Макроэлементы для растений

1. Главная
2. Агрономия
3. Макроэлементы для растений

Растениям для нормального роста и развития  необходимы минеральные элементы, которые они берут из почвы. В незначительном количестве растения потребляют  микроэлементы, а в большем — макроэлементы. 

Макроэлементы для растений особенно важны. Макроэлементы для растений

Кроме азота и фосфора макроэлементами, необходимыми для роста растений являются:

• сера,
• хлор,
• кремний,
• калий,
• магний,
• кальций,
• натрий.

Сера

Сера усваивается растениями в виде аниона SO₄ из солей серной кислоты. В растениях сера восстанавливается. Восстановление идет в основном в листьях, частично — в кор­нях. Для восстановления серы необходимо наличие углеводов.

В состав органических веществ сера входит в виде сульфгидрильной SH или дисульфидной группы — S — S —. Сере, входящей в состав некоторых органических соедине­ний (цистеин и глютатион), принадлежит большая роль в окис­лительно-восстановительных процессах.

Сера входит в состав всех белков и кофермента А, участвующего в процессах пре­вращения веществ. Содержится сера и в витамине В₁ чесноч­ных и горчичных маслах. Общее содержание серы в растениях составляет доли процента от сухого вещества.

Больше всего ее в семенах и листьях, меньше — в стеблях и корнях. При недостатке серы в растении желтеют жилки листа, мя­коть же его остается зеленой. На листьях появляются красные пятна отмирающих тканей. Повреждение растения начинается сверху. Круговорот серы

На рисунке представлен круговорот серы в природе, проте­кающий следующим образом. Растение усваивает серу из солей серной кислоты. В теле сера восстанавливается. После отмира­ния растений и животных происходит минерализация белков и других органических соединений, содержащих серу, с освобож­дением ее в виде сероводорода.

Последний окисляется серобак­териями до серной кислоты, которая с катионами почвы дает соли, усваиваемые растениями. В природе иногда образуется сероводород не только при разложении органических веществ, содержащих серу, но и при восстановлении сернокислых солей десульфофицирующими бактериями.

Хлор и кремний

В золе растений, (подробнее: Химический состав растений), иногда в очень больших количествах, встречаются хлор и кремний.

Согласно исследованиям, ничтожные количества хлора необходимы всем растениям. Хлор входит в состав фермента карбоксилазы. Ион хлора влияет на поступление других анионов, в частности иона РО₄. Соли, содержащие хлор, являются физиологически кислы­ми и поэтому могут способствовать мобилизации фосфорной кислоты из фосфоритов, а также участвовать в создании осмо­тического потенциала клеточного сока, (подробнее: Явление осмоса).

Кремний относят к числу микроэлементов, несмотря на то, что в растениях он иногда содержится в огромных количествах. Он обычно накапливается в оболочках клеток надземных ча­стей растения, которые от этого становятся более твердыми (осоки, злаки и хвощи).

Возможно, это задерживает проникно­вение паразитных грибков в клетки этих растений. Диатомовые водоросли (кремнеземки) имеют кремневый панцырь, для об­разования которого необходимо много кремния. Диатомовые водоросли

Калий

Калий содержится в растениях в значительных коли­чествах, большая его часть сосредоточена в молодых жизнедея­тельных органах растений, клетки которых богаты протоплаз­мой. Содержание калия в этих тканях может составлять до 50% от веса золы.

Калий оказывает большое влияние на структурное состоя­ние протоплазмы, повышает ее дисперсность и увеличивает гидратацию коллоидов. Большее количество калия содержится в растении в ионной форме, поэтому его почти полностью можно извлечь водой из тканей растения. Работы, проведенные с ра­диоактивным калием, показали, что в молодых тканях расте­ний около 30% калия находится в связанном состоянии.

Калий непрочно связывается с белками протоплазмы, занимая место в боковых цепях белковых молекул. Калия много в местах образования и накопления углеводов, в листьях, клубнях, кор­невищах и в крахмалистых семенах. Калий принимает участие в процессе фотосинтеза и в превращении углеводов, активируя ферменты, участвующие в превращении углеводов, и способ­ствует их оттоку из листа.

Он ускоряет также работу протеолитических ферментов, т. е. катализирует синтез и распад белко­вых   веществ. Находясь   в   клеточном   соке,   калий влияет на величину осмотического потенциала клетки. При недостатке его понижается устойчивость растения в засухе.

Большая роль калия, возможно, объясняется тем, что он обладает слабой радиоактивностью. В солях калия, кроме ка­лия с атомным весом 39, имеется радиоактивный изотоп калия с атомным весом 40. Известно, что слабое радиоактивное из­лучение усиливает жизненные процессы, тогда как сильное ока­зывает вредное действие.

При недостатке калия — калийном голодании — имеющийся в растении калий легко перемещается из нижних листьев в молодые растущие части, т. е. калий спо­собен к повторному использованию. Калий усваивается расте­ниями из солей КСl, КNO₃, КН₂Р0₄, К₂SO₄ и др.

При недо­статке калия кончик и края листьев приобретают желтую или желто-красную окраску. Затем засыхают участки листа между жилками. Недостаток калия

Процесс отмирания начинается с нижних листьев. При резком недостатке калия в клетках растений начинается распад белка: образуются некротические пятна.

