Роль микроэлементов в питании растений. Микроэлементы и микроудобрения

Растению для нормального развития необходимы минеральные элементы, как макроэлементы, так и микроэлементы. Очень важная роль микроэлементов в жизни растений . Не смотря на то, что они необходимы растению в очень малых ко­личествах, но они влияют на:

• физико-химическое состояние коллоидов протоплаз­мы,
• на обмен и белков, (подробнее: ),
• способствуют синтезу хлорофилла,
• входят в состав некоторых и активизируют их.

Действие микроэлементов на развитие растений

Микроэлементы могут образовывать в растениях органоминеральные комплексы, имеющие большое значение в жизни расте­ний.

Железо

Еще Вильгельм Кноп (1817-1891), немецкий агрохимик, отмечал, что в отсутствие же­леза получаются хлоротические, лишенные зеленой окраски растения. Вначале думали, что железо входит в состав хлоро­филла, но исследованиями Р. Вильштеттера (1872-1942), немецкого химика-органика, было установлено, что в состав хлорофилла входит не железо, а магний. Тем не менее железо абсолютно необходимо для образования хлоро­филла, так как синтез его катализируется ферментами, содер­жащими железо.

Роль железа не ограничивается его участием в образовании хлорофилла - оно необходимо также и бесхлорофильным ор­ганизмам. Позднейшие исследования показали, что железо вхо­дит в состав окислительно-восстановительных ферментов и играет очень большую роль в и .

Без железа отмирает точка роста стебля, опадают бутоны, уменьшаются междоузлия, разрушаются хлоропласты и отми­рают живые клетки.

Обычно в почву железо не вносят: его в ней достаточно в усвояемой форме.

На сильно известковых почвах со щелочной реакцией может не быть доступного для растения железа. В этом случае растения заболевают хлорозом: сначала бледнеют самые молодые листья, затем полностью теряют окраску, постепенно болезнь распространяется и на нижележащие листья, причем самые нижние сохраняют зеленую окраску.

По­теря зеленой окраски начинается у основания листа, т. е. в рас­тущей зоне, и постепенно распространяется к его верхушке. Если в начальной стадии развития хлороза дать растению железо в доступной форме, то зеленая окраска восстанавливается также начиная с основания листа, а по растению - с молодых листьев к старым.

При прогрессирующем хлорозе, на листьях появляются пятна, а затем побуревшие участки, указывающие на полное отмирание клеток. Железо не передвигается из ниж­них зеленых листьев в верхние.

Явление хлороза можно наблюдать у виноградной лозы, цитрусовых, хмеля и других растений.

Это заболевание расте­ний приносит ущерб . Для внесения железа в почву рекомендуется применение хелатов железа - комплексных соединений органических анионов и ряда металлов, поскольку соли железа, внесенные в почву со щелоч­ной реакцией в результате взаимодействия с другими элемен­тами становятся недоступными растению.

Хелаты железа обладают высокой устойчивостью, легко поступают в растения через корни и даже листья и полностью обеспечивают потребность растений в железе, так как органическая часть молекулы хелата распадается, а железо используется растением.

Бор

Из всех микроэлементов наиболее полно изучен бор . Многие растения (лен, гречиха, табак, свекла и др.) вообще не могут расти без бора, но бор необходим и всем другим рас­тениям: его отсутствие вызывает ряд нарушений в росте и раз­витии растений, потерю иммунитета к вредителям и болез­ням.

Двудольные растения выносят из почвы до 350 г. бора, однодольные - 8-20 г. с 1 га. У многих злаковых растений в отсутствие бора получается стерильный колос.

Без бора у растений нарушается нормальная жизнедеятель­ность меристематических тканей, недоразвивается проводящая система растений, отмирают точки роста стебля и задерживается рост корней. У бобовых растений резко уменьшается количество клубеньков.

Бор влияет на проницаемость протоплазмы, перемещение углеводов и в связи с этим на цветение растений, ускоряя его наступление. При недостатке бора уменьшается интенсивность цветения и завязывания плодов, задерживается рост репродук­тивных органов, а при сильном борном голодании они отмирают. Бор не подвергается реутилизации, поэтому борные удобрения рекомендуется вносить в почву в различные моменты вегетации растений.

При недостатке бора многие растения заболевают. Так, у са­харной свеклы отмирают точки роста и разрушаются ткани листьев и корнеплода (сухая гниль сердечка), у брюквы и турнепса бу­реет и ссыхается сердцевина.

Бактериоз льна также вызывается отсутствием или недостатком бора.

Марганец

Марганец активирует некоторые ферменты. Отсутствие мар­ганца вызывает угнетение , уменьшается содержа­ние хлорофилла в клетках растений.

При недостатке марганца у злаков развивается серая пятнистость, появляется поперечная линия с ослабленным тургором, поэтому пластинка листа перегибается и свешивается вниз.

У гороха появляется болотная пятнистость - на семенах образуются коричневые или черные пятна, у свеклы - пятни­стая желтуха, приводящая к закручиванию листьев. У многих плодовых деревьев при недостатке марганца обнаруживается хлороз.

Цинк

Недостаток цинка у растений вызывает различные за­болевания, что особенно резко проявляется у плодовых, цитру­совых и тунговых деревьев. Отсутствие цинка приводит к ослаб­лению роста, мелколистности укорочению междоузлий, вызы­вая тем самым розеточность растений. При этом появляется хлоротическая пятнистость и бронзовая окраска листьев.

Цинк способствует синтезу ростовых веществ и участвует в построе­нии ряда ферментных систем, входит в фермент карбоангидразу, который ускоряет распад Н 2 СО 3 до воды и углекислого газа.

Медь

Медь необходима всем растениям. Она участвует в окислительных системах: входит в состав многих окислитель­ных ферментов, где прочно связана с белком. Содержится медь в хлоропластах растений; в золе хлоропластов сахарной свеклы ее количество достигает 64% от общего содержания меди в зо­ле листа.

Такое распределение меди указывает на большую роль ее в активности ферментов хлоропластов. Медь придает устойчивость хлорофиллу против разрушения и положительно влияет на водоудерживающую способность тканей. При доста­точном снабжении растений медью повышается их морозоустой­чивость.

При недостатке меди на торфянистых почвах наиболее стра­дают злаки (овес, ячмень и пшеница) и свекла. При этом подсыхают и скручиваются кончики листьев и часто не образуются зерна. У плодовых иногда отмирает верхушка дерева (суховершинность).

Применение медных удобрений на торфяных почвах дает возможность выращивать нормальные растения.

Молибден

Кроме того, молибден принимает участие в восстановлении нитратов, так как входит в состав фермента нитратредуктазы.

Другие элементы

Растениям также не­обходимы кобальт, мышьяк, йод, никель, фтор, алюминий и др.

Чем больше ученые узнают строение компонентов биосферы, тем становится понятнее, что нет элементов просто "полезных" и "вредных". Для каждого из них есть определенный диапазон концентраций, за пределами которого полезный элемент превращается в вредное (ядовитый). Многое также зависит и от форм их нахождения в каждом конкретном случае, поэтому отнесение того или иного элемента в группу токсичных достаточно условно, которое отражает только высокую вероятность проявления его негативного воздействия на организм растений, животных и человека. Причины повышенного интереса к микроэлементам кроются в их огромном значении как в живом веществе планеты, так и в геологических процессах, происходящих в различных геосферах планеты (В. П. Кирилюк, 2006).

Недостаток или избыток химических элементов в горных породах, почвах, природных водах отражается на нормальном развитии биоценозов, вызывает эндемические заболевания растений, животных и человека. Заболевания, вызываемые токсическим действием веществ, попавших в организм очень малых количествах, известны с античных времен (например, меркуриализм - отравление ртутью, сатурнизм - отравление свинцом).

Все патологические процессы, вызванные дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов в организме получили название микроэлементозов. В медицине появился даже новое направление - микроелементология , которая изучает сбалансированность обеспечения организма человека микроэлементами.

Значение микроэлементов для растений

Для выращивания высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур наряду с биоэлементами (С, Η, О, N, Р, К, Са, Mg, S) важное значение в питании растений имеют еще около 18 элементов, прежде всего - в, Mn, Cu, Zn , Co, Mo. Поскольку содержание этих элементов в растениях и почвах достаточно мал (0,01-0,001% в пересчете на сухое вещество), их называют микроэлементами , а удобрения, которые содержат - микроудобрениями . Для выращивания высоких полноценных урожаев сельскохозяйственных культур необходимо учитывать их требования к микроэлементного состава питательной среды.

Выделяют несколько биологических групп растений, характеризующихся повышенной потребностью в тех или иных микроэлементах. Так, зерновые прежде всего реагируют на медь, бобовые - на молибден и бор, кукуруза - цинком, подсолнечник - на бор и медь, рапс - на бор и марганец (табл. 6.1).

Большинство микроэлементов необходимых для нормального роста и развития растений, поскольку они участвуют в таких важных процессах, как фотосинтез (Mn, Fe, Си), дыхания (Mn, Fe, Cu, Zn, Со), углеводный, жировой и белковый обмены, образование органических кислот и ферментов (Μη, V, Cu, Ni, Mo, Zn), процессы связывания свободного азота (Мо, В, Mn, Fe), превращения соединений азота и фосфора (В, Zn, Cu, Mn, Mo) , развитие клубеньковых бактерий (Cu, Mo, В), являются катализаторами различных реакций (Fe, Mn, Mo, Cu, Zn и др.). Известно, что А1, В, Cu, Со, Мо, Zn выполняют специфические функции в защитных механизмах морозостойких и засухоустойчивых видов растений.

Таблица 6.1. Биологическая потребность некоторых сельскохозяйственных культур в микроэлементах (обобщенные данные)

Примечание. Чувствительность: + - низкая; ++ - Средняя; +++ - Высокая.

Действие микроэлементов на физиологические процессы объясняется их содержанием ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществах. По оптимального обеспечения растений микроэлементами ускоряются их развитие и созревание семян, повышается устойчивость к болезням и вредителям, снижается действие против внешних неблагоприятных факторов - засухи, низких и высоких температур воздуха и почвы. В отличие от пестицидов микроэлементы повышают иммунитет растений.

Известно, что марганец, медь, цинк, бор и другие микроэлементы входят в состав противогрибковых и противобактериальных препаратов, поэтому удобрения, содержащие их, имеют снижать и заболеваемость сельскохозяйственных культур. Установлено, что на фоне применения микроудобрений пораженность овса головней уменьшается вдвое, пшеницы яровой - головней и мучнистой росой в 10 раз, ячменя головней и гельминтоспорозом - вдвое, пшеницы озимой септориозом, мучнистой росой и церкоспорозом - на 10%, подсолнечника мучнистой росой и белой гнилью - в 3-4 раза, кукурузы головней - на 60-80% (С. Ю. Булыгин и др., 2007).

Кроме того, они защищают растения от бактериальных и грибных болезней (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Влияние микроэлементов на физиологическую устойчивость растений к болезням (В. Т. Куркаев, А. X. Шеуджен, 2000)

Так, борьбе, молибденовые, медные и цинковые удобрения снижают вредоносность ржавчины, полиспорозу, антракнозу, кобальтовые и марганца удобрения эффективны в борьбе с мучнистой росой зерновых культур и фитофторозом помидора; предпосевная обработка семян гороха молибденом, цинком и кобальтом способствует снижению численности личинок клубеньковых долгоносика; марганец, медь и бор повышают устойчивость зерновых культур в Гессенской мухи.

Снижают повреждения гельминтоспориозом зерновых культур марганец, корнеедом свеклы - цинк, ризоктониозом картофеля - медь, марганец, фитофторозом картофеля - медь, молибден, марганец, черной ножкой картофеля - медь, марганец, грыжей капусты - марганец, бор, фомозом моркови - бор, черным раком яблони - бор, марганец, серой гнилью земляники - марганец.

Во всех случаях наибольшая эффективность микроэлементов в защите растений от патогенов проявляется при их применении на фоне оптимального питания микроэлементами.

Влияние микроудобрений на фитосанитарное состояние агроэкосистем возможен в нескольких направлениях: повышение физиологической устойчивости и адаптивности растений; снижение репродуктивной способности вредных организмов в растениях-хозяевах; задержание скорости передачи возбудителей в здоровые растения; изменение толщины кутикулы и эпидермиса, создает у растений защитный слой; изменение скорости роста и развития растений, нарушает взаимодействие возбудителя и растения в критические периоды формирования урожая.

В течение всего вегетационного периода растения нуждаются основных микроэлементов. Некоторые микроэлементы НЕ реутилизуються, то есть не передвигаются из старых органов в моложе.

Микроэлементы жизненно важные для растений и оказывают прямое воздействие на организм, их специфический биохимический влияние нельзя заменить другими веществами. Без них растение не может ни расти, ни завершить некоторые метаботични цикла. их недостаток обязательно должна быть компенсирована. Только тогда можно получить качественную продукцию, которая соответствует оптимальному содержанию для определенного сорта сахаров, аминокислот, витаминов.

Растения способны использовать микроэлементы только в водорастворимой (подвижной) форме), неподвижная форма микроэлемента может быть использована растениями после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы происходят медленно и в условиях орошения значительная часть подвижных форм микроэлементов может вымываться. Все микроэлементы, кроме бора, входят в состав тех или иных ферментов, а бор локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны вследствие образования вуглеводно- боратного комплекса.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, которые ускоряют целый ряд биохимических реакций. Совместное действие микроэлементов значительно усиливает их каталитическую действие. Во многих случаях только их сочетание может обеспечить нормальное развитие растений.

Однако сводить роль микроэлементов только к их каталитического действия неправильно. Они оказывают значительное влияние на образование биоколоидив, направленность биохимических процессов. Так, марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетках. Соотношение железо: марганец должно быть> 2. Медь защищает от разрушения хлорофилл и позволяет повысить нормы азота и фосфора почти вдвое. Бор и марганец активируют процесс фотосинтеза после подмерзания растений. Неблагоприятное соотношение между азотом, фосфором и калием может привести к болезни растений, которые лечат с помощью микроудобрений.

Оптимальное питание растений микроэлементами повышает их устойчивость к неблагоприятным погодным условиям:

Медь, цинк, марганец, кобальт, молибден положительно влияют на засухоустойчивость растений, сохраняют более высокий уровень синтеза белка, повышают содержание аскорбиновой кислоты, пролина, амидов, нуклеиновых кислот, выполняют в растениях защитную функцию;

Бор, цинк и марганец обеспечивают устойчивость растений к резким колебаниям температур;

Бор и молибден снижают у растений транспирации днем и повышают ее утром, увеличивают содержание связанной воды и Водоудерживающая возможности тканей, уменьшают дневную депрессию фотосинтеза;

Цинк и медь повышают морозостойкость растений.

Многие ученые называют их "элементами жизни", отмечая, что в их отсутствие жизни растений и животных становится невозможным. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной нарушения обмена веществ, вызывает к заболеванию растений и животных. Основы применения микроэлементов в сельском хозяйстве должны основываться не только на потребностях в них той или иной культуры, но и в большей степени на их содержимом в почве, определяет их содержание в растениях, влияет на производительность и качество урожая. Поэтому основой для разработки мероприятий по производству и применению удобрений должно быть содержание подвижных форм микроэлементов в почвах, их географическая распространенность и распределение по почвенному профилю. В то же время микроэлементы как тяжелые металлы в концентрациях, превышающих потребности в них растений, могут нарушать биологические циклы, подавлять, а иногда и привести к гибели растений. Особенно токсичны для живых организмов высокие концентрации таких элементов, как Pb, Cd, Co, Cu, Zn, Ni. Поэтому, несмотря на высокую эффективность микроудобрений, допускать их бездумного применения нельзя, так как это может привести к накоплению в почве токсического количества тяжелых металлов. Избыток микроэлементов, как и их недостаток вызывают метаболические нарушения в растениях. В целом растение устойчива к повышенным, чем в пониженных концентраций микроэлементов. В процессе эволюции у растений выработались механизмы, регулирующие поступление и содержание в них химических элементов. Это не означает, что устанавливается постоянное содержание химических элементов в органах: наблюдаются колебания. Иногда значительные. Схему защитных реакций растений против чрезмерного поступления микроэлементов приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1.

