7. Элементный состав растений. Органогенные и зольные элементы питания, макро-, микро- и ультрамикроэлементы, их процентное содержание в растениях.

Из 115 известных химических элементов в составе растений постоянно обнаруживается чуть более 20, а обязательными для выполнения жизненных функций можно считать всего 16.

Основную часть растений составляет О₂ (70 %), С (18%), Н (10), Ca, K, N (0.3 %)/ Si (0.15 %), Mg, P (0.07 %) и др. в малых количествах.

В состав растений входит вода и так называемое сухое вещество, представленное органическими и минеральными соединениями. Состав и количество сухого вещества определяет урожайность и качество продукции

Растения и сухая растительная масса значительно различаются по элементному составу. Рассмотрим среднее содержание хими­ческих элементов в растениях (по Виноградову).

Из диоксида углерода, поглощаемого в основном листьями и воды поступающей через корни, в растении в процессе фотосинтеза образуются простые безазотистые органические вещества со­стоящие из углерода, кислорода и водорода; в состав белков вхо­дит еще азот. На долю углерода, кислорода, водорода и азота при­ходится 95 % сухой массы растений

1) Углерод С - 45 %,

2) Кислород О - 42 %,

3) Водород - 6,5 %,

4) Азот N - 1,5 %)

Эти четыре элемента названы органогенными.

Усваиваются органогены (кроме N) в процессе воздушного питания, следовательно, недостатка в них растение не испытывают. Ценность продукции зависит от содержания различных органических соединений. Зерновые и зернобобовые выращиваются ради белка и крахмала. Главный компонент сухого вещества картофеля – крахмал, сахарной свеклы – сахароза, масличных – масла, прядильных – клетчатка. Качество продукции овощных и плодово-ягодных культур определяется содержанием органических кислот.

Содержание органических веществ в составе сухого вещества во многом зависит от условий минерального питания растений, грамотно применяя удобрения можно создать условия питания соответствующие накоплению в продукции необходимых органических соединений. Например: усиление азотного питания повышает содержание белка в зерне и кормах. Фосфорно-калийные удобрения способствуют накоплению крахмала (картофель), сахара (свекла), жиров (масличные). Не сбалансированное питание приводит к ухудшению качества продукции, избыточное применение азота снижает количество крахмала в картофеле, сахара в свекле, ослабляет устойчивость растений к вредителям. При сжигании растений можно выделить зольные элементы, на долю которых приходится около 5% сухого вещества: P, K, Ca, Mg и т.д. Таким образом азот и зольные элементы применяемые в качестве удобрений составляют всего 6,5% сухого вещества. Всего в растениях найдено около 80 элементов, вполне вероятно, что найдется и больше. Не все 80 нужны растению.

Условия, при которых химический элемент считается необходимым для растений:

1) Его отсутствие не позволяет растению завершить свой жизненный цикл

2) Недостаток элемента вызывает специфические нарушения жизнедеятельности растения

3) Элемент непосредственно участвует в процессах превращения веществ и энергии.

Содержание азота и зольных элементов в растениях зависит от :

– биологических особенностей;

– условий выращивания;

Его количество неодина­ково в различных органах. Например, в корнях, стеблях и листьях больше зольных элементов, чем в семенах.

Выделяются условно необходимые в отношении которых имеются данные о положительном действии, но их роль окончательно не доказана.

Перечень необходимых растениям химических элементов:

Углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), калий (К), кальций (Са), фосфор (Р), магний (Mg), сера (S), железо (Fe), натрий (Na), хлор (Cl), марганец (Mn), цинк (Zn), молибден (Мо), медь (Cu), бор (В), ванадий (V), кобальт (Со), йод (I).

Перечень условно необходимых растениям химических элементов:

Кремний (Si), алюминий (Al), хром (Cr), стронций (Sr), титан (Ti), никель (Ni), свинец (Pb), литий (Li), фтор (F), кадмий (Cd), селен (Se), серебро (Ag).

На данном этапе развития научных знаний 20 элементов относят к необходимым элементам питания и 12 элементов считают условно необходимыми (условно необходимые элементы даны в скобках):

I. – Mg. Са. Zn. <Sr, Cd). Ml. В, (Al).

II. – Н. (Li). Na. К. Си. (Ag).

III. – Mg. Са. Zn. <Sr, Cd). Ml. В, (Al).

IV. – С. (Si), (Ti, Pb).

V. – N, P, V.

VI. – O, S. Mo, (Cr. Se). Vir. CI, I. Mn. (F)

VIII. – Fe, Co, (Ni).

К необходимым относят элементы, без которых растения не мо­гут полностью закончить цикл развития и которые нельзя заменить другими элементами. По 12 условно необходимым элементам в ряде опытов имеются сведения об их положительном действии.

По процентному содержанию все элементы можно разделить:

1) Макроэлементы (10^-1-10^-2 % на сухое вещество)

2) Микроэлементы (10^-3-10^-5 %)

3) Ультрамикроэлементы (10^-6-10^-8 %)

Макроэлементы – элементы, содержащиеся в растительном организме в значи­тельных количествах (от сотых долей до целых процентов)

Перечень макроэлементов:

Углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р), калий (К), кальций (Са), магний (Mg), сера (S), железо (Fe), натрий (Na), хлор (Cl).

Микроэлементы – элементы, содержание которых в растени­ях выражается тысячными и стотысячными долями процентов.

Перечень микроэлементов:

Марганец (Mn), цинк (Zn), молибден (Мо), медь (Cu), бор (В), ванадий (V), кобальт (Со), йод (I).

Ультрамикроэлементы – элементы, находящиеся в ничтожно малых долях процентов. Физиологическая функция ультрамикроэлементов до сих пор не выяснена из-за слабой изученности вопроса. К ним относятся Ag, Au, Ra, Ac и т.д.

Такое деление весьма ус­ловно. Например, железо по количественному содержанию следу­ет относить к макроэлементам, а по выполняемым функциям — к микроэлементам.

Содержание микроэлементов в различных органах растений имеет определенные закономерности. Например, марганец и мо­либден, как правило, в больших количествах содержатся в листь­ях, а цинк, бор. кобальт, медь при достаточной обеспеченности этими цементам и накапливаются как в вегетативных, так и в ге­неративных органах. Для зерновых культур характерно относи­тельно более высокое содержание бора в зерне, а для большинства бобовы – в вегетативных органах.

Разные биологические группы растении существенно различа­ются по своим требованиям к оптимальным концентрациям микроэлементов Например, кукуруза и табак нуждаются больших количествах цинка, зерновые культуры отзывчивы на дополнительное обеспечение марганцем и молибденом.

Особенности содержания и распределения в растениях элемен­тов минерального питания определяют различия в требованиях отдельных сельскохозяйственных культур к элементам питания.

Содержание основных элементов минерального питания в су­хом веществе типичного растения (Смирнов, Муравин) приведено ниже: