НОВОСТИ

Другими веществами заменить нельзя. Микроэлементы в жизни растений

ТЕГИ:

Дмитрий Алексеев

Наукой доказано, что для нормального развития растительного организма недостаточно применения только минеральных или органических удобрений. Важную роль в питании растений играют микроэлементы. В частности, Си (медь), Мо (молибден), Мп (марганец), Со (кобальт), Zn (цинк), В (бор) и другие повышают активность многих ферментов и ферментных систем в растительном организме и улучшают использование растениями питательных веществ из почвы и удобрений. Поэтому микроэлементы нельзя заменить другими веществами, а их недостаток обязательно должен быть восполнен. Только тогда мы получим качественную продукцию, содержащую оптимальное количество для данного сорта сахаров, аминокислот, витаминов.

Стройматериалы для построения ферментных систем

Человеку кроме белков, жиров и углеводов для нормальной жизнедеятельности необходимы многочисленные элементы, находящиеся в пище. Так же и растения нуждаются в дополнительной подпитке микроэлементами.

Микроэлементами называют химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и используемые растениями в микроколичествах по сравнению с основными компонентами питания. Однако их биологическая роль велика.

Всем без исключения растениям для построения ферментных систем — биокатализаторов — необходимы микроэлементы, среди которых наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Ряд ученых называют их «элементами жизни», как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай.

Сельскохозяйственные растения по обеспеченности микроэлементами объединяются в следующие группы:

  1. Растения невысокого выноса микроэлементов и сравнительно высокой усваивающей способности — зерновые хлеба, кукуруза, зернобобовые, картофель;
  2. Растения повышенного выноса микроэлементов с невысокой и средней усваивающей способностью — корнеплоды (сахарная, кормовая, столовая свекла и морковь), овощи, многолетние травы (бобовые и злаковые), подсолнечник;
  3. Растения высокого выноса микроэлементов — сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в условиях орошения на фоне высоких доз минеральных удобрений.

С литологическими особенностями четвертичных отложений связаны и провинциальные особенности распространения микроэлементов (табл. 1).


Микроэлементы не могут быть заменены другими веществами и их недостаток обязательно должен быть восполнен с учетом формы, в которой они будут находиться в почве. Растения могут использовать микроэлементы только в водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента), а неподвижная форма может быть использована растением после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы протекают очень медленно и при обильном поливе грунта значительная часть образующихся подвижных форм микроэлементов вымывается. Все микроэлементы жизни, кроме бора, входят в состав тех или иных ферментов. Бор не входит в состав ферментов, а локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны, благодаря образованию углеводно-боратного комплекса.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений.

Однако сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию неверно. Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так, марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Соотношение железо-марганец должно быть больше двух. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза. Бор и марганец повышают фотосинтез после подмораживания растений. Неблагоприятное соотношение азота, фосфора, калия может вызвать болезни растений, которые излечиваются микроудобрениями.

Преобразование форм микроэлементов

Различие между формами микроэлементов заключается в следующем: микроэлементы в виде неорганических солей удовлетворительно работают только в кислых почвах (рНдоб). В почвах, близких к нейтральным, их эффективность снижается в десятки раз. В нейтральных, слабощелочных и карбонатных почвах неорганические соли не могут удержать микроэлементы в водорастворимой форме, доступной для растений, и их эффективность приближается к нулю, те. они переходят в плохо растворимые формы (гидроокиси, карбонаты) и становятся недоступными для растений.

Перевод микроэлемента в подвижную биологически активную форму (в виде комплексонатов (хелатов) металлов) осуществляется с помощью специальных кислот—комплексообразователей.

Установлено, что наиболее перспективными с биологической точки зрения для создания микроудобрений являются:

  • этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА);
  • диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА);
  • дигидроксибутилендиаминтетрауксусная кислота (ДБТА);
  • этилендиаминдиянтарная кислота (ЭДДЯ);
  • гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ);
  • нитрилтриметиленфосфоновая кислота (НТФ).

Если поставить вопрос, на основе какого комплексона следует получать биологически активные микроэлементы, то однозначного ответа дать невозможно. Связано это прежде всего с тем, что для растений комплексоны практически инертны. Главная роль принадлежит катиону металла, а комплексон играет роль транспортного средства, обеспечивающего доставку катиона и его устойчивость в почве и питательных растворах.

Первые четыре кислоты (ЭДТА, ДТПА, ДБТА, ЭДДЯ) являются комплексонами, содержащими карбоксильные группы, а кислоты ОЭДФ и НТФ — комплексоны на основе фосфо-новых кислот.

Из комплексонов, содержащих карбоксильные группы, наиболее оптимальной являются ДТПА, которая полностью перекрывает все свойства ЭДТА, плюс к этому позволяет использовать комплексонаты (особенно железа) на карбонатных почвах и при рН выше 8, где ЭДТА малоэффективна.

Комплексонаты на основе НТФ имеют низкую растворимость и более узкий рабочий диапазон рН.

В настоящее время за рубежом в наибольших количествах производятся, в основном, микроудобрения на основе ЭДТА (Голландия, Финляндия, Израиль) и связано это прежде всего с ее достаточной доступностью и относительно низкой стоимостью.

Из комплексонов, содержащих фосфоновые группы, наиболее перспективной является ОЭДФ. На ее основе могут быть получены все индивидуальные комплексонаты металлов, применяемых в сельском хозяйстве, а также композиции различного состава и соотношения.

Микроэлементы в биологически активной форме совместимы с большинством ядохимикатов. По организационным и экономическим соображениям внекорневую обработку микроэлементами и опрыскивание ядохимикатами желательно совместить. Растворы и суспензии пестицидов можно готовить на растворе комплексонатов вместо воды. Активность обоих веществ при этом сохраняется, а в большинстве случаев растения быстрее восстанавливаются от угнетения, вызванного ядохимикатами.

Достаточно ли в почве микроэлементов?

По данным геохимического обследования почв различными исследователями, главным источником микроэлементов для почвы являются почвообразующие породы. Несмотря на то, что в процессе почвообразования происходит и перераспределение химических элементов почвообразующей породы, специфические свойства и особенности в химии микроэлементов практически навсегда сохраняются в почвах, за исключением случаев техногенного загрязнения.

При этом наблюдается прямая зависимость между содержанием микроэлементов в материнских породах и сформировавшихся на них почвах.

Почвообразующие породы разного гранулометрического состава содержат заметно различающиеся количества микроэлементов: небольшое — песчаные и супесчаные; более высокое — суглинистые и глинистые. Основная причина этого — несхожесть минералогического состава почвообразующих пород (кварц — в песчаных и глинистые минералы — в суглинках и глинах). Таким образом, содержание большинства микроэлементов в почвообразующих породах увеличивается при утяжелении их гранулометрического состава.

Наиболее низкое содержание микроэлементов наблюдается в почвах Полесья, это в основном дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического состава. Общей закономерностью в распределении микроэлементов в почвенном покрове Полесья является повышение их содержания от почв северо-западных к почвам юго-восточных районов. Эта закономерность нарушается лишь в местах проявления геохимических барьеров на пути миграции микроэлементов. В частности, в гидроморфных и полугидроморфных почвах наблюдается значительная биогидрогенная аккумуляция марганца, цинка, меди, кобальта. Однако это явление носит локальный характер. А в целом, в зоне Полесья микроэлементы обладают высокой миграционной способностью, интенсивно перемещаясь как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

В Лесостепи, Степи и Донбассе в связи с преобладанием почв с более высоким содержанием гумуса и утяжелением гранулометрического состава значительно повышается и содержание микроэлементов. Однако и здесь на орошаемых почвах отмечается миграция подвижных форм микроэлементов до геохимических барьеров (лессы, карбонатные горизонты).

Из приведенного следует, что в миграции и распределении каждого микроэлемента в почвенном покрове Украины имеются свои специфические особенности, связанные с почвенно-климатическими условиями отдельных регионов и с физико-химическими свойствами самих элементов.

Микроэлементы в почвах находятся в различных формах. Их доступность для растения зависит от целого ряда факторов, представленных в табл. 2.

В подготовке статьи были использованы материалы издания: Микроэлементы в сельском хозяйстве/ Под редакцией: А. Фатеева, д.с.-х.н; С. Булыгина, д.с.-хн., профессора, чл-корр. УААН. — Харьков, 2001.

ВИДЕО
СОБЫТИЯ