51. Содержание и необходимость элементов, классификация минеральных элементов, необходимых для растений: макроэлементы, микроэлементы.

Растения способны поглощать из окружающей среды в больших или меньших количествах практически все элементы периодической системы. Для нормальной жизнедеятельности 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: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B, Cl, (Na), (Si), (Co).

Среди этих основных питательных элементов лишь 16 являются собственно минеральными, так как С, Н и О посту­пают в растения преимущественно в виде СО₂, О₂ и Н₂О. Натрий поглощается в относительно высоких количествах не­которыми видами сем. маревых, в частности свеклой, а также видами, адаптированными к условиям засоле­ния, и в этом случае является необходимым. Кремний, который в особенно больших количествах встречается в соломине злаковых, для риса является необхо­димым элементом. С, Н, О, N называют органо­генами.

О минеральном составе растений обычно судят по 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.

Исходя из коли­чественного содержания минеральных элементов в тканях растений их принято делить на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы — объединяет элементы, со­держание которых выражается величинами от десятков процентов до сотых долей процента (10¹ — 10^-2). Помимо органогенов (С, О, Н, N), в группу макроэлементов входят Si, К, Са, Mg, Na, Fe, P, S, Al.

В группу микроэлементов — объединяет элементы, со­держание которых колеблется составляет ниже тысячных долей процента 10^-3. К этой группе относятся Мn, В, Сu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Ni, Mo, Co и др.

Иногда элементы, содержание которых составляет миллионные доли (10^-6) процента и меньше, выделят в группу ультрамикроэлементов. Например, Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Содержание элементов.

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, Mg, Fe, Al, Si, Na и др.

Качественный состав элементов и их процентное содержание в растении весьма сильно варьируют в зависимости от различных условий. Например, в различных условиях культуры содержание фосфора в тканях растения может колебаться от 0,14 до 2,5%, т. е. в отношении 1:62. Содержание бора колеблется от 10^-2 до 10^_3%, марганца — от 10^-2 до 10-⁴%.

В тканях различ­ных органов растения содержание золы также различно. Из всех органов растения наиболее богаты золой листья. Отно­сительно высокое содержание зольных элементов в коре деревьев, корнях. Несколько меньше количество золы в тканях стеблей и семенах.

Солома злаков очень богата кремнекислотой, на долю которой приходится свыше 40% всей золы. Эта особенность характерна только для злаков, посколь­ку в стеблях клевера, при том же общем содержании золы, на долю кремнекислоты приходится только 2—3%. По содержанию кальция, наоборот, зола клевера в 5—6 раз богаче, чем зола соломы злаков.

Клубни картофеля, корни свеклы и других корнеплодов богаты калием, на долю которого приходится обычно около половины всей золы.

Высокое содержание кальция в золе — признак не только ви­довой, но в известной степени и возрастной. Как правило, содержа­ние этого элемента увеличивается по мере старения тканей и, на­пример, в коре старого дуба на долю кальция приходится свыше 90% всей золы.

Необходимость (потребность) элементов.

На разных этапах развития растительного организма питатель­ные вещества потребляются им с различной интенсивностью; неоди­накова также скорость поступления различных соединений у разных видов растений. Не совпадают также периоды наибольшей потреб­ности в отдельных элементах у одного и того же растения.

Например, для сахарной свеклы, как и для других корнеплодов, на первом году жизни характерно растянутое поступление фосфора и калия. Более сжаты сроки поступления в свеклу азота и в особенности магния. Поглощение магния заканчивается у свеклы за 30—40 дней до окончания вегетационного периода. В дальнейшем имеет место лишь повторное использование уже воспринятого магния, причем значительная часть запасов этого элемента теряется вместе с отми­рающими листьями.

Из злаков наиболее растянут период поглощения питательных веществ у озимых хлебов. У озимых период поглощения азота и калия длится около 7 месяцев. У озимой пшеницы и ржи содержа­ние азота и калия достигает максимума после окончания цвете­ния — в начале созревания зерна, а поступление фосфорной кисло­ты продолжается вплоть до достижения семенами полной спелости.

У яровых хлебов активное поглощение питательных веществ крайне сжато во времени, например у овса оно продолжается всего 40—55 дней. У зерновых бобовых (горох, фасоль) этот период при­мерно вдвое более продолжителен, причем в особенности растянуто поступление фосфора. Непосредственной причиной этого является характерный зерновым бобовым длитель­ный период цветения и плодообразования.

Элементы, соединения которых подвижны, весьма активно пог­лощаются растениями на ранних этапах их развития. Эти элемен­ты поступают в растение со скоростью, превышающей накопление тем же организмом сухих веществ. Поглощение элементов, дающих малоподвижные соединения, идет более или ме­нее пропорционально синтезу сухих веществ, а в ряде случаев — даже отстает от последнего.

Потребление питательных ве­ществ растениями в особенности усиливается в период цветения и последующего образования семян. Так, у льна за период цветения длительностью 10—12 дней общее количество золы в растении удва­ивается, содержание же некоторых элементов (фосфора, калия, азота) за этот срок возрастает в три и даже четыре раза.

Земляника за период плодоношения, которое у нее продолжается около трех недель, поглощает почти половину от общего количества потребляемого этим растением фосфора и калия.

Наряду с этим установлена различная степень чувствительности растений на разных этапах их развития к высоким концентрациям солей в почве, которые создаются при одновременном внесении в почву больших доз минеральных удобрений.

Отрицательное действие высоких концентраций питательных солей проявляется уже на самых первых этапах жизни растений, в момент прорастания семян. Повышенное содержание в среде ми­неральных элементов снижает всхожесть, а также энергию прора­стания семян. Оно угнетает развитие корневой системы, что, есте­ственно, сказывается отрицательно на всем дальнейшем развитии растений.

Высокая концентрация удобрений на ранних этапах развития подавляет синтетические процессы в тканях растений. В частности, в этих условиях наблюдается ослабление процессов синтеза белков.

Чувствительность к высоким концентрациям солей на ранних этапах развития различна у разных видов. Неодинакова также степень устойчивости одного и того же рас­тения по отношению к различным элементам.