2 Особенности минерального питания растений. Классификация минеральных элементов. Критерий Арнона.

Особенности минерального питания растений:

– автотрофность – свойство целостного растительного организма, которое определяется не только способностью синтезировать органическое вещество из углекислого газа и воды, используя энергию Солнца, но также способностью растений (в отличие от животных) извлекать и метаболизировать минеральные элементы почвенной или водной среды.

– накопление элементов в тканях в концентрациях значительно более высоких, чем во внешней среде.

– специфичность в потребности, накоплении и распределении по органам от-дельных элементов у разных растений. Специфичность в накоплении элементов, в том числе токсичных для человека и животных (тяжелых металлов, нитрата и др.), учитывается при оценке качества сельскохозяйственной продукции. В то же время способность растений извлекать и накапливать ионы-загрязнители может быть полезна. В настоящее время некоторые виды растений используются в такой технологии очистки окружающей среды, как фиторемедиация.

Классификация минеральных элементов. Растения способны поглощать из окружающей среды в больших или меньших количествах практически все элементы периодической системы. Для нормальной жизнедеятельности растительного организма необходима определенная группа основных питательных элементов, функции которых в растении не могут быть заменены другими химическими элементами. В эту группу входят 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 семейства 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 – элементы, содержание которых выражается величинами от десятков процентов до сотых долей процента – С, О, Н, N, Si, К, Са, Mg, Na, Fe, P, S, Al.

Микроэлементы – элементы, содержание которых составляет ниже тысячных долей процента. 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 про-цента и меньше, выделят в группу ультрамикроэлементов. Например, Cs, Se, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Содержание элементов в растениях. 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. (S – 0,1; Р – 0,2; Mg – 0,2; Са – 0,5; К – 1).

Качественный состав элементов и их содержание в растении сильно варьируют в зависимости от различных условий. 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.

Необходимость элементов. Критерий необходимости Арнона предполагают, что элемент должен быть включен в процессы обмена и при его отсутствии в среде растение не может пройти весь цикл развития.

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. Потребление питательных веществ растениями в особенности усиливается в период цветения и последующего образования семян. 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, что проявляется уже на самых первых этапах жизни растений, в момент прорастания семян – снижается всхожесть и энергия прорастания семян, угнетается развитие корневой системы, наблюдается ослабление синтеза белков.