Какие вещества необходимы для питания растений. Роль химических элементов в жизни растений и вынос их с урожаем

Любое растение - это настоящий живой организм, и для того, чтобы его развитие шло полноценно, требуются жизненно важные условия: свет, воздух, влага и питание.

Все они равнозначны и недостаток одного пагубно сказывается на общем состоянии. В этой статье мы поговорим о такой важной составляющей в жизни растений, как минеральное питание.

Особенности процесса питания

Являющаяся основным источником энергии, без которой угасают все жизненные процессы, пища необходима каждому организму. Следовательно, питание - не просто важное, а одно из основных условий для качественного роста растения, и они добывают пищу, пуская в ход все надземные части и корневую систему. Посредством корней они извлекают из грунта воду и нужные минеральные соли, пополняющие необходимый запас веществ, осуществляя почвенное или минеральное питание растений.

Существенная роль в этом процессе отведена корневым волоскам, поэтому подобное питание носит еще одно название - корневое. С помощью этих нитевидных волосков растение вытягивает из земли водные растворы самых разных химических элементов.

Работают они по принципу насоса и располагаются на корне в зоне всасывания. Растворы солей, поступающие в ткани волоска, перемещаются в проводящие клетки — трахеиды и сосуды. По ним вещества попадают в проводные далее по стеблям распространяются по всем надземным частям.

Элементы минерального питания растений

Итак, пищей для представителей растительного царства служат вещества, получаемые из почвы. Питание растений минеральное или почвенное - это единство разных процессов: от поглощения и продвижения до усвоения элементов, находящихся в почве в виде минеральных солей.

Исследования золы, оставшейся от растений, показали, как много в ней остается химических элементов и количество их в разных частях и разных представителях флоры не одинаково. Это является свидетельством того, что химические элементы поглощаются и скапливаются в растениях. Подобные опыты привели к следующим выводам: жизненно важными признаны элементы, находящиеся во всех растениях - фосфор, кальций, калий, сера, железо, магний, а также микроэлементы, представленные цинком, медью, бором, марганцем и др.

Несмотря на разное количество этих веществ, имеются они в любом растении, и замена одним элементом другого невозможна ни при каких условиях. Уровень наличия минеральных веществ в почве очень важен, поскольку от этого зависит урожайность сельскохозяйственных культур и декоративность цветущих. В разных почвах различна и степень насыщенности почвы нужными веществами. К примеру, в умеренных широтах России отмечается существенная нехватка азота и фосфора, иногда калия, поэтому обязательным является внесение удобрений - азотных и калийно-фосфорных. Каждому элементу отведена своя роль в жизни растительного организма.

Правильное питание растений (минеральное) стимулирует качественное развитие, которое осуществляется лишь тогда, когда все необходимые вещества в нужном количестве имеются в почве. Если наблюдается нехватка или излишек некоторых из них, растения реагируют изменением окраски листвы. Поэтому одним из важных условий агротехники сельскохозяйственных культур являются разработанные нормы внесения подкормок и удобрений. Отметим, что многие растения лучше недокормить, чем перекормить. Например, для всех ягодных садовых культур и их дикорастущих форм губителен именно избыток питания. Узнаем, как разные вещества взаимодействуют с и на что каждое из них влияет.

Азот

Один из самых необходимых для роста растения элементов - азот. Он присутствует в составе белков и аминокислот. Дефицит азота проявляется в изменении окраски листьев: на первых порах лист мельчает и краснеет. Существенная нехватка вызывает нездоровый желто-зеленый цвет или бронзово-красный налет. Первыми поражаются более старые листья снизу на побегах, затем по всему стеблю. При продолжающемся дефиците прекращается рост ветвей и завязывание плодов.

Излишнее соединениями ведет к повышенному содержанию азота в почве. При этом наблюдают бурный рост побегов и интенсивное наращивание зеленой массы, что не дает возможности растению заложить цветковые почки. В результате продуктивность растения заметно снижается. Вот почему так важно сбалансированное минеральное почвенное питание растений.