Корни является главным аккумулятором микроэлементов, задерживает их проникновения в стебель. Основная их часть локализуется по периферии корней в зоне так называемого пояса Каспари. Вместе с этим защитные возможности корневой системы ограничены и при значительном поступления токсичных ионов из почвы она может полностью защитить вегетативную массу от загрязнения. Стебель содержит меньше токсичных элементов и ограничивает их поступления в генеративные органы, поэтому в семенные всегда меньше тяжелых металлов, чем в корнях или стеблях.

Особенно высокая степень адаптации то токсичных концентраций некоторых микроэлементов имеют более низкие растения - микроорганизмы, мхи, лишайники. Высшие растения менее устойчивы к повышенным концентрациям микроэлементов (табл. 6.3).

Таблица 6.3. Проявления токсичности микроэлементов в сельскохозяйственных культур (обобщенно В. П. Кирилюком, 2006)

Биодоступность микроэлементов, поступающих из воздуха сквозь листья (фолиарне поглощения), также может значительно влиять на загрязнение продукции растениеводства. Это имеет и практическое значение при проведении внекорневых подкормок, особенно такими элементами, как железо, марганец, цинк и медь. Микроэлементы, поглощенные листьями, могут переноситься в другие ограни, включая корни, где избыточное количество этих элементов может откладываться. Скорость перемещения микроэлементов во многом зависит от органа растения, его возраста и природы микроэлемента. Часть микроэлементов, захваченных листьями, может вымываться дождевой или поливной водой.

Впервые биологическую роль микроэлементов в жизни растений начал исследовать В. И. Вернадский. Большой вклад в решение теоретических и практических вопросов учения о микроэлементах сделали Е. В. Бобко, Я. В. Пейве, М. В. Каталымова, А. К. Кедров-Зихман, А. П. Винноградов, В. А. Ковда, Г. В. Добровольский,

А. 1. Перельман, М. Я. Школьник и др. Основоположником учения о микроэлементах и микроудобрения в Украине был П. А. Власюк, который рассматривал их как необходимые для жизни растений факторы окружающей среды. Он доказал специфику и многофункциональную роль отдельных микроэлементов, создал новые формы удобрений, разработал методы и способы их применения для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.

Выразительная признак недостатка микроэлементов в растениях - нарушение их нормального роста. Прежде всего это касается В, Mn, Cu, Zn, Мо и др.

Основным источником микроэлементов для растений является почва. их доступность определяют по наличию подвижных форм, меди, цинка, молибдена и кобальта составляют 5-15% валового содержания, для бора - 10-30% (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Группировка почв по содержанию подвижных соединений микроэлементов, мг / кг (И. П. Яцук, С.А. Балюк, 2013)

Примечание. Экстракционный раствор: ацетатно-аммонийный с pH 4,8 (* 1); оксалатно-буферный с pH 3,3 (* 2) вода (* 3).

Группировка почв по способности обеспечивать растения одними и теми же микроэлементами, которые переходят в ацетатно-аммонийную и другие вытяжки, не совпадают. Это связано с разным количеством микроэлементов, которые вытесняются из почвы этими экстрагентами. Так, содержание подвижных соединений марганца в почвах, вытесненных ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8, в среднем в 3-4 раза меньше, чем в вытяжке 0,1 н H2SO4; содержание цинка, наоборот, в ацетатно-аммонийной вытяжке в 2-4 раза больше, чем в 1 н растворе КС1; медь и кобальт буферным раствором экстрагируется мало, в среднем в 6-8 раз меньше, чем 1 н НС1 и 1 н HNO3.

Необходимо быть очень осторожным при оценке обеспеченности почв подвижными формами микроэлементов и разработки на их основе практических рекомендаций, так как их содержание значительно меняется в зависимости от времени взятия пробы. Эти колебания могут быть настолько значительными, что в разные сроки вегетационного периода один и тот же грунт может оказаться хорошо и слабо обеспеченным подвижными формами микроэлементов.

По сравнению с макроэлементами содержимое микроэлементов в почвах невысок. Поэтому все почвы способны полностью удовлетворить потребности растений в микроэлементах. Основной причиной дефицита микроэлементов в первую очередь является их слабая доступность для растений. Большинство почв Полесья хорошо обеспечены марганца и удовлетворительно медью, но они мало содержат бора, молибдена, цинка. Почвы Лесостепи богатые марганец, достаточно обеспечены медью, удовлетворительно молибденом, слабо - бором и цинком.

Закономерности распределения микроэлементов в почвах Украины обусловлены широкими природными свойствами самих элементов, минералого-геохимическими особенностями грунтотворних пород, физико-химическими характеристиками почв, ландшафтными и техногенными условиями. В грунтотворних глинистых породах с высоким содержанием коллоидных фракций и преобразованием минералов монтморилонитового типа содержится максимальное количество элементов, меньше всего их в флювиогляциальных, песчаных и супесчаных отложениях. Бедные на химические элементы зональные почвы Полесья, а максимальный содержимое валовых и подвижных форм характерен для почв степной зоны.

На основе информации о содержании и распределение микроэлементов в почвах Украины можно проводить биохимическое районирования той или иной территории, определить эффективность применения микроудобрений, подкармливать животных, а также прогнозировать природно-очаговые и, возможно, эндемичные заболевания животных и человека.

Всего в большинстве почв Украины обычно не фиксируется ни недостатка, ни избытка микроэлементов. Это объясняется спецификой грунтотворних пород, которую унаследовали и почвы. При относительной благополучия, свойственной черноземам, сельскохозяйственные культуры положительно реагируют на дополнительное внесение бора, марганца, меди, молибдена и цинка. Можно считать, что речь идет о стимулирующее действие, а не о недостатке микроэлементов.

Микроэлементы являются активным веществом микроудобрений.

Показать все

Микроэлементы распространены в земной коре в концентрациях, не превышающих 0,1 %, а в живом веществе они обнаруживаются в количестве 10 -3 -10 -12 %. К группе микроэлементов относят металлы, неметаллы, галогены. Единственная их общая черта - низкое содержание в живых тканях.

Микроэлементы принимают самое активное участие во многих жизненных процессах, происходящих в растениях на молекулярном уровне. Путем воздействия на ферментную систему либо в непосредственной связи с биополимерами растений они стимулируют или ингибируют протекание физиологических процессов в тканях.

Для корректировки содержания микроэлементов в почве практикуют некорневые подкормки в течение вегетации, предпосевную обработку семян и посадочного материала, а также внесение в почву необходимых веществ в виде удобрений.

Физические и химические свойства

Микроэлементы различны по своим физическим и химическим свойствам. Среди них встречаются металлы ( , ), неметаллы (), галогены ().

Классификация микроэлементов

Химические элементы подразделяются на необходимые для растений и полезные им.

Необходимые

• без элемента не может завершиться жизненный цикл растения;
• физиологические функции, выполняемые с участием конкретного элемента, не осуществляются при его замене на другой элемент;
• элемент обязательно вовлекается в метаболизм растения.

Однако существует ряд условностей в использовании данного термина. Дело в том, что сложности с его применением возникают уже при сравнении необходимости того или иного элемента для жизни высших и низших растений и, тем более, животных и человека. Так, например, не доказана необходимость бора для некоторых грибов, спорна необходимость наличия кобальта для осуществления физиологических функций целого ряда растений. К бесспорно необходимым элементам относят , хлор, никель.

Полезные

В настоящее время жизненно необходимыми для растений считаются только около десяти микроэлементов, еще несколько - необходимыми узкому кругу видов. Для остальных элементов известно, что они могут оказывать стимулирующее действие на растения, но их функции не установлены.

Микроэлементы содержатся в небольших количествах практически повсеместно: в горных породах, почве, растениях и, естественно, в организме человека и животных.

