Роль минеральных элементов в питания растений

Роль минеральных элементов определяется их участием в обмене веществ организма растений. Для самого процесса обмена важной является степень участия, как отдельного элемента, так и всех их вместе. По мнению советского биолога П.А. Генкеля, «тесно взаимодействуя друг с другом и с коллоидами протоплазмы, они обусловливают нормальный ход таких процессов, как дыхание, органический синтез и рост растения, вернее, весь ход физиологических процессов не мыслим без участия минеральных солей».

Из данных следует:

  1. Фосфор поглощается растением в форме высшего окисла, иона ортофосфорной кислоты РО4-3 . Он входит в состав нуклеиновых кислот, которые при взаимодействии с белками образуют нуклеопротеиды. Последние входят в состав ядра (в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты), ядра и протоплазмы (рибонуклеиновая кислота). Вместе с этим фосфорная кислота играет важнейшую роль в процессах дыхания и брожения, т.е. по сути участия фосфорная кислота стоит в центре всего энергетического обмена.
  2. Сера усваивается растением в виде иона SО4-2 и входит в состав соответствующих аминокислот и белков. Вместе с тем одним из важнейших моментов жизни клетки являются взаимные превращения цистеина в цистин и обратно.
  3. Калий существенно влияет на синтез полисахаридов, на обмен белков и углеводов и в целом на гидрофильность коллоидов протоплазмы через повышение их оводненности, способствует повышению содержания в растениях белкового азота. В то же время калий способствует усилению процессов фотосинтеза. Вместе с тем до 30% калия находится в растении не в ионной, а в связной белками форме, что свидетельствует о существенной роли калия в усвоении азота. При недостатке калия аммиачный азот (а это большая часть азота, образующегося при разложении органического вещества) не участвует в процессах метаболизма.
  4. Магний играет весьма важную роль в фотосинтезе (входит в состав хлорофилла) и белковом обмене. При недостатке магния организм растения испытывает трудности в усвоении углекислоты и трансформации азотсодержащих веществ. Хорошо известна роль магния в организме животных. При его недостатке повышается негативное воздействие на организм стрессовых ситуаций. Учитывая единство природы, нет сомнений в том, что именно магний определяет «психологическую» устойчивость растений при встрече развивающегося растения с условиями во внешней среде (почва, почвенный воздух, атмосфера), отличными от условий, в которых развивалось растение – родитель.
  5. Железо. При его недостатке у растений появляется болезнь – хлороз. Признаками этого являются бледно-зеленая или бледно-желтая окраска у растений. Таким образом, дефицит железа, входящего в состав хлорофилла, приводит к снижению фотосинтетической деятельности у растений, вследствие чего уменьшается способность растений усваивать СО2.
  6. Кальций определяет устойчивость скелета растений, так как его участие в пептинах обеспечивает нормальное склеивание стенок клеток друг с другом. Отсутствие кальция в почвенном растворе приводит к замедленному развитию корневой системы. Кальций определяет вязкость протоплазмы и процесс образования плазмолеммы.

В биогеоценозе все элементы, потребляемые растениями, возвращаются в почву. В агроценозе круговорот веществ неполный: часть питательных элементов, в первую очередь азот и фосфор, выносится с урожаем. Чтобы возместить потери, человек вынужден постоянно вносить в почву минеральные и органические удобрения.

Синтез растительной массы осуществляется растениями через потребление из почвы определенных минеральных веществ. Эти минеральные вещества могут быть потреблены из почвы только в одном случае – если они находятся в доступной для растений форме. Доступность этих веществ определяется не общим их содержанием в почве, а только той их частью, которая находится в почвенном растворе в растворенном состоянии. Поэтому при определении количества питательных элементов, находящихся в почвенном растворе, агрохимики определяют лишь ту часть питательных элементов, которые, на момент определения, находились в почве в виде ионов. Но способностью распадаться на ионы обладают не все химические вещества почвы, хотя в них, или в их ассоциациях находятся необходимые для растений элементы. Так, только в пахотном слое почвы, а это всего 20 см ее толщины, находится большое количество тех минеральных элементов, которые, в первую очередь, определяют нормальную жизнь растений.

Минеральные элементы через соединения упакованы» в так называемом почвенном поглощающем комплексе в неусвояемой для растений форме. Поэтому в сельском хозяйстве, как в отрасли производства, вынуждены в почву вносить минеральные удобрения, в которых те же самые питательные вещества находятся в состоянии, способном к растворению в воде. Но в целом минеральные удобрения, вследствие своей быстрой растворимости, обладают достаточно низким коэффициентом полезного действия. Так, по данным Коренькова Д.А. (Удобрения, их свойства и способы использования: Колос, 1984): «В полевых условиях усвоение азота из азотных удобрений не превышает 40% …, фосфорные удобрения в прямом действии обычно используются на 10-15%..., принято считать, что усвоение растениями калия из удобрений в год их внесения в почву составляет 50-60%.

При поступлении в почву неразложившегося органического вещества минеральные удобрения усваиваются растениями практически на 100%, а без него – всего лишь на 25-50%.

Перевод нерастворимых соединений минеральных веществ почвенного поглощающего комплекса в доступные для растений формы осуществляется микроорганизмами тем успешнее, чем больше в почву поступает неразложившегося органического вещества.

Этот факт изложен в работах ученых А.Н. Илялетдинова и М.М. Ландиной:

«А.С. Тулин провел вегетационный опыт по компостированию перепревшего навоза и свежего навоза с фосфоритной мукой с целью проверки положения выдвинутого И.П. Мамченковым (1957г.) о том, что переход фосфора фосфоритной муки в раствор при компостировании при компостировании ее с навозом объясняется реакцией между фосфоритной мукой и гуминовыми соединениями аммония. Основываясь на данных И.П. Мамченкова, можно предположить, что, чем больше гумифицирован навоз и чем больше он насыщен аммонием, тем большее количество Р2О5 фосфорита перейдет в подвижное состояние. То есть, хорошо перепревший навоз должен переводить в усвояемое состояние большее количество фосфоритной муки. Однако в вегетационных опытах с проростками ржи А.С. Тулин заметил большее поступление в растения фосфора из свежего навоза, компостировавшегося с фосфоритной мукой, чем из разложившегося… Мы повторили опыт А.С. Тулина, включив в схему анализов определение количества водорастворимых фосфатов и учет микроорганизмов (Илялетдинов, 1959). В результате исследований выяснилось, что компостирование фосфоритной муки со свежим навозом способствует образованию водорастворимых фосфатов, а смешивание с разложившимся почти не вносит изменений в создание легко усвояемой фосфорной кислоты в компосте… Отсюда следует, что накопление подвижных форм фосфорной кислоты зависит, главным образом, от наличия в субстрате свежих, неразложившихся органических остатков, способных служить энергитическим и пластическим материалом для микроорганизмов.