Фосфор

Не менее важен в растительной жизнедеятельности и этот элемент. Он является составляющей частью нуклеиновых кислот, соединение которых с белками образуют нуклеопротеиды, входящие в состав ядра клетки. Фосфор концентрируется в тканях растений, их цветках и семенах. Во многом способность деревьев противостоять природным катаклизмам зависит от наличия фосфора. Он отвечает за морозоустойчивость и комфортное проведение зимовки. Дефицит элемента проявляется в замедлении деления клеток, прекращении роста растения и развития корневой системы, листва приобретает лилово-красный оттенок. Усугубление ситуации грозит растению гибелью.

Калий

В минеральные вещества для питания растений входит калий. Он необходим в наибольших количествах, поскольку стимулирует процесс всасывания, биосинтеза и транспортировки жизненно важных элементов во все части растения.

Нормальное обеспечение калием повышает сопротивляемость растительного организма, стимулирует защитные механизмы, засухо- и холодоустойчивость. Цветение и плодообразование с достаточным обеспечением калием более эффективно: цветы и плоды значительно крупнее и ярче окрашены.

При нехватке элемента рост существенно замедляется, а сильный дефицит приводит к истончению и ломкости стеблей, изменению окраски листьев на лилово-бронзовую. Затем листья сохнут и разрушаются.

Кальций

Нормальное почвенное питание растений (минеральное) невозможно без кальция, который присутствует практически во всех клетках растительного организма, стабилизируя их функциональность. Особенно значим этот элемент для качественного роста и работы корневой системы. Недостаток кальция сопровождается задержкой роста корней и неэффективным формированием корневой системы. Проявляется недостаток кальция в покраснении кромки верхних листьев на молодых побегах. Усиливающийся дефицит добавит пурпурной окраски на всей площади листа. Если кальций так и не поступит в растение, то листья у побегов текущего года засыхают вместе с верхушками.

Магний

Процесс минерального питания растений при нормальном развитии невозможен без магния. Входя в состав хлорофилла, он является обязательным элементом процесса фотосинтеза.

Активизируя ферменты, принимающие участие в обмене веществ, магний стимулирует закладку ростовых почек, прорастание семян и другую репродуктивную деятельность.

Признаки нехватки магния - появление красноватого оттенка в основании листьев, распространяющегося вдоль центрального проводника и занимающего до двух третей листовой пластины. Сильный дефицит магния приводит к омертвению листа, снижению продуктивности растения и его декоративности.

Железо

Отвечающий за нормальное дыхание растений, этот элемент незаменим в окислительно-восстановительных процессах, поскольку именно он является акцептором молекул кислорода и синтезирует вещества-предшественники хлорофилла. При дефиците железа растение поражает светлеют и истончаются, приобретая желтовато-зеленую, а затем ярко-желтую окраску с темными ржавыми пятнами. Нарушение дыхание провоцирует замедление роста растений, значительное снижение урожайности.

Марганец

Ничуть не преувеличивая значения необходимых микроэлементов, вспомним о том, как реагируют на них растения и почва. Минеральное питание растений дополняется марганцем, обязательным для продуктивного течения процессов фотосинтеза, а также синтеза белков и др. Нехватка марганца проявляется в слабой молодой поросли, а сильный дефицит делает ее нежизнеспособной - листья на стеблях желтеют, верхушки побегов засыхают.

Цинк

Этот микроэлемент - активный участник в процессе образования ауксина и катализатор роста растения. Являясь обязательным компонентом хлоропластов, цинк присутствует при фотохимическом расщеплении воды.

Он необходим при оплодотворении и развитии яйцеклетки. Дефицит цинка становится заметным в конце и во время отдыха - листья приобретают лимонный оттенок.

Медь

Питание растений минеральное или корневое будет неполным без этого микроэлемента. Входящая в состав целого ряда ферментов, медь активизирует такие важные процессы, как дыхание растения, белковый и углеводный обмены. Производные меди - обязательные компоненты фотосинтеза. Недостаток этого элемента проявляется засыханием верхушечных побегов.

