахаров из листьев в запасающие органы и плоды, регулирует водный режим, повышает устойчивость к неблагоприятным факторам, влияет на плодоношение и способствует ускорению их развития.

Особенно требовательны к наличию марганца в почве (в доступной форме) свекла и другие корнеплоды, картофель, злаковые, а также яблоня, черешня, груша, вишня и малина. При недостатке марганца в растениях нарушается соотношение элементов минерального питания в питательном балансе. Характерным симптомом такого нарушения является точечный хлороз листьев (на них между жилками появляются мелкие желтые пятна, а затем пораженные участки отмирают), у злаков появляется “серая пятнистость”, у столовой, сахарной и кормовой свеклы и шпината — “пятнистая желтуха”, у гороха — “болотная пятнистость” (коричневые и черные пятна на семенах), у плодовых культур — хлороз старых листьев, особенно сильный у груши и вишни. При остром недостатке марганца у гороха, томатов, редиса, капусты и ряда других культур возможно полное отсутствие плодоношения.

Недостаток марганца для растений отмечается на серых лесных, солонцеватых и каштановых почвах и на слабовыщелоченных черноземах, а также на переизвесткованных почвах с рН от 6 до 8. На кислых и сильнокислых переувлажненных почвах возможно токсичное воздействие избыточного количества марганца на растения, в том числе и при внесении чрезмерного количества навоза (он содержит довольно много марганца) — так называемое “выгорание посевов”.

Медь играет специфическую роль в жизни растений: регулирует фотосинтез и концентрацию образующихся в растении ингибиторов роста, водный обмен и перераспределение углеводов, входит в состав ферментов, повышает устойчивость к полеганию и способствует их морозо-, жаро- и засухоустойчивости.

Недостаток меди вызывает у растений задержку роста и цветения, хлороз листьев, потерю упругости клеток (турго-ра) и увядание растений. При остром дефиците меди у зла-ковкх растений отмечаются побеление кончиков листьев, недоразвитие колоса (так называемая “болезнь обработки” или “белая чума”), излишняя кустистость (особенно у овса, ячменя, свеклы, лука и бобовых), у плодовых культур — “суховершинность” и несвойственный в этот период рост боковых побегов.

Дефицит меди проявляется в большей мере на песчаных и дерново-подзолистых почвах, освоенных торфяниках, мелиорированных почвах болот, карбонатных почвах Прибалтики и на переизвесткованных почвах. Доступность меди для растений на дерново-подзолистых кислых почвах выше, чем на почвах с нейтральной и щелочной реакцией среды. Известкование почв увеличивает поглощение меди почвенными частицами и снижает ее доступность для растений.

Цинк необходим всем культурам, особенно плодовым. Как и другие микроэлементы, цинк играет важную роль в белковом, углеводном и фосфорном обмене, в биосинтезе витаминов и ростовых веществ (ауксинов), а при резкой смене температур повышает жаро- и морозоустойчивость растений.

При дефиците цинка в растениях задерживается образование сахарозы, крахмала и ауксинов, нарушается образование белков, вследствие чего в них накапливаются небелковые соединения азота и нарушается фотосинтез. Это ведет к подавлению процесса деления клеток и влечет за собой морфологические изменения листьев (деформацию и уменьшение листовой пластинки) и стеблей (задержку роста междоузлий), т.е. к торможению роста растений. У плодовых деревьев на концах ветвей образуются укороченные побеги с мелкими листьями, расположенными в виде розетки (так называемая “розетность”), а при сильном дефиците появляется “суховершинность”. У кукурузы при недостатке цинка отмечается побеление или хлороз верхних листьев, у томатов — мелколистность, скручивание листовых пластинок и черешков.

Наиболее чувствительны к недостатку цинка гречиха, хмель, свекла, картофель, клевер, кукуруза, а также яблони и груши. Недостаток цинка проявляется на кислых сильноподзолистых почвах, на черноземах, сероземах, каштановых и бурых почвах. Внесение больших доз фосфорных удобрений и зафосфачивание почв обостряет дефицит цинка.

Молибден необходим растениям в еще меньших количествах, чем бор, марганец, цинк и медь. Он преимущественно накапливается в молодых растущих органах, входит в состав ферментов, регулирующих азотный обмен в растениях, участвует в синтезе нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) и витаминов и регулирует фотосинтез и дыхание. Молибден играет специфическую роль в усвоении атмосферного азота бобовыми (это определяет особую их потребность в нем), а также овощными (капуста, редис, листовые овощи, томаты) культурами. При недостатке молибдена в растениях нарушаются многие процессы жизнедеятельности, в тканях растений накапливаются нитраты, что особенно опасно при избыточном применении азотных удобрений (включая навоз): чем выше дозы применяемых азотных удобрений, тем больше потребность растений в молибдене.

Внешние признаки дефицита молибдена для растений сходны с азотным голоданием: тормозится рост растений, листья приобретают бледно-зеленую окраску, деформируются и преждевременно отмирают. Дефицит молибдена проявляется, как правило, на кислых дерново-подзолистых, серых лесных, песчаных и супесчаных почвах, осушенных кислых торфяниках и на черноземах. Доступность молибдена для растений увеличивается при снижении кислотности почвы, при известковании, однако при рН от 7,5 до 8 его доступность вновь снижается.

 Большие дозы молибдена весьма токсичны для растений, поэтому содержание даже 1 мг молибдена в 1 кг сухой массы продукции вредно для человека и животных.
Недостаток калия испытывают растения на песчаных и супесчаных почвах.