14. Склад і живлення рослин

14.1. Роль макро- і мікроелементів

У живленні рослин, крім головних елементів — азоту, фосфо­ру і калію, на думку багатьох дослідників, беруть участь 76 еле­ментів періодичної системи Д. І. Менделєєва. До макроелементів належать хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах стано­вить від кількох процентів до сотих часток процента в перера­хунку на суху речовину. Макроелементи — це азот, вуглець, ки­сень, водень, сірка, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, натрій.

До мікроелементів належать хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах становить не більш як тисячні частки процента в перерахунку на суху речовину. Мікроелементи — це цинк, бор, мідь, молібден, кобальт, манган.

Наявність головних елементів живлення (N, Р і К) у ґрунті і рослинах визначає інтенсивність вибіркового поглинання пожив­них речовин, що виявляється в обміні речовин і зумовлює фор­мування врожаю певної якості.

Азот входить до складу амінокислот, з яких побудована мо­лекула білка, де на азот припадає 16-18%. Білкові сполуки є складовою частиною протоплазми. Вони є в кожній клітині і, як писав Д. М. Прянишников, становлять матеріальну основу будь-якого життєвого процесу. Без азоту не утворюються білкові спо­луки, без яких не може бути протоплазми, а отже, й життя.

Азот і зольні елементи, які входять до складу рослин у меншій кількості, ніж вуглець, мають велике значення. Без їх участі немож­ливе утворення безазотистих та беззольних органічних сполук. Живлення рослин зольними елементами й азотом добре піддаєть­ся регулюванню через застосування добрив. Азот входить до скла­ду хлорофілу, нуклеїнових кислот, фосфатидів, глюкозидів, алка­лоїдів, ферментів, рістактивуючих та інших речовин. Джерелом азоту для рослин є амонійний і нітратний азот. Рослини можуть засвоювати азот амідів і амінокислот. Бобові та деякі небобові рослини засвоюють азот з атмосфери за допомогою бульбочко­вих бактерій. Основними сполуками, які формують урожай і виз­начають певною мірою його якість, є нітратний та амонійний азот.

Велике значення для засвоєння рослинами азоту має реак­ція ґрунту, концентрація іонів у ньому, стан самої рослини і нако­пичення вуглеводів та інших сполук. При нейтральній реакції ґрун­ту рослини краще засвоюють азот з амонійних добрив, а при кислій — із селітр. Д. М. Прянишников процес перетворення азо­ту у рослині зобразив такою схемою:

NO₃ → NO₂ → NН₃ → аспарагін → амінокислоти → білок.

У насінні обмін азотистих сполук починається з моменту його проростання. Від умілого впливу на процес біосинтезу білка та органічних речовин залежить ефективність добрив та інших за­собів хімізації. Одночасно з процесом біосинтезу білка відбува­ється процес його розкладання. Вміст азоту у рослинах стано­вить від 0,5 до 5%. Багато азоту міститься у насінні, листках, особливо молодих, менше — у стеблах, кореневій системі.

Посилене азотне живлення сприяє розвитку асиміляційної поверхні та розвитку вегетативних органів рослин, підвищенню їх урожайності. Надмірне азотне живлення призводить до подов­ження вегетаційного періоду рослин, їх полягання, зниження азотфіксуючої здатності, накопичення нітратного азоту у сільсь­когосподарській продукції. Поглинутий амонійний і нітратний азот при достатній кількості у рослинах органічних кислот та інших сполук швидко вступає у білковий обмін. При недостатній утил­ізації нітратного азоту нітрат-іони можуть накопичуватись у кор­мах та продуктах, які споживає людина, у кількостях, вищих за гранично допустиму концентрацію (ГДК). Дуже шкідливою влас­тивістю нітрат-іонів є участь їх у реакціях нітрозування амінів і амідів, внаслідок чого утворюються канцерогенні N-нітросполуки (нітрозодиметиламін, нітрозодиетиламін).

Використання результатів ґрунтової і рослинної діагностики дає змогу регулювати умови живлення рослин, отримувати біо­логічно повноцінну продукцію.

Фосфор входить до складу органічних (нуклеїнових кислот, фосфопротеїдів, фосфатидів, фітину, лецитину, сахарофосфатів) і мінеральних сполук (солей фосфорної кислоти). Фосфор зас­воюється переважно кореневою системою рослин у вигляді іонів фосфорної кислоти (Н₂РО₄^-, НРО₄^-2, РО₄^-3). Засвоєння фосфору з піро- і метафосфатів та деяких органічних сполук незначне.

Фосфор, як і азот, концентрується у товарній продукції. Росли­ни поглинають більше фосфору у перший період росту, що дає їм змогу створити певний запас цього елемента. Тому внесення суперфосфатів у рядки під час сівби завжди високоефективне.

Добре засвоюють фосфор з важкорозчинних фосфорних добрив (фосфоритне борошно) люпин, гречка, гірчиця, гірше — горох, еспарцет, коноплі.

Недостатнє фосфатне живлення зумовлює затримку росту і розвитку рослин, їх дозрівання, погіршення якості продукції і зниження; врожайності. Оптимальне фосфатне живлення підви­щує врожай і сприяє підвищенню якості продукції, поліпшує стійкість рослин проти полягання і низьких температур. Надмірне живлення рослин фосфором зумовлює скорочення вегетаційно­го періоду, що призводить до недобору товарної продукції, зни­ження коефіцієнта використання фосфору з добрив. Вміст фос­фору в рослинах становить 0,5-1% Р₂O₅.

Калій міститься в рослинах переважно у мінеральній формі у вигляді іонів калію. В такому вигляді він і поглинається росли­ною. Найбільше калію поглинають буряки, картопля, соняшник, гречка. Калій стабілізує структуру клітини і сприяє утворенню багатих на енергію сполук, підвищує утворення ферментів і їх активність, гідратацію колоїдів плазми, накопичення цукрів, крохмалю, білків. Крім того, калій посилює посухо-, холодо- і мо­розостійкість, а також стійкість рослин проти шкідників, хвороб та їх збудників.

Недостатнє калійне живлення затримує обмін речовин, підсилює дисиміляційні процеси, порушує водообмін, що при­зводить до 30-40% недобору врожаю. Вміст калію у рослинах становить 0,5-5,6% К₂O.

Сірка входить до складу незамінних амінокислот, протеолі­тичних ферментів, вітамінів. Рослини поглинають сірку у вигляді сульфат-іонів і їх оксидів кореневою системою і листям. Недо­статнє живлення рослин сіркою призводить до зниження про­цесів фотосинтезу білка, відставання у рості і зниження продук­тивності культур та якості продукції. Найбільше сірки міститься у капусті, томатах, ріпаку і люцерні.

Надходить сірка у ґрунт з органічними і мінеральними добри­вами, які містять сірку, з атмосферними опадами.

Вибіркова здатність рослин до поглинання іонів найбільше ви­являється в умовах достатньої кількості елементів живлення у по­живному середовищі. Використання азоту і зольних елементів відбувається найефективніше у період інтенсивного збільшення об'єму і маси рослин. Припинення приросту органічної речовини зумовлює зниження засвоєння елементів мінерального живлен­ня. Наприклад, рослини цукрових буряків найбільш енергійно по­глинають поживні речовини у червні, липні і до першої половини серпня, тобто під час максимального наростання маси корене­плоду (табл. 6).

Таблиця 6