Бор

Стимулирующий синтез аминокислот, углеводов и белков, бор присутствует во многих ферментах, регулирующих обмен. Признаком острой нехватки бора является появление пестрых пятен на молодых стеблях и проявляющийся синеватый оттенок листьев у основания побегов. Дальнейший дефицит элемента приводит к разрушению листвы и гибели молодой поросли. Цветение получается слабое и непродуктивное - плоды не завязываются.

Мы перечислили основные химические элементы, необходимые для нормального развития, качественного цветения и плодоношения. Все они, правильно сбалансированные, составляют качественное минеральное питание растений. И значение воды также переоценить сложно, ведь все вещества из почвы поступают в растворенном виде.

Если вы не сугубо городской житель, а имеете либо собственный дом, либо дачу, то вам придется постоянно сталкиваться с потребностью обработки древесины. В небольших объемах можно обойтись и ручным столярным инструментом, но если вам приходится работать с деревом часто, тем более, если вы решили заняться строительством, то тут не обойтись без деревообрабатывающего станка. Читать полностью »

Если лето, а вслед за ним и осень, выдались засушливыми, без достаточного количества осадков, предзимний полив плодовых деревьев в саду повсеместно необходим. Его время - период листопада, в октябре, пока нет устойчивых морозов. Такой полив еще называют влагозарядным.

Поздний осенний полив имеет большое значение для благополучной перезимовки деревьев. Увлажненная почва промерзает меньше, значит, меньше опасность замерзания корневой системы. Опасно также и иссушение древесины, что отрицательно сказывается на облиственности веток, формировании плодовых почек и, в конечном счете, на урожайности будущего года. Читать полностью »

В октябре самая пора подготовить место для подзимнего посева хладостойких овощей. Почву после глубокой копки разрыхляют, заправляют удобрениями (перегной, компост, зола). Формируют грядки, потому что на рыхлых грядках почва весной быстрее прогревается и подсыхает. Нарезают бороздки. Удобно это делать ребром неширокой доски с закругленными краями. Читать полностью »

Лилии – цветы многолетние, однако выращивать постоянно на одном месте их тоже нельзя. Кусты со временем загущаются, цветки мельчают и вырождаются. Поэтому их нужно через некоторое время рассаживать и желательно на новым месте.

А когда же лучше пересаживать лилии? Здесь многое зависит от сорта - дело в том, что лилии цветут в разное время. Но общий принцип такой: должно пройти не меньше 1 месяца после цветения. Сначала луковицы бывают сильно истощены, теряют массу, становятся рыхлыми. Читать полностью »

Из всех местных корнеплодов морковь - самая нежная и при хранении требует особых забот. Как сохранить морковь до весны? В зависимости от ваших возможностей выберите один из следующих способов. В любом случае с закладкой ее на зимовку не следует медлить - извлеченные из земли корнеплоды легко теряют влагу. Срезав ботву так, чтобы не травмировать головку корнеплода, но и не оставляя зелени, морковь перебирают, отбрасывают треснувшие, подмороженные или поврежденные. Затем укладывают рядами в ящик и пересыпают каждый ряд чистым речным песком, влажность которого не превышает 25 процентов Читать полностью »

Кто еще не управился навести порядок в огуречных парниках и теплицах, необходимо это сделать до наступления устойчивых морозов. Поскольку возбудители большинства болезней огурцов сохраняются на ботве, корнях, семенах, все остатки засохших растений непременно сжечь. Кстати, закладывать в компост зеленый огуречник можно только в том случае, если растения были здоровы, без грибковых и бактериозных поражений Корни тоже следует извлечь из земли, подсушить и уничтожить огнем.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Следующее:

Растения способны поглощать из окружающей среды в больших или меньших количествах практически все элементы периодической системы. Между тем для нормального жизненного цикла растительного организма необходима лишь опреде­ленная группа основных питательных элементов, функции ко­торых в растении не могут быть заменены другими химическими элементами. В эту группу входят следующие 19 элементов:

