Роль микроэлементов в обменных процессах растений и на накоплении ими биологически активных веществ

Сочетание кобальта с фосфорно-калиевым удобрением повышает урожай люцерны  на 288,4% по отношению к контролю, на 242,7% превосходя действие одного кобальта. Одновременно с ростом урожая шел  усиленный синтез азотистых веществ, повысилось содержание протеина и белка.

Обработка координационными соединениями меди и кобальта приводила  к ускорению наступления фаз  развития, увеличилось число вполне сформировавшихся коробочек у хлопчатника. Отмечено повышение урожайности  на 10-15%, крепости волокна и его зрелости, а также маслянистости семян.

 Под влиянием цинка  происходит увеличение общей  суммы углеводов в листьях  и плодовых органах хлопчатника.  Это увеличение происходит, с  одной стороны, за счет моноз  и сахарозы, с другой стороны,  за счет гемицеллюлозы.

 Содержание крахмала  при этом остается без изменений.

Применение марганца и  бора существенно улучшает качество проса только в первый год действия за счет увеличения сырого белка в  зернах. От внесения марганца количество сырого белка увеличивается на 0,8-1,8%, от бора – 0,1-0,3%.

Замачивание раствором сульфата меди (10 мг/л) семян озимой пшеницы  с низким содержанием меди значительно  повышает содержание свободного триптофана. Следует отметить, что обработка  семян медью с относительно высоким естественным ее содержанием была значительно менее эффективной, а в ряде опытов наблюдалось угнетающее действие ее на продуктивность семян.

В ранний период роста бор, молибден и цинк увеличивают содержание углеводов, особенно сахарозы в листьях  кукурузы. Молибден значительно повышает содержание крахмала. Под влиянием марганца значительно увеличивается содержание ДНК и РНК.

Все микроэлементы (марганец, бор, молибден, цинк) повышают урожай шишек  хмеля. Прибавка в среднем за два  года составила 10-22%. Особенно эффективными оказались молибден и цинк (21-22%). Марганец способствует большему накоплению глютатиона и восстановительной формы аскорбиновой кислоты, также благоприятствует большему накоплению горьких веществ в шишках хмеля, главным образом за счет наиболее ценных компонентов этого комплекса. Повышение горьких веществ в шишках вызывают и молибден с бором (повышается на 3,3-3,4%).

В результате анализов выяснилось, что бор, медь и молибден способствует накоплению в корнеплодах моркови  каротина, сахаров и минеральных  веществ. Так, под влиянием бора содержание каротина в корнеплодах (в зависимости  от почвенных и климатических  условий) повышается от 0,6 до 2,1 мг%, а количество сахара увеличивается до 0,8%. Причем увеличение шло за счет сахарозы.

Таким образом установлена взаимосвязь между содержанием в почве отдельных химических элементов и продуцированием растениями отдельных групп биологически активных веществ (БАВ). Растения, продуцирующие сердечные гликозиды, избирательно поглощают марганец, молибден, хром; продуцирующие алкалоиды – медь, марганец, кобальт; сапонины – молибден, ванадий; терпеноды – марганец; кумарины, флавоноиды и антраценпроизводные – медь; витамины – марганец, медь; полисахариды – марганец, хром. [2]

 

3. Микроэлементы, необходимые для развития растений

Железо, марганец, бор, молибден, цинк, медь, сера - все эти вещества по праву могут называться микроэлементами (потребность в них составляет тысячные доли процента). Они не встраиваются в структуру тканей растений, иными  словами, не создают «тело» и «массу».

Входящие в состав многих ферментов и витаминов, эти элементы выполняют функции биологических  ускорителей и регуляторов сложных  биохимических процессов. При их дефиците или избытке в почве  у овощей, плодовых деревьев, кустарников  и цветов нарушается обмен веществ, возникают различные заболевания. Поэтому роль микроэлементов нельзя недооценивать. [7]

 

Рисунок 2. Признаки минерального голодания

Семь важных элементов

Железо регулирует дыхание  растений. Его недостаток приводит к нарушению фотосинтеза и, как  следствие, к хлорозу (потеря зеленой  окраски и побеление) молодых верхушечных листьев. Иногда страдают и побеги - они покрываются бурыми пятнами.

Марганец также участвует  в образовании хлорофилла, и его  дефицит тоже проявляется в виде хлороза. Однако картина здесь несколько  иная: пластинки листа желтеют, но жилки остаются зелеными - возникает  пятнистость листьев, приводящая к  отмиранию участков ткани.

Бор способствует процессу роста. При его недостатке гибнет верхушечная почка (точка роста). Возможно пожелтение листьев, жилки  делаются коричневыми или желтыми. Источники соединений бора - зола или  навоз.

Молибден играет важную роль в азотном обмене и непосредственно  влияет на урожайность. У растений, испытывающих его дефицит, на листьях  появляются светлые пятна, возможно отмирание почек, плоды и клубни растрескиваются. Источник соединений молибдена – молибденовокислый аммоний.

Цинк регулирует клеточный  обмен. Его нехватка проявляется  в сильно выраженной крапчатости  старых листьев, появлении на них  уголков отмершей ткани, мелколиственности. Характерный признак дефицита цинка - розеточность плодовых: у молодых побегов яблони очень короткие междоузлия, а листья на конце побега собраны в розетку.

Медь активизирует образование  белков и витаминов группы В. Этого  элемента очень мало в песчаных и  торфянистых почвах. Его недостаток проявляется в устойчивом увядании верхних листьев, даже при хорошем  обеспечении влагой, вплоть до их опадания.

Сера участвует в образовании  витаминов, аминокислот и белков. Ее дефицит выявить трудно, так  как внешне он никак не выражен. К  счастью, и возникает довольно редко. Источник серы - сернистые соединения других минеральных элементов (сульфат калия, сульфат аммония, сульфат магния). [1]

 

 

Рисунок 3. Микроэлементы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Внесение микроэлементов

Казалось бы, самый простой  способ, позволяющий обеспечить достаточное  содержание микроэлементов в почве, - внесение в нее соответствующих  солей-удобрений. Но почва - очень сложная  система, в которой взаимодействуют  все минеральные элементы, и это  необходимо учитывать.

Растения могут усвоить  любой элемент, если он находится  в растворимом состоянии (почвенный  раствор) и доступен корням. А элементы, в свою очередь, могут переходить из растворимого состояния в нерастворимое - и наоборот, это зависит от показателя кислотности почвы (рН) и их взаимовлияния.

Так, при уровне рН более 5,5 (кислые и слабокислые почвы) медь, цинк, марганец, железо доступны для усвоения, а молибден - нет. При рН, равном 7 и более (нейтральная или щелочная реакция почвы), медь, молибден, железо, цинк, марганец делаются «малоподвижными» и не переходят в усвояемые растворы.

На окультуренных почвах необходимо учитывать и «фосфорный фактор»: внесенные в почву фосфорные  удобрения (суперфосфаты) способствуют образованию нерастворимых соединений железа, цинка и меди, отчего усвоение этих элементов затрудняется. [4]

Садовнику-непрофессионалу  нелегко усвоить все эти биохимические  тонкости, еще более сложно —  учитывать их и контролировать. Поэтому  лучше использовать так называемые хелатные (органические) соединения микроэлементов (вместо их солей).

Хелаты имеют очень устойчивую структуру. При изменении почвенных условий микроэлементы, находящиеся в их составе, на это не реагируют и их взаимодействие исключается. При выборе удобрения вы должны решить, что будете применять - комплексное полное или только набор микроэлементов. Однако в обоих случаях необходимо убедиться в том, что элементы питания присутствуют в виде хелатных соединений.

Некоторые элементы минерального питания растения способны использовать многократно. Этот процесс, который  называется реутилизацией, распространяется в первую очередь на макроэлементы - азот, фосфор, калий и магний. При  недостаточном содержании этих веществ  в почве растение жертвует старыми  листьями - и извлекает эти элементы уже из них. Поэтому внесезонное  пожелтение и опадание старых листьев - показатель элементного голодания.

Реутилизации поддаются  не все элементы. Сера, например, - лишь частично, а кальций, железо, марганец, бор, медь и цинк вообще не могут  использоваться многократно.

 Способности растений  к количественному потреблению  элементов минерального питания  и их «предпочтения» также  существенно различаются. Некоторые  из них проявляют самую настоящую  избирательность и имеют репутацию  растений-концентраторов. [9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Накопление элементов растениями

- кальций - бобовые, подсолнечник, капуста, картофель, гречиха

- калий - бобовые, картофель,  томаты, подсолнечник, свекла, капуста,  огурцы

- кремний и фосфор –  злаки

- сера - бобовые, лук, чеснок

- марганец - фрукты, брусника, черника, голубика, свекла

- цинк - свекла, кукуруза  и табака

Зная, какой элемент будет  в первую очередь извлечен тем  или иным растением из почвы, можно  примерно рассчитать баланс питания  каждого из них.