Дерново-

подзолистая

1,5-6 ,6

0,08-0,38

0,1-47,9

0,05-5,0

20-67

0,12-20,0

40-7200

50,0-150

1,0-4,0

0,04-0 ,97

0,45-14,0

0,12-3,0

10-62

н.д.

0,5-4,4

н.д.

Чернозем

4-12

0,38-1,58

7-18

4,5-10,0

24-90

0,10-0,25

200-5600

1,0-75

0,7-8,6

0,02-0,33

2,6-13,0

1,10-2,2

37-125

н.д.

2,0-9,8

н.д.

Серозем

8,8-160,3

0,23-0,62

5-20

2,5-10,0

26-63

0,09-1,12

310-3800

1,5-125

0,7-2,0

0,03-0,15

н.д.

0,9-1,5

50-87

н.д.

1,3-38

н.д.

Каштановая

100-200

0,30-0,90

0,6-20

8,0-14,0

0,06-0,14

600-1270

1,5-75

0,2-2,0

0,09-0,62

0,1-6,0

н.д.

2,0-9,8

н.д.

Бурая

40,5

0,38-1,95

14-44,5

6,0-12,0

32,5-54,0

0,03-0,20

390-580

1,5-75

0,4-2,8

0,06-0,12

2,3-3,8

0,57-2,25

н.д.

0,3-5,3

н.д.

Роль в растении

Биохимические функции

Роль микроэлементов для растений многогранна. Они призваны улучшать обмен веществ, устранять функциональные нарушения, содействовать нормальному течению физиолого-биохимических процессов, влиять на процессы фотосинтеза и дыхания. Под действием микроэлементов возрастает устойчивость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям, неблагоприятным факторам окружающей среды (засухе, повышению или понижению температуры, тяжелой зимовке и прочим).

Установлено, что микроэлементы входят в состав большого числа ферментов, играющих важную роль в жизни растений. Все биохимические реакции синтеза, распада, обмена органических веществ протекают только при участии ферментов.

,

Недостаток (дефицит) микроэлементов в растениях

При недостаточном поступлении какого-либо микроэлемента из числа необходимых питательных элементов рост растения отклоняется от нормы или прекращается вовсе, а дальнейшее развитие растения, в особенности его метаболические циклы, нарушаются.

При недостатке микроэлементов активность многих ферментов резко снижается. Например, установлено, что при недостатке меди резко падает активность ферментов, в состав которых входит медь, а именно, полифенолоксидазы и аскорбатоксидазы.

Симптомы недостаточности (дефицита) трудно свести к одному знаменателю, но, все же, они характерны для конкретных микроэлементов. Наиболее часто наблюдается хлороз.

Визуальная симптоматика очень важна для диагностики недостаточности, но нарушения метаболических процессов и, как следствие, потеря биомассы продукции могут наступать прежде, чем симптомы недостаточности будут заметны. Для улучшения методов диагностики дефицита микроэлементов ряд авторов предлагает биохимические индикаторы. К сожалению, широкое применение этого способа ограничено в связи с большой изменчивостью энзиматической активности и трудностью определения данного показателя.

Наиболее широко используются тесты - анализ почв и растений. Но и в этом случае неподвижные формы микроэлементов, находящиеся в старых частях растения, могут исказить данные. Однако анализ растительных тканей успешно используют для установления дефицита микроэлементов путем сравнения с содержанием этих соединений в тех же тканях нормальных растений, того же возраста и в тех же органах.

При устранении дефицита микроэлементов при помощи удобрений следует учитывать тот факт, что подобная процедура является эффективной, только если содержание элемента в почве либо его доступность достаточно низкие.

В любом случае, формирование дефицита микроэлементов в растениях является результатом сложного взаимодействия нескольких факторов. Многочисленные наблюдения доказали, что свойства и генезис почв - это главные причины, вызывающие дефицит микроэлементов в растении. Обычно недостаток микроэлементов связан с почвами высокой кислотности (светлыми песчанистыми) и щелочными (известковистыми) почвами с неблагоприятным водным режимом, а также с избытком фосфатов, азота, кальция, оксидов железа и марганца.

Избыток микроэлементов в растениях

Метаболические нарушения в растениях вызывают не только недостаток, но и избыток элементов питания. Растения более устойчивы к повышенной, чем к пониженной концентрации микроэлементов.

Главные реакции, связанные с токсичным действием микроэлементов:

• изменение проницаемости клеточных мембран;
• реакции тиольных групп с катионами;
• конкуренция с жизненно важными метаболитами;
• большое сродство с фосфатными группами и активными центрами в АДФ и АТФ;
• захват в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными группами, такими, как фосфат и нитрат.

Оценка влияния токсичных концентраций элементов на растение достаточно сложна, поскольку зависит от множества факторов. К числу наиболее важных относят пропорции, в которых ионы и их соединения присутствуют в почвенном растворе.

Например, токсичность арсената и селената заметно понижается при избытке сульфата и фосфата. Металлоорганические соединения могут быть более токсичными, чем катионы того же элемента. Кислородные анионы элементов, как правило, более ядовиты, чем их простые катионы.

Наиболее токсичными для высших растений являются , никель , свинец , .

Видимые симптомы токсичности изменяются в зависимости от вида растения, но имеются и общие, неспецифические симптомы фитотоксичности: хлорозные и бурые точки на листовых пластинках и их краях, а также коричневые чахлые корни кораллоподобной конфигурации.

Содержание микроэлементов в различных соединениях

Микроудобрения - это удобрения, в которых действующим веществом является один (или несколько) микроэлементов. Они могут быть представлены как в виде минеральных форм, так и органоминеральными соединениями. Микроудобрения классифицируют по основному элементу, который они содержат (марганцевые, цинковые, медьсодержащие и прочее).

Микроэлементы могут входить и в состав макроудобрений в виде примесей. Определенное количество микроэлементов привносится в почву и в составе органических удобрений. На практике в качестве микроудобрений часто используют отходы различных производств, обогащенные микроэлементами.

Способы применения микроудобрений и удобрений, содержащих микроэлементы

Микроудобрения применяют для внесения в почву, некорневых подкормок и предпосадочной обработки семян. Дозы микроудобрений малы. Это требует высокой точности дозирования и равномерности внесения.

Внесение в почву

• образование трудно растворимых форм микроэлементов,
• вымывание микроэлементов за пределы корнеобитаемого слоя.

Не рекомендуется вносить в почву дорогостоящие виды микроудобрений, особенно осенью. В данном случае лучше использовать различные макроудобрения, модифицированные микроэлементами, труднодоступные промышленные отходы и удобрения пролонгированного действия.

Предпосевная обработка семян

Некорневые подкормки

Они не встраиваются в структуру тканей растений, иными словами, не создают «тело» и «массу».

Входящие в состав многих ферментов и витаминов, эти элементы выполняют функции биологических ускорителей и регуляторов сложных биохимических процессов. При их дефиците или избытке в почве у овощей, плодовых деревьев, кустарников и цветов нарушается обмен веществ, возникают различные заболевания. Поэтому роль микроэлементов нельзя недооценивать.

Признаки минерального голодания

Семеро важных

Железо регулирует дыхание растений. Его недостаток приводит к нарушению фотосинтеза и, как следствие, к хлорозу (потеря зеленой окраски и побеление) молодых верхушечных листьев. Иногда страдают и побеги - они покрываются бурыми пятнами.

Марганец также участвует в образовании хлорофилла, и его дефицит тоже проявляется в виде хлороза. Однако картина здесь несколько иная: пластинки листа желтеют, но жилки остаются зелеными - возникает пятнистость листьев, приводящая к отмиранию участков ткани.

Бор способствует процессу роста. При его недостатке гибнет верхушечная почка (точка роста). Возможно пожелтение листьев, жилки делаются коричневыми или желтыми. Источники соединений бора - зола или навоз.

Молибден играет важную роль в азотном обмене и непосредственно влияет на урожайность. У растений, испытывающих его дефицит, на листьях появляются светлые пятна, возможно отмирание почек, плоды и клубни растрескиваются. Источник соединений молибдена – молибденовокислый аммоний.