				Молибден
Кислород
		Марганец
				(Кремний)
				(Кобальт)

Среди этих основных питательных элементов лишь 16 являются собственно минеральными, так как С, Н и О посту­пают в растения преимущественно в виде СО 2 , О 2 и Н 2 О. Эле­менты Na, Si и Со приведены в скобках, поскольку их необхо­димость для всех высших растений пока не установлена. Натрий поглощается в относительно высоких количествах не­которыми видами сем. Chenopodiaceae (маревых}, в частности свеклой, а также видами, адаптированными к условиям засоле­ния, и в этом случае является необходимым. То же справедли­во для кремния, который в особенно больших количествах встречается в соломине злаковых, для риса он является необхо­димым элементом.

Первые четыре элемента - С, Н. О, N - называют органо­ генами. Углерод в среднем составляет 45% сухой массы тка­ней, кислород - 42, водород - 6,5 и азот - 1.5. а все вме­сте - 95%. Оставшиеся 5% приходятся на зольные вещества: Р, S, К, Са, Мg, Ре, А1, Si, Na и др. О минеральном составе растений обычно судят но анализу золы, остающейся после сжигания органического вещества растений. Содержание мине­ральных элементов (или их окислов) в растении выражают, как правило, в процентах по отношению к массе сухого вещества или в процентах к массе золы. Перечисленные выше вещества золы относятся к макроэлементам.

Элементы, которые присутствуют в тканях в концентрациях 0,001 % и ниже от сухой массы тканей, называют микроэлемен­ тами. Некоторые из них играют важную роль в обмене ве­ществ (Мg, Сu, Zn, Со, Мо, В, С1).

Содержание того или другого элемента в тканях растений непостоянно и может сильно изменяться под влиянием факто­ров внешней среды. Например. Аl, Ni, F и другие могут нака­пливаться в растениях до токсическою уровня. Среди высших растений встречаются виды, резко различающиеся по содержанию в тканях такпх элементов, как Na, о чем уже говорилось, и Са, в связи с чем выделяют группы расстении натриефилов, кальциефилов (большинство бобовых, в том числе фасоль, бобы, клевер), кальциефобов (люпин, белоус, щавелек и др.). Эти видовые особенности обусловлены характером почв в ме­стах происхождения и обитания видов, определенной генетиче­ски закрепленной ролью, которую укачанные элементы играют в обмене веществ растений.

Наиболее богаты минеральными элементами листья, у ко­торых зола может составлять от 2 до 15% от массы сухого ве­щества. Минимальное содержание золы (0.4-1%) обнаружено в стволах древесных.

Азот . Для растений азот - дефицитный элемент, Если неко­торые микроорганизмы способны усваивать атмосферный азот, то растениямогут использовать лишь азот минеральный, а животные - только азот органическою происхождения, да и то не любой. Например, мочевина животным организмом не­посредственно неусваивается. В то время как животные отно­сятся к азоту довольно расточительно, выделяя мочевую кислоту. мочевину и др. азотсодержащие вещества, растения почти не выделяют азотистые соединения как про­дукты отброса и там где то возможно, азотистые соединения заменены на безазотистые вещества. Например, у растений в состав полиеахаридов клеточных оболочек не входят гекеозамины характерные для мукополисахаридов животных и хитина членистоногих и грибов.

При недостатке азота в среде обитания тормозит­ся рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность. Одновре­менно уменьшается ветвление корней, но соотношение массы корней и надземной части может увеличиваться. Одно из ран­них проявлений азотного дефицит - бледно-зеленая окраска листьев, вызванная ослаблением синтеза хлорофилла. Длитель­ное азотное голодание ведет к гидролизу белков и разрушению хлорофилла прежде всею в нижних, более старых листьях и от­току растворимых соединений азота к более молодым листьям и почкам роста. Вследствие разрушения хлорофилла окраска нижних листьев в зависимости от вида растения приобретает желто-оранжевые или красные тона, а при сильно выражен­ном азотном дефиците возможно появление некрозов, высыха­ние и отмирание тканей. Азотное голодание приводит к сокра­щению периода вегетативного роста и более раннему созрева­нию семян.