Магний

Магний по своему значению близок к калию: при­нимает участие в превращении веществ. До 50% магния нахо­дится в ионной форме, остальное количество входит в металлорганические соединения. Известно, что магний занимает цент­ральное место в молекуле хлорофилла, (подробнее: Процесс фотосинтеза в листьях растений) где его содержится 10% от всего магния, находящегося в растении.

Магний усиливает восстановительное действие некоторых ферментов. Ему принад­лежит важная роль в активировании ферментов переноса, осу­ществляющих отщепление фосфорной кислоты от аденозинтрифосфорной и перенос ее на молекулы cахаров, аминокислоты и другие соединения.

Однако по своему действию на протоплаз­му магний отличается от калия, так как уменьшает гидратацию коллоидов и увеличивает вязкость протоплазмы. Большая часть магния находится в молодых частях растения. Магний усваивается растением из солей: МgSO₄, МgСl₂, Mg(NO₃)₂и др. Недостаток магния прежде всего проявляется на старых частях растения — нижних листьях, поскольку маг­ний способен к реутилизации.

Кальций

Кальций — один из важнейших элементов для пи­тания растения. При его недостатке наблюдается неправильное деление ядра и отмирание точки роста. Кальций влияет на плазменные коллоиды, дегидратируя их и увеличивая вязкость протоплазмы.

Способность кальция влиять на физико-химиче­ские свойства протоплазмы, ее вязкость и проницаемость — одно из важнейших его свойств. Кальций является сильным ан­тагонистом одновалентных катионов, в особенности водорода. Кроме того, задерживая поступление в клетку одних катионов, он стимулирует поглощение других. Кальций составляет основу срединных пластинок, склеивающих оболочки соседних клеток.

Он нейтрализует образовавшиеся в растениях органические кислоты. Большая часть поглощенного кальция находится в старых , частях растения в виде кристаллов щавелевокислого кальция. При осеннем опадении листьев этот кальций удаляется из рас­тения, поэтому высокая потребность в кальции свойственна главным образом зеленым растениям.

Кальций в растении ма­лоподвижен и не способен ко вторичному использованию. Кальций благоприятно влияет на структуру почвы, улучшая ее воздушный и водный режимы. При недостатке кальция в почве увеличивается подвижность и физиологическая актив­ность в ней алюминия и магния, в больших количествах отрица­тельно влияющих на растения. Это вредное действие устра­няется при внесении в почву извести.

Ионы кальция влияют на поступление в растения микроэлементов: бора, марганца и молибдена. Кальций нейтрализует вредное действие водорода на кислых почвах, устраняя токсическое действие аммонийных солей.

Из культурных растений наибольшую потребность в кальции проявляют бобовые растения как особенно чувстви­тельные к понижению рН почвы. Растения могут усваивать кальций из солей: Са(NO₃)₂, СаSO₄·2Н₂O и СаСl₂. При недо­статке кальция происходит ослизнение и отмирание корней рас­тений, выращиваемых в водных культурах. Недостаток кальция

При дальнейшем голодании отмирают молодые листья и верхушки стеблей. Рост растений прекращается.

Натрий

Натрий в золе растения может встречаться в зна­чительных количествах. Он вызывает гидратацию протоплазмы и участвует вместе с другими солями в создании осмотического потенциала клетки.

Галофиты, накапливающие большие коли­чества натрия в клеточном соке, имеют высокий осмотический потенциал и могут поглощать воду из засоленных почв. Некоторые культурные растения, например свекла, лучше растут при небольшом количестве натрия в почве.

Натрий мо­жет вытеснять калий и другие полезные катионы из почвенно-поглощающего комплекса и тем самым делать их доступ­ными для растения. Увеличе­ние же количества натрия в почве является очень вред­ным, так как нарушает баланс катионов в растениях, связан­ный с излишним поступле­нием в растение ионов натрия и вытеснением из него других катионов, не только однова­лентных, но и двухвалентных, таких, как кальций.

Антагонизм ионов

Различ­ное и даже противоположное действие одновалентных и двухвалентных катионов получило название антагонизма катионов.

Раствор любой чистой соли, даже с необходимыми растению анионом и катионом, имеет резко токсическое дейст­вие. Прибавление к раствору другой чистой соли с тем же анионом уменьшает вредное действие чистой соли; токсичность уменьшается еще больше при прибавлении третьей соли с тем же анионом.

Это явление и названо антагонизмом катионов. Его можно наблюдать по развитию корней при проращивании зерен пшеницы на растворах чистых солей. Рост корней пшеницы:

1. — на вполне уравновешенном растворе (NaCl+KCl+CaCl₂),
2. — на не вполне уравновешенном растворе (NaCl+CaCl₂),
3. — на растворе CaCl₂,
4. — на растворе NaCl.

На рисунке видно, что на растворе хлористого натрия и хло­ристого кальция у растений имеются только слабые корешки; там, где натрий уравновешен кальцием, наблюдается значи­тельно лучшее развитие корешков; еще лучшие корешки имеют растения, выращиваемые на растворе с тремя катионами.

Анта­гонистическое действие зависит от валентности вводимого катиона: чем выше валентность иона, тем в меньшей концент­рации проявляется его антагонистическое действие. Раствор, в котором не проявляется токсическое действие катионов, назы­вается уравновешенным.

Уравновешенными растворами являются морская вода, тканевые жидкости, почвенный раствор тех почв, где хорошо произрастают растения, и растворы, ре­комендуемые для водных культур.