Цинк регулирует клеточный обмен. Его нехватка проявляется в сильно выраженной крапчатости старых листьев, появлении на них уголков отмершей ткани, мелколиственности. Характерный признак дефицита цинка - розеточность плодовых: у молодых побегов яблони очень короткие междоузлия, а листья на конце побега собраны в розетку.

Медь активизирует образование белков и витаминов группы В. Этого элемента очень мало в песчаных и торфянистых почвах. Его недостаток проявляется в устойчивом увядании верхних листьев, даже при хорошем обеспечении влагой, вплоть до их опадания.

Сера участвует в образовании витаминов, аминокислот и белков. Ее дефицит выявить трудно, так как внешне он никак не выражен. К счастью, и возникает довольно редко. Источник серы - сернистые соединения других минеральных элементов (сульфат калия, сульфат аммония, сульфат магния).

Как не мешать друг другу

Казалось бы, самый простой способ, позволяющий обеспечить достаточное содержание микроэлементов в почве, - внесение в нее соответствующих солей-удобрений. Но почва - очень сложная система, в которой взаимодействуют все минеральные элементы, и это необходимо учитывать.

Растения могут усвоить любой элемент, если он находится в растворимом состоянии (почвенный раствор) и доступен корням. А элементы, в свою очередь, могут переходить из растворимого состояния в нерастворимое - и наоборот, это зависит от показателя кислотности почвы (рН) и их взаимовлияния.

Так, при уровне рН более 5,5 (кислые и слабокислые почвы) медь, цинк, марганец, железо доступны для усвоения, а молибден - нет. При рН, равном 7 и более (нейтральная или щелочная реакция почвы), медь, молибден, железо, цинк, марганец делаются «малоподвижными» и не переходят в усвояемые растворы.

На окультуренных почвах необходимо учитывать и «фосфорный фактор»: внесенные в почву фосфорные удобрения (суперфосфаты) способствуют образованию нерастворимых соединений железа, цинка и меди, отчего усвоение этих элементов затрудняется.

Садовнику-непрофессионалу нелегко усвоить все эти биохимические тонкости, еще более сложно - учитывать их и контролировать. Поэтому лучше использовать так называемые хелатные (органические) соединения микроэлементов (вместо их солей).

Хелаты имеют очень устойчивую структуру. При изменении почвенных условий микроэлементы, находящиеся в их составе, на это не реагируют и их взаимодействие исключается. При выборе удобрения вы должны решить, что будете применять - комплексное полное или только набор микроэлементов. Однако в обоих случаях необходимо убедиться в том, что элементы питания присутствуют в виде хелатных соединений.

И еще раз...

Некоторые элементы минерального питания растения способны использовать многократно. Этот процесс, который называется реутилизацией , распространяется в первую очередь на макроэлементы - азот, фосфор, калий и магний . При недостаточном содержании этих веществ в почве растение жертвует старыми листьями - и извлекает эти элементы уже из них. Поэтому внесезонное пожелтение и опадание старых листьев - показатель элементного голодания.

Реутилизации поддаются не все элементы. Сера, например, - лишь частично, а кальций, железо, марганец, бор, медь и цинк вообще не могут использоваться многократно.
Способности растений к количественному потреблению элементов минерального питания и их «предпочтения» также существенно различаются. Некоторые из них проявляют самую настоящую избирательность и имеют репутацию растений-концентраторов.

Накопление элементов растениями

• кальций - бобовые, подсолнечник, капуста, картофель, гречиха
• калий - бобовые, картофель, томаты, подсолнечник, свекла, капуста, огурцы
• кремний и фосфор – злаки
• сера - бобовые, лук, чеснок
• марганец - фрукты, брусника, черника, голубика, свекла
• цинк - свекла, кукуруза и табака

Зная, какой элемент будет в первую очередь извлечен тем или иным растением из почвы, можно примерно рассчитать баланс питания каждого из них.

Внесение микроэлементов

Обычно микроэлементы в виде солей рекомендуют не вносить в почву, а использовать для внекорневой подкормки. То есть опрыскивать их раствором листья растений. Это связано с тем, что эффективность подобных корневых подкормок не слишком велика - во многом она зависит от конкретных почвенных условий: состава, кислотности, температур и т.д. При внекорневой же подкормке удобрения усваиваются почти мгновенно, особенно если раствор попадает на внутреннюю сторону листьев. Правда, здесь также существуют ограничения:
растения более активно поглощают «пищу» своими листовыми устьицами в утренние (с 6.00 до 8.00) и в вечерние (с 18.00 до 20.00) часы] в остальное время удобрять их нецелесообразно.

Впрочем, все это относится исключительно к микроэлементам в виде солей. Хелатные соединения усваиваются растениями независимо от кислотности почвы, поэтому могут быть использованы и для корневой, и для внекорневой подкормки.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Существенное значение в питании растений, формировании урожая и его качества имеют бор, марганец, молибден, медь, цинк, кобальт, йод. Содержание большинства этих элементов в растениях колеблется от тысячных до стотысячных долей процента. Поэтому они получили название микроэлементов.

Микроэлементы принимают участие во многих физиологических и биохимических процессах у растений. Они - обязательная составная часть многих ферментов, витаминов, ростовых веществ, играющих роль биологических ускорителей и регуляторов сложнейших биохимических процессов. Если ферменты - катализаторы, то микроэлементы можно назвать катализаторами катализаторов. Микробиологические процессы также протекают при участии энзимов, в состав которых входят микроэлементы.

Растениям микроэлементы необходимы в ничтожно малых количествах. Однако недостаток их, как и избыток, нарушает деятельность ферментативного аппарата; а следовательно, и обмен веществ у растений. При недостатке микроэлементов растения заболевают: сахарная свекла, например, гнилью сердечка, лен - бактериозом, злаковые культуры на торфянистых и осушенных болотах - пусто-зернистостью и т.д.

Микроэлементы ускоряют развитие растений, процессы оплодотворения и плодообразования, синтез и передвижение углеводов, белковый и жировой обмен веществ и т.д. Поэтому необходимо внимательно изучать потребность растений в каждом микроэлементе и оптимально ее удовлетворять. Следует помнить, что с усилением химизации земледелия значительно повышаются урожаи, а следовательно, и вынос микроэлементов из почвы (табл. 4.17).

Потребность в микроэлементах в значительной мере удовлетворяется при внесении навоза, а также некоторых минеральных удобрений, особенно сырых калийных солей, фосфоритной муки, томасшлака, золы и др.

Значительное содержание бора, марганца, меди, цинка и кобальта в суперфосфате, по-видимому, связано с содержанием их в исходном фосфатном сырье (табл. 4.18).

4.17. Вынос микроэлементов с урожаями культур, г/га

В навозе отмечается высокое содержание всех микроэлементов. Следует отметить, что количество микроэлементов, поступающее с обычными дозами минеральных удобрений, намного меньше того, которое требуется для пополнения их почвенных запасов (табл. 4.18).

4.18. Содержание микроэлементов в минеральных и органических удобрениях,

мг/кг

В минеральных удобрениях 70-75% валового содержания микроэлементов находится в подвижной форме, т.е. усвояемой для растений. Подвижность микроэлементов в навозе значительно меньше, чем в минеральных удобрениях, и составляет не более 25%. Однако однократное за ротацию внесение навоза в дозе 40 т/га полностью компенсирует вынос меди, марганца, молибдена четырьмя или пятью обычными культурами и почти полностью восполняет вынос цинка.

4.19. Содержание микроэлементов в почве и растениях, мг/кг сухого вещества

4.20. Содержание усвояемых форм микроэлементов в почвах, мг/кг

4.21. Валовое содержание микроэлементов в почвообразующих породах, мг/кг

Бор играет важную роль в опылении и оплодотворении цветков растений. Недостаток его приводит к большому количеству не- оплодотворенных цветков, которые опадают, что в свою очередь резко снижает семенную продуктивность растений. Бор стимулирует образование клубеньков на корнях бобовых растений. При недостатке его снижается фиксация азота атмосферы этими растениями. Борное голодание растений отрицательно влияет на углеводный и белковый

обмен в растениях, сахар и крахмал накапливаются в листьях, отток их в корнеплоды и другие места отложения задерживается. Не­достаток бора приводит к нарушению анатомического строения растений: наблюдаются задержка в развитии меристемы и дегенера­ция камбия (цв. ил. 12-13, 32).

Бор не может реутилизироваться, так как он не поступает из старых органов растения в молодые. Признаки борного голодания появляются прежде всего на молодых частях растений. Симптомы борного голодания для отдельных сельскохозяйственных растений следующие: сахарная свекла заболевает гнилью сердечка, у льна отмирает точка роста вследствие поражения его бактериозом, а у картофеля отмечается повышенная заболеваемость клубней паршой.

При известковании резко снижается содержание усвояемого бора в почве. По-видимому, он переходит в слаборастворимые со­единения с известью. Кроме того, при известковании усиливается микробиологическая деятельность в почве, что приводит к иммобили­зации усвояемых форм бора, так как микроорганизмы используют его на построение органического вещества своего тела. Нельзя забывать, что кальций, внесенный с известью, является антагонистом бора и задерживает поступление его в растение. Этим объясняется высокое положительное действие борных удобрений на произвесткованных кислых почвах. Эффективность их возрастает на фоне высоких доз минеральных удобрений, так как с высокими урожаями выносится и больше бора из почвы.

Растения содержат различное количество бора. В зерне хлеб­ных злаков его содержится от 4,7 (кукуруза) до 8,1 (пшеница) мг/кг сухого вещества, в бобовых - от 9,5 (чечевица) до 29 (соя), в семенах льна - 14,2, гречихи-18,7, в клубнях картофеля - до 13, в корнях свеклы - до 32 мг/кг. Вынос бора с хорошими урожаями сельско­хозяйственных культур составляет 30-270 г/га. Больше его выносят технические и бобовые культуры, меньше - злаковые (табл. 4.22).

4.22. Содержание бора в урожаях важнейших сельскохозяйственных

культур

Почвы нашей страны содержат разное количество бора (табл. 4.23). Меньше всего его в почве тундры. Недостаточно обеспечены бором дерново-подзолистые и лесостепные почвы, а также красно­земы и торфяные почвы. Больше всего валового и усвояемого бора содержится в солонцах и солончаках. Для решения вопроса о необходимости внесения борных удобрений важно знать количество в почве усвояемого бора, которое может значительно изменяться в пределах землепользования одного и того же хозяйства. Наиболее доступный для растений - водорастворимый бор.

4.23. Содержание бора в почвах, мг/кг почвы

Борные удобрения эффективны в том случае, когда в почве содержится меньше 0,3 мг водорастворимого бора на 1 кг почвы. Почвы Нечерноземной зоны по содержанию в них усвояемых форм бора делятся на пять групп (мг/кг почвы):

< 0,1 - очень бедная,

0 , 1 - 0,2 - бедная,

0 ,3-0,5 - среднеобеспеченная,

2.5- 67-1,0 - богатая,

8.0- 1,0 - очень богатая.

Эффективность борных удобрений чаще всего проявляется на вновь осваиваемых дерново-глеевых слабозаболоченных и торфяных почвах. От применения бора заметно повышается урожай корней и семян кормовых корнеплодов, семян клевера и люцерны. Положи­тельно влияют борные удобрения на урожай гороха и кормовых бобов. Из зерновых культур наибольшей отзывчивостью отличается кукуруза. Положительный эффект от бора на пшенице, ржи, овсе, просе и ячмене наблюдается лишь на бедных этим микроэлементом известкованных верховых торфяниках.

Марганец принимает участие в окислительно-восстанови­тельных процессах: фотосинтезе, дыхании, в усвоении молекулярного и нитратного азота, а также в образовании хлорофилла. Все эти процессы протекают под влиянием различных ферментов, а марга­нец - составная часть ферментов и их активаторов.

Роль марганца в различных физиолого-биохимических процессах изучал П.А. Власюк. Он установил, что при аммиачной форме азота в почве марганец действует как окислитель, при нитратной -как восстановитель. Марганец способствует образованию аскорбиновой кислоты и других витаминов, накоплению сахаров в корнях сахарной свеклы, увеличению содержания белков в зерне пшеницы и кукурузы.

При недостатке марганца в почве растения заболевают серой пятнистостью, которая может вызвать гибель растений, а при менее остром недостатке этого элемента резко снижается урожай сельскохозяйственных культур (цв. ил. 17-20). Типичные признаки недостатка марганца прежде всего проявляются на овсе: на старых листьях появляются желтые и желто-серые пятна и полосы (отсюда и название болезни - серая пятнистость). В опытах с внесением марганца под злаковые травы, клевер, люцерну на бедной этим элементом болотной почве получены прибавки урожая от 5 до 20%. При недостатке марганца угнетается рост корней.

Марганец в растениях содержится в больших количествах, чем другие микроэлементы: от нескольких миллиграммов до нескольких сотен миллиграммов на 1 кг сухого вещества. Вынос марганца с урожаями различных сельскохозяйственных культур составляет 0,5-

4,5 кг/га.

Валовое содержание марганца в почве выражается значительными величинами. По данным А.П. Виноградова, в пахотном слое различных почв содержится следующее количество марганца (в %): в дерново-подзолистых - 0,06-0,09, лесостепных - 0,06-0,20, черноземе - 0,08-0,09, каштановых - 0,10-0,28, в красноземах - 0,05-0,08, сероземах - 0,08-0,29. В почве марганец бывает двух-, трех- и четырехвалентным. В растения поступает только двухвалентная форма, находящаяся в почве или в обменном состоянии в почвенном поглощающем комплексе, или в почвенном растворе.

Окисленная форма марганца недоступна растениям, однако она при определенных условиях способна восстанавливаться до двухвалентной и поглощаться растениями. Например, при плохой аэрации почвы окисленная форма марганца анаэробными микроорганизмами почвы восстанавливается до двухвалентной формы. Поэтому в сильно уплотненных, плохо аэрируемых почвах всегда марганца больше, чем на рыхлых легких почвах. Рыхление почвы и другие приемы, усиливающие ее аэрацию, способствуют уменьшению количества в ней подвижного марганца. Содержание усвояемого марганца увеличивается после увлажнения почвы. Иногда появляется необходимость в приемах, снижающих содержание в почве подвижного
марганца. Потребность в марганце обычно возникает при недостаточном увлажнении, в засушливые годы и на легких почвах.

На усвоение марганца растениями в значительной мере влияет реакция почвы. Обычно недостаток его обнаруживается при pH 5,8 и больше. Марганцевая недостаточность наблюдается чаще всего на карбонатных почвах. На кислых же переувлажненных почвах часто наблюдается избыток подвижного марганца, который резко снижает урожай сельскохозяйственных культур. При избытке подвижного марганца в растениях нарушается углеводный, белковый и фосфатный обмен веществ, нарушаются процессы закладки генеративных органов, оплодотворения и налива зерна. Особенно вреден избыток марганца в почве для озимых культур, клевера и люцерны.

Избыток подвижных форм устраняется известкованием кислых почв, внесением навоза, фосфорных удобрений, в том числе суперфосфата в рядки или лунки. Эффективен также комплекс агротехнических приемов, направленных на создание хорошей аэрации почвы и уменьшение ее переувлажнения. Необходимость применения марганцевых удобрений может возникнуть при избыточном внесении извести.

Известкование бедных марганцем почв может привести к недостаточности его для растений, при сильном же подкислении создается высокая концентрация марганца, что отрицательно действует на растения. Поэтому рекомендуется поддерживать pH почвы на возможно более высоком уровне.

Кислотность почвы может способствовать подвижности и доступности марганца, вплоть до явлений марганцевого отравления. Лучшее средство против кислотности - хорошее известкование почвы, нейтрализующее избыток марганца.

< 0,1 - очень бедная,

0,1-10 - бедная,

11-50 - среднеобеспеченная,

51-100 - богатая,

> 100 - очень богатая.

Это разделение почвы ориентировочное и нуждается в проверке путем закладки полевых опытов.

Роль молибдена в жизни растений довольно разнообразна. Он активизирует процессы связывания атмосферного азота клубеньновыми бактериями, живущими на корнях бобовых растений, оказывает положительное влияние на жизнедеятельность свободно-живущих азотфиксирующих микроорганизмов, способствует синтезу и обмену белковых веществ в растениях, восстановлению нитратного азота. Он входит в состав фермента нитратредуктазы, восстанавливающего нитраты до аммония, без чего невозможен синтез белковых веществ.

Я.В. Пейве все биохимические процессы в растениях с участием молибдена подразделяет на 3 группы.

1. Действие молибдена на процессы восстановления нитратов, нитритов и гидроксиламида до аммиака и биосинтез аминокислот.

2. Участие молибдена в биохимических процессах, связанных с фиксацией молекулярного азота клубеньковыми бактериями в симбиозе с бобовыми культурами и свободноживущими почвенными микроорганизмами.

3. Влияние молибдена на биосинтез нуклеиновых кислот и белков.

Все эти процессы взаимосвязаны. Так, процесс восстановления нитратов связан с биосинтезом аминокислот и белков. Молекулярный азот, который восстанавливается до аммиака, также используется на построение белков и других азотсодержащих соединений у микроорганизмов и высших растений. При недостатке молибдена в растениях образуется меньше белков, накапливаются нитраты, нарушается обмен азотистых веществ. Молибден участвует в окислительно-вос-становительных процессах, углеводном обмене, синтезе витаминов и хлорофилла. Недостаток его в почве приводит к замедлению образования хлорофилла, резкому снижению содержания аскорбиновой кислоты.

Симптомы молибденового голодания наиболее четко проявляются на крестоцветных, особенно цветной капусте, и бобовых растениях (цв. ил. 14). Листья растений капусты сначала становятся пятнистыми, края листьев заворачиваются и завядают. При остром недостатке молибдена молодые центральные листья закручиваются в спираль. Листовая пластинка не развивается в ширину, так что внутренние листья состоят почти из листовых жилок. У бобовых вследствие ослабленной фиксации атмосферного азота проявляются признаки азотного голодания, урожай растений при этом резко снижается.

Молибдена в сухом веществе содержится очень мало (0,1-1,3 мг/кг). Больше его содержится в бобовых растениях. В различных растениях содержится следующее количество молибдена (в мг/кг сухого вещества): в корнях сахарной свеклы - 0,16, в листьях - 0,60, в сене красного клевера - 0,91, в зеленой массе желтого люпина - 1,12, в зерне пшеницы и овса - 0,16-0,19.

Если молибдена в кормах больше 10 мг/кг сухих веществ, животные часто страдают от так называемого молибденозиса. Токсическое действие молибдена на растения иногда проявляется на щелочных почвах, богатых подвижными его формами. На кислых дерново-подзолистых и светло-серых лесостепных почвах чаще всего отмечается недостаток молибдена, так как при повышенном содержании в почве подвижного алюминия, железа и марганца он переходит в неусвояемое состояние. На таких почвах нужно вносить молибден, особенно под бобовые культуры (горох, кормовые бобы, вику, клевер, люцерну, люпин). Хорошо отзываются на внесение молибдена также салат, цветная капуста и другие овощные культуры. Несколько меньшей отзывчивостью отличаются технические культуры: хлопчатник, лен, сахарная свекла. Зерновые хлеба слабо реагируют на внесение молибдена.

От внесения молибдена получены следующие прибавки урожая (в ц/га): вико-овсяной смеси (зеленая масса) - 44,7, люпина синего (зеленая масса) - 65,6, подсолнечника (зеленая масса) - 96,3, кормовой капусты - 81,3, помидоров - 75,0, кабачков - 79,2, свеклы кормовой - 57,7, турнепса - 43,2, яровой пшеницы - 1,1, гречихи -

3,2. Молибден не только повышает урожай сельскохозяйственных культур, но и улучшает качество продукции: увеличивается содержание белка, углеводов, аскорбиновой кислоты и каротина.

Наиболее богаты молибденом черноземные почвы, бедны -засоленные, каштановые и сероземы. Обычно в почвах тяжелого гранулометрического состава молибдена больше, чем в песчаных и супесчаных. По содержанию валового молибдена в почве не всегда можно определить обеспеченность растений этим элементом, так как для них важно наличие достаточного количества усвояемой формы молибдена, которая составляет 5-20% от валового содержания. Наиболее бедны подвижными формами молибдена дерново-под-золистые и лесостепные почвы, красноземы, наиболее богаты -черноземы, каштановые и сероземы.

Недостаток молибдена чаще всего наблюдается на дерново-подзолистых и светло-серых лесостепных почвах. Доступность его зависит от реакции среды: подкисление почвы понижает доступность молибдена растениям, подщелачивание - повышает. Внесение кислых

и физиологически кислых минеральных удобрений без известкования на этих почвах снижает доступность молибдена растениям.

4.24. Содержание молибдена в различных почвах, мг/кг почвы

До настоящего времени пока еще не разработаны точные показатели обеспеченности молибденом растений для всех почвенно­климатических районов нашей страны по содержанию его усвояемых форм в почве. Исследование этого вопроса представляет большое научное и практическое значение.

Дерново-подзолистые почвы по содержанию в них подвижного молибдена (в оксалатной вытяжке, мг/кг почвы) Я.В. Пейве делит на следующие группы:

4.5- 0,05 - очень бедная,

2.5- 05-0,15 - бедная,

8.0- 2-0,25 - среднеобеспеченная,

6.0- 3-0,5 - богатая,

1.5- 0,5 - очень богатая.

Эти показатели ориентировочны и зависят от биологических особенностей растений, свойств почв и других факторов.

Потребность в молибдене, как и в других микроэлементах, возрастает при высоких урожаях сельскохозяйственных культур на фоне хорошей агротехники и применения высоких доз минеральных удобрений.

Медь необходима для жизни растений в небольших количест­вах. Однако без меди погибают даже всходы. Она участвует в процессах окисления, входит в состав окислительных ферментов, например полифенолоксидазы, усиливает интенсивность дыхатель­ных процессов, что сказывается на характере углеводного и белкового обмена веществ, придает хлорофиллу большую устойчивость, усиливает фотосинтетическую деятельность зеленых растений. Без меди затрудняется синтез белка. В листьях бобовых содержится медьсодержащий белок - пластоцианин. Он входит в состав хлоропластов

И, как полагают, необходим для фотосинтеза. О большой роли меди в процессах фотосинтеза свидетельствует тот факт, что почти 100% ее содержится в пластидах. Важную роль она играет в водном балансе растений. При недостатке меди растения теряют тургор, листья становятся вялыми, поникшими (цв. ил. 15).

Симптом медной недостаточности проявляется прежде всего у злаковых культур. Листья растений на концах становятся белыми и скручиваются, растения кустятся, но дают мало колосьев. В зависимости от степени недостаточности меди колосья или метелки частично или совсем бывают пустыми. Урожай зерна бывает небольшим, зерна - щуплыми, озерненность колоса - неполная. Следовательно, недостаток меди сильнее всего влияет на формирование генеративных органов. Болезнь растений, вызываемую недостаточностью меди, называют белоколосицей, или «белой чумой». Иногда ее называют «болезнью вновь освоенных торфяных почв», так как чаще всего растения испытывают недостаток этого элемента при освоении заболоченных и торфяных почв. Не все растения одинаково чувствительны к недостатку меди. Например, ячмень, яровая и озимая пшеница более чувствительны, чем озимая рожь.

По данным М.В. Каталымова, содержание меди колеблется от

1,5 до 8,1 мг/кг сухого вещества. Вынос меди с урожаем пшеницы составляет (в г/га) 7,3, овса - 15, фасоли - 14,2, проса - 21, свеклы кормовой - 45,4, свеклы сахарной - 52,5, люпина желтого - 126, картофеля - 169,4.

Валовое содержание меди в почвах колеблется от 1 до 100 мг/кг. Наиболее богаты медью красноземы и желтоземы, а самые бедные - торфяники. Однако по валовому содержанию этого элемента в почве нельзя судить о степени обеспеченности им. Из всех форм соединений меди в почве доступными для растений являются водорастворимая (ее менее 1 % от валового содержания) и поглощенная поверхностью коллоидов почвы. При вхождении меди в комплексные органические соединения подвижность ее резко снижается. Часть меди входит в кристаллическую решетку минералов. Усвояемые формы меди определяют па содержанию ее в вытяжке 0,5 н. азотной или 1 н. соляной кислоты. По содержанию подвижной меди в почвах определяют степень ее обеспеченности этим элементом и необходимость внесения медных удобрений.

Данные по обеспеченности почв медью, по Я.В. Пейве, приведены в табл. 4.25. Эти показатели ориентировочны и должны

уточняться путем закладки полевых опытов по определению эф­фективности медных удобрений в зависимости от содержания усвояемой меди в почве.

4.25. Обеспеченность почвы медью, мг/кг почвы

Цинк участвует во многих физиолого-биохимических процес­сах растений. Главным образом он является катализатором и акти­ватором многих процессов. Цинк окисляется в ферменте карбо- ангидразе, расщепляющей угольную кислоту на углекислый газ и воду, активирует каталазу, пероксидазу, липазу, протеазу и инвертазу. Он принимает участие в белковом, липоидном, углеводном, фосфор­ном обмене веществ, в биосинтезе витаминов (аскорбиновой кислоты и тиамина) и ростовых веществ - ауксинов. Цинк улучшает водо­удерживающую способность растений, повышает количество прочно связанной воды.

Недостаток цинка приводит к нарушению обмена веществ у растений. Происходит распад белков под действием фермента рибо- нуклеазы, деятельность которого подавляется при достаточном содержании этого микроэлемента в растении. Цинковое голодание нарушает также углеводный обмен у растений: задерживается образование сахарозы и крахмала, больше накапливается редуци­рующих сахаров. При нарушении фосфорного обмена в растениях больше накапливается минерального фосфора и уменьшается количество фосфорорганических соединений. При резком недостатке цинка нарушается процесс образования хлорофилла, в результате чего проявляется пятнистый хлороз, позже пятна приобретают красновато­бронзовую окраску (цв. ил. 16).

Одним из признаков недостатка этого микроэлемента является образование на концах ветвей плодовых деревьев побегов с укороченными междоузлиями и мелкими листьями. Эта болезнь получила название розеточности. При этом ослабляется закладка плодовых почек, плоды бывают уродливые и мелкие. На однолетних культурах недостаток цинка обнаруживается очень редко. Наиболее чувствительны к его недостатку плодовые деревья, бобы, кукуруза, соя, фасоль, хмель и лен, менее - картофель, томаты, лук, люцерна,

просо, свекла и красный клевер; совсем не реагируют овес, пшеница, горох, спаржа, горчица и морковь.

В растениях содержится мало цинка - 15-22 мг/кг сухого вещества. При большом количестве его в почве содержание в рас­тениях может достигать сотых долей процента. Вынос цинка с урожаем характеризуется следующими величинами (в кг/га): сахар­ной свеклы - 1,2-2,1, картофеля - 1,6, горчицы - 1-1,5, капусты и тимофеевки - 0,058-0,076.

Обычно цинковое голодание растений, особенно овощных, плодовых, кукурузы, обнаруживается на карбонатных почвах, богатых известью, где подвижных форм цинка мало.

Цинк, как и медь, фиксируется поглощающим комплексом почвы и закрепляется в форме органических комплексных соеди­нений. С увеличением pH доступность цинка уменьшается. Поэтому недостаток цинка чаще всего проявляется на песчаных карбонатных почвах и богатых кальцием болотных почвах. На усвояемость цинка отрицательно влияют и фосфаты почвы, которые могут образовывать с ним труднорастворимые соединения.

Валовое содержание цинка в различных почвах страны не­одинаково (табл. 4.26). Количество подвижного цинка в почвах (эту форму его извлекают из почвы 0,1 н. хлористым калием) также подвержено значительным колебаниям. Снижение подвижности цинка на карбонатных почвах объясняется связыванием его известью в нерастворимые цинкаты кальция. Кроме того, кальций задерживает поступление цинка в растения, так как эти катионы являются антагонистами. Подкисление почвы обычно сопровождается увеличе­нием содержания в почве подвижного цинка.

4.26. Содержание цинка в почве, мг/кг почвы

По данным Я.В. Пейве, почвы по обеспеченности их подвиж­ным цинком делятся на следующие группы (мг/кг почвы):

4.5- 0,2 - очень бедная,

2.5- 3-1 ,0 - бедная,

8.0- 3 ,0 - среднеобеспеченная,

6.0- 5,0 - богатая,

>5,1 - очень богатая.

Эта группировка почв по содержанию цинка ориентировочная и должна уточняться в конкретных почвенно-климатических условиях путем закладки полевых опытов.

Кобальт необходим не только растениям, но и животным. Он входит в состав витамина В12, при недостатке которого нарушается обмен веществ - ослабляется образование гемоглобина, белков, нуклеиновых кислот, и животные заболевают акобальтозом, сухоткой, авитаминозом.

Роль кобальта в питании растений мало изучена. Известно, например, что небольшое количество этого микроэлемента требуется бобовым культурам для усиления работы клубеньковых бактерий. Однако потребность в кобальте для фиксации молекулярного азота во много раз меньше, чем в молибдене. Витамин В12 находят в клубеньках бобовых растений. Кобальт входит в состав ферментов кобамида, коэнзима и амутазы. Однако о соединениях кобальта в растениях мало известно (например, в растениях содержится кобальто-протеин).

Кобальта в растениях немного (0,2-0,6 мг/кг сухого вещества). Чтобы животные не испытывали недостатка в нем, кормовые культуры должны содержать 0,7 мг этого микроэлемента на 1 кг корма.

Оптимальная для растений доза кобальта в питательном растворе 0,06 мг/л. Среднее содержание кобальта в почвах составляет 110_3% (Власюк, 1969). Поступление этого элемента в растения усиливается с подкислением реакции среды, т.е. аналогично другим микроэлементам (кроме молибдена).

Йод также представляет интерес с точки зрения недостатка его для животных, так как он стимулирует деятельность гормона тироксина. Убедительных опытных данных о необходимости его для растений пока нет. Однако установлено благоприятное действие йода для разных культур при концентрациях его от 0,025 до 0,02 мг/л. В водных и песчаных культурах при содержании его свыше 1 мг/л воды и 1 кг почвы отмечалось отрицательное его влияние на томаты.

Йод может поглощаться листьями растений из атмосферы. Он входит в состав свободных аминокислот и соответственно в белки. Вынос его с урожаем около 10 г/га. Среднее содержание в почвах следующее (в %): в черноземах и каштановых - 5,3*0,0004, в лесостепных - 2,6*0,0004, в сероземах - 2,5 10*0,0004, в дерново-подзолистых -2,510*0,0004, в торфянистых - 1,2-10*0,0004, в красноземах - 110*0,004. В течение года йода с осадками попадает в почву от 9 до 50 г/га. Некоторое количество йода вносится в почву с сырыми калийными солями.
Недостаток йода в воде и пище вызывает заболевание щитовидной железы, особенно в горных районах, где меньше содержится йода. С профилактической целью применяют поваренную соль, обогащенную этим элементом.

Определить по внешним признакам недостаток для растения того или иного микроэлемента практически бывает очень трудно. Поэтому в каждом конкретном случае решение о применении микроудобрений для растений станет необходимым в том случае, если точно установлен его недостаток. При этом следует учитывать pH почвы, свойства поглощающего комплекса, влажность почвы, наличие других ионов, выращиваемую культуру и т.д. Следует помнить, что при неправильном применении микроудобрений легко можно превысить порог токсичности, что нанесет урожаю и качеству продукции непоправимый ущерб.