Физиологическая роль элементов минерального питания
Содержание золы в растениях колеблется в широких пределах, в зависимости от вида растений. Так например, в составе листьев картофеля 5—13% золы, свеклы — И—15%, репы —8—15%. Содержание золы колеблется и в зависимости от органа растения. В семенах содержание золы составляет в среднем около 3%, в корнях и стеблях — 4—5%, в листьях — 3—15%, меньше всего содержится золы в мертвых клетках древесины (0,4—1%) - Уже эти цифры показывают, что зольные элементы сосредоточены в тех органах и клетках, уровень жизнедеятельности которых достаточно высок. Большое значение имеют и условия выращивания. Как правило, чем богаче почва и чем суше климат, тем выше содержание золы в растении.
Состав золы разнообразен. Анализы показывают, что почти нет элементов, даже из числа самых редких, которые не были бы найдены в золе того или иного растения. Многие элементы, рассеянные в земной коре, накапливаются в растении в значительном количестве. Это позволило В. И. Вернадскому указать па значительную роль
Элементы, необходимые для растительного организма
Питательными веществами считаются вещества, которые необходимы для жизни организмов. Организм не может завершить свой жизненный цикл в отсутствии данного вещества, оно должно оказывать прямое влияние на организм и быть незаменимым.
Для того чтобы установить, является ли данное вещество питательным, необходимо выращивать растения на какой-либо нейтральной среде. В 1860 г. Сакс и Кноп, выращивая растения в сосудах на водном растворе минеральных солей, установили, что для жизнедеятельности растения, кроме С, О, Н, необходимы следующие 7 элементов: N, Р, S (неметаллы), К, Са, Mg, Fe (металлы). Если полностыо исключить какой-либо из этих элементов, то при выращивании в водных культурах нормальных растений получить не удается. На основании исследований Кпоп предложил питательную смесь для выращивания растений в водных культурах. После этого разные авторы неоднократно видоизменяли питательные смеси, но все они должны удовлетворять следующим требованиям: 1. Содержать все основные питательные элементы в доступной для растений форме. 2. Иметь близкий к нейтральному рН, который не должен сильно сдвигаться при выращивании растепий. 3. Общая концентрация солей не должна превышать определенный уровень.
Сакс и Кпоп развили применение вегетационного метода, впервые предложенного французским ученым Ж. Буссенго (1837). При вегетационном методе растения выращивают в специальных сосудах, заполненных водой, песком или почвой. Соответственно различают водные, песчаные или почвенные культуры. В зависимости от задач исследования в сосуды вносят определенную питательную смесь.
Вегетационный метод исследования широко используется в физиологических и агрохимических экспериментах. Сосуды обычно ставят на специальные вагонетки, которые помещают в вегетационный домик, имеющий застекленную и незастекленную часть. Вегетационный домик служит для растений укрытием и защищает от дождя, ветра и небольших заморозков. В последнее время широкое распространение получили лаборатории искусственного климата, где растения выращивают в контролируемых условиях влажности, температуры и освещенности.
Аналитические методы, применявшиеся Саксом и Кнопом, были довольно грубы и не позволяли достаточно очистить воду и сосуды, в которых выращивались растения, поэтому элементы, необходимые растению в микроколичествах, в то время не были открыты. В начале XX в. при современных методах очистки воды и реактивов была показана необходимость для растений, кроме перечисленных выше еще пяти элементов (микроэлементов), бора, марганца, цинка, меди и молибдена. Предполагают, что для нормального роста некоторых растений необходимы и такие элементы, как хлор, кобальт, натрий и др. Все необходимые элементы корневого питания подчиняются основным правилам, сформулированным еще Ю. Либихом: 1. Все перечисленные элементы равнозначны и полное исключение любого из них приводит растение к глубокому страданию и гибели. 2. Ни один из перечисленных элементов не может быть заменен другим, даже близким по химическим свойствам, т. е. каждый элемент имеет свое специфическое физиологическое значение.