Фосфор , как и азот, - важнейший элемент питания расте­ний. Он поглощается ими в виде высшего окисла РО 4 ~ и не изменяется, включаясь в органические соединения. В раститель­ных тканях копнет рация фосфора составляет 0,2-1,3% от сухой массы растенияЗапасы фосфора в пахотном слое почвы относительно невелики, порядка 2,3-4,4 т/га (в пересчете на Р 2 О 5). Из этого количества 2 /з приходится на минеральные соли ортофосфорной кислоты (Н 3 РО 4), а "/з ~~ на органические соединения, со­держащие фосфор (органические остатки, гумус, фитат и др.). Фитаты составляют до половины органического фосфо­ра почвы. Большая часть фосфорных соединений слабо раство­рима в почвенном растворе. Это, с одной стороны, снижает потери фосфора из почвы за счет вымывания, но, с другой, -ограничивает возможности использования его растениями.Основной природный источник поступления фосфора в пахотный слой - выветривание почвообразующей породы, где он содержится главным образом в виде апатитов ЗСа 3 (РО 4)2 СаР 2 и др. Трех замещенные фосфорные соли каль­ция и магния и соли полуторных оксидов железа и алюми­ния (FеРО 4 . А1РО 4 в кислых почвах) слаборастворимы и малодоступны для растений. Двух замешенные и особенно однозамещенные соли кальция и магния, тем более соли одно­валентных катионов и свободная ортофосфорная кислота раст­воримы в воде и используются растениями как главный ис­точник фосфора в почвенном растворе.

Сера входит в число основных питательных элементов, необходимых для жизни растения. Она поступает в них глав­ным образом в виде сульфата. Ее содержание в расти­тельных тканях относительно невелико и составляет в,2- 1,0% в расчете на сухую массу. Потребность в сере высока у растений, богатых белками, например у бобовых (люцерна, клевер), но особенно сильно она выражена у представите­лей семейства крестоцветных, которые в больших количествах синтезируют масла.

Недостаточное снабжение растений серой тормозит синтез серосодержащих аминокислот и белков, снижает фотосинтез и скорость роста растений, особенно надземной части. В острых случаях нарушается формирование хлоропласте» и возможен их распад. Симптомы дефицита серы побледнение и пожелтение листьев - похожи на признаки не­достатка азота, но сначала появляются у самых молодых лис и, ев. Это показывает, что отток серы из более старых листьев не может компенсировать недостаточное снабжение растений серой через корпи.

Калий - один из самых необходимых элементов минерального питания растений о содержание в тканях составляет среднем 0,5-1.2% в расчете на сухую массу. Долгое время основным источников получения калия слу­жила зола, что нашло отражение в названии элемента (происходит от слова - тигельная зола). Содержа­ние калия в клетке в 100-1000 раз превышает его уровень во внешней среде. Его гораздо больше в тканях, чем других катионов.

Запасы калия в почве больше содержания фосфора в 8 - 40 раз, а азота - в 5 - 50 раз. В почве калий может на­ходиться в следующих формах: в составе кристаллической решетки минералов, в обменном и необменном состоянии в коллоидных частицах, в составе пожнивных остатков и микроорганизмах, в виде минеральных солей почвенного раствора.

Наилучшим источником питания являются растворимые соли калия (0,5 - 2% от валовых запасов в почве). По мере потребления подвижных форм калия запасы его в почве могут восполняться за счет обменных форм, а при уменьшении последних - за счет необменных, фиксированных форм калия. Попеременное подсушивание и увлажнение почвы, а также дея­тельность корневой системы растений и микроорганизмов способствуют переходу калия в доступные формы.

В растениях калий в наибольшем количестве сосредоточен в молодых, растущих тканях, характеризующихся высоким уровнем обмена веществ: меристемах, камбии, молодых листьях, побегах, почках. В клетках калий присутствует в основном в ионной форме, он не входит в состав орга­нических соединений, имеет высокую подвижность и поэтому легко регулируется. Передвижению калия из старых в молодые листья способствует натрий, который может заме­щать его в тканях растений, прекративших рост.

В растительных клетках около 80% калия содержится в вакуолях. Он составляет основную часть катионов клеточ­ного сока. Поэтому калий может вымываться из расте­ний дождями, особенно из старых листьев. Небольшая часть этого катиона (около 1 %) прочно связана с белками мито­хондрий и хлоропластов. Калий стабилизирует структуру этих органелл. При калиевом голодании нарушается ламеллярно транулярное строение хлоропластов и дезорганизуются мем­бранные структуры митохондрий. До 20% калия клетки адсор­бируется на коллоидах цитоплазмы. На свету прочность связи калия с коллоидами выше, чем в темноте. В ночное время мо­жет наблюдаться даже выделение калия через корневую систе­му растений.

Калий служит основным прогивоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анио­нов. Именно присутствие калия в значительной степени оп­ределяет коллоидно-химические свойства цитоплазмы, что существенно влияет практически на все процессы в клетке. Калий способствует поддержанию состояния гидратации кол­лоидов цитоплазмы, регулируя ее водоудерживаюшую спо­собность. Увеличение гидратации белков и водоудерживающей способности цитоплазмы повышает устойчивость растений к засухе и морозам.

Кальций . Общее содержание кальция у разных видов растений со­ставляет 5 - 30 мг на 1 г сухой массы. Рас гения по отноше­нию к кальцию деляг на три группы: калъциефилы, калъцие фобы и нейтральные виды. Много кальция содержат бобовые, гречиха, подсолнечник, картофель, капуста, конопля, гораздо меньше - зерновые, лен, сахарная свекла. В тканях двудоль­ных растений этого элемента, как правило, больше, чем у однодольных.

Кальций накапливается в старых органах и тканях. Это связано с тем, что транспорт его осуществляется по ксиле­ме и реутилизация затруднена. При старении клеток или сни­жении их физиологической активности кальций из цитоплазмы перемещается в вакуоль и откладывается в виде нераствори­мых солей щавелевой, лимонной и других кислот. Образую­щиеся кристаллические включения затрудняют подвижность и возможность повторного использования этого кат Кальций выполняет многообразные функции в обмене ве­ществ клеток и организма в целом. Они связаны с его влиянием на структуру мембран, ионные потоки через них и биоэлектрические явления, на перестройки цитоскелета, процессы поляризации клеток и тканей и др. Кальций активирует ряд ферментных систем клетки: дегидрогеназы (глутаматдегидрогеназа, малатдетидрогеназа, глюкозо-6-фосфагдегидрогеназа. зависимая изоцитратдегидрогеназа), амилазу, аденилат- и аргининкиназы, липазы, фосфатазы. При этом кальций может способствовать агре­гации субъединиц белка, служить мостиком между ферментом и субстратом, влиять на состояние аллостерического центра фермента. Избыток кальция в ионной форме угнетает окис­лительное фосфорилирование и фотофосфорилирование иона.

От недостатка кальция в первую очередь стра­дают молодые меристематические ткани и корневая система. У делящихся клеток не образуются новые клеточные стенки и в результате возникают многоядерные клетки, характерные для меристем с дефицитом кальция. Прекращается образо­вание боковых корней и корневых волосков, замедляется рост корней. Недостаток кальция приводит к набуханию пектиновых веществ, что вызывает клеточных сте­нок и разрушение клеток. В результате корни, листья, отдель­ные участки стебля зашивают и отмирают. Кончики и края листьев вначале белею 1. а затем чернеют, листовые пластинки и скручиваются. На плодах, в запасающих и сосудистых тканях некротические участки.

Магний. По содержанию в растениях магний занимает четвертое место после калия, азота и кальция. У высших растений среднее его содержание в расчетена сухую массу 0.02 - 3.1% у водорослей 3,0 - 3,5%. Особенно мною его в растениях короткого дня - кукурузе, просе, сорго, конопле, а также в картофеле, свекле, табаке и бобовых. 1 кг свежих листьев содержит 300-800 мг магния, из них 30-80 мг (т. е. 1/ 10 часть) входит в состав хлорофилла. Особенно много магния в молодых клетках и растущих тканях, а также в генера­тивных органах и запасающих тканях. В зерновках магний накапливается в зародыше, где его уровень в несколько раз превышает содержание в эндосперме и кожуре (для кукурузы соответственно 1,6, 0,04 и 0,19% на сухую массу).

Действие магния на другие участки обмена веществ чаще всего связано с его способностью регулировать работу ферментов и значение его для ряда ферментов уникально. Недостаток магния приводит к уменьшению содержания фосфора в растениях, даже если фосфаты в достаточных количествах имеются в питательном субстрате, тем более, что транспортируется фосфор по растению в основном в орга­нической форме. Поэтому дефицит магния будет тормозить образование фосфорорганических соединений и соответствен­но распределение фосфора в растительном организме. При недостатке маг­ния нарушается формирование пластид: матрикс хлоропластов просветляется, граны слипаются. Ламеллы стромы разры­ваются и не образуют единой структуры, вместо них появ­ляется много везикул. При магниевом голодании между зе­леными жилками появляются пятна и полосы светло-зеле­ного, а затем желтого цвета. Края листовых пластинок при­обретают желтый, оранжевый, красный или темно-красный цвет, и такая «мраморная» окраска листьев наряду хлоро­зом служит характерным признаком нехватки магния. На более поздних стадиях магниевого голодания светло-желтые и бело­ватые полоски отмечаются и на молодых листьях, свидетель­ствуя о разрушении в них хлоропласте», а затем и каротиноидов, причем зоны листа, прилежащие к сосудам, дольше остаются зелеными. Впоследствии развиваются хлороз и нек­роз, затрагивая в первую очередь верхушки листьев.

Железо . Среднее содержание железа в растениях составляет 0,02-0,08%. В составе соединений, содержащих гем (все цитохромы, каталаза. и в негемовой форме железо принимает участие в функционировании ос­новных редокс-систем фотосинтеза и дыхания. Вместе с молиб­деном железо участвует в восстановлении нитратов и фик­сации молекулярного азота клубеньковыми бактериями, входя в состав нитратредуктазы и нитрогеназы. Железо катализирует также начальные этапы синтеза хлорофилла (образование 8-аминолевулиновой кислоты и прогопорфиринов). Поэтому недостаточное поступление железа в растения в условиях переувлажнения и на карбонатных почвах приводит к снижению интенсивности дыхания и фотосинтеза и выра­жается в пожелтении листьев (хлороз) и быстром их опадении.

Кремний обнаружен у всех растений. Особенно много его в клеточных стенках. Растения, накапливающие кремний, имеют прочные стебли. Недо­статок кремния может задерживать рост злаков (куку­руза, овес, ячмень) и двудольных растений (огурцы, томаты, табак, бобы). Исключение кремния во время репродуктив­ной стадии вызывает уменьшение количества семян, при этом снижается число зрелых семян. При отсутствии в питатель­ной среде кремния нарушается ультраструктура клеточных органелл.

Алюминий также относится к макроэлементам, в которых нуждаются только некоторые растения. Предполагается, что он имеет большое значение в обмене веществ у гидрофитов. Интересно отметить, что этот катион концентрируют папо­ротники и чай. При недостатке алюминия у чай­ного листа наблюдается хлороз, однако высокие концентрации токсичны для расмений. В высоких дозах алюминий связы­вается в клетках с фосфором, что в итоге приводит к фосфор­ному голоданию растений.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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