Обычно микроэлементы  в виде солей рекомендуют не вносить  в почву, а использовать для внекорневой  подкормки. То есть опрыскивать их раствором  листья растений. Это связано с  тем, что эффективность подобных корневых подкормок не слишком велика - во многом она зависит от конкретных почвенных условий: состава, кислотности, температур и т.д. При внекорневой  же подкормке удобрения усваиваются  почти мгновенно, особенно если раствор  попадает на внутреннюю сторону листьев. Правда, здесь также существуют ограничения:

растения более активно  поглощают «пищу» своими листовыми  устьицами в утренние (с 6.00 до 8.00) и в вечерние (с 18.00 до 20.00) часы в остальное время удобрять их нецелесообразно.

Впрочем, все это относится  исключительно к микроэлементам в виде солей. Хелатные соединения усваиваются растениями независимо от кислотности почвы, поэтому могут быть использованы и для корневой, и для внекорневой подкормки. [3]

Рисунок 4. Пример хелата иона металла и этилендиаминтетрауксусной кислоты, где М – ион металла

 

Заключение

ЗНАЧЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Микроэлементы за счет своего каталитического действия позволяют  растениям более эффективно использовать основные элементы питания - энергию  солнца, воду и микроэлементы - азот (N), фосфор (Р) и калий (К), что в  свою очередь положительно влияет на продуктивность растений и качество урожая.

Входят в состав ферментов  и ферментных систем, без которых  невозможно протекание биохимических  процессов в организме растения.

Микроэлементы способны усиливать  свойство тканей растения к восстановлению, что в значительной степени уменьшает  поражение растений заболеваниями.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами биохимических процессов в растениях. Кроме того, микроэлементы влияют на направление течения биохимических  реакций в растениях за счет влияния  на биоколоиды растений.

 

Рисунок 5. Дефицит микроэлементов у пшеницы

НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

1. Недостаток микроэлементов  в процессе роста сельскохозяйственных  культур может существенно уменьшать  их производительность и качество  урожая.

2. Растениям микроэлементы  нужны в течение всего периода  вегетации.

3. В почве микроэлементы  есть не всегда в доступной  для растений форме. Чтобы микроэлементы  перешли в доступную для растений  форму нужно определенное время.

4. Некоторые микроэлементы  медленно перемещаются по организму  растения (например, железо).

5. Подавляющее большинство  микроэлементов не способно к  реутилизации в растениях - перемещение  из старых органов растения  в молодые. [10]

 

Список использованных источников

1. П.И. Анспок «Совершенствование способов применения микроэлементов в растеневодстве» // кн «Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине», Самарканд, 1990г.- с 115-116
2. К.Л. Визир, З.М. Климовицкая «действие марганца на рост и развитие растений на различных этапах их онтогенеза» // кн "Микроэлементы в жизни растений, животных и человека", Киев: Наукова думка, 1964г.- 324с
3. П.А. Власюк «Научные исследования и задачи по проблеме «Биологическая роль микроэлементов в жизни растений, животных и человека» // кн. "Микроэлементы в жизни растений, животных и человека", Киев: Наукова думка, 1964г.- 324с
4. Н.И. Гринкевич, А.А. Сорокина «Роль геохимических факторов среды в продуцировании растениями биологически активных веществ»//кн

«Биологическая роль микроэлементов», М.: Наука, 1983г.- 238с

5. З.М. Климовицкая, М.И. Ковальчук «Нуклеиновый обмен растений в связи с особенностями питания их некоторыми макро- и микроэлементами» // кн. "Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине", Киев: Наукова думка. 1966г.- с 60-72
6. А. Насон «Роль ванадия и молибдена в обмене веществ у растений и животных»// кн «Миикроэлементы», М.: Издательство иностранной литературы, 1962г.- 512с
7. М.Ф.Охрименко «Влияние микроэлементов на динамику содержания азота в растениях» // кн "Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине", Киев: Наукова думка, 1966г.- с 117-119
8. Дж. Скок «Функция бора в растительной клетке»// кн «Микроэлементы», М.: Издательство иностранной литературы, 1962г.- 512с
9. «Биологическая роль микроэлементов», М.: Наука, 1983г.- 238с
10. Е.А. Шерстнев, Г.В. Куриленок «Влияние бора на качественный состав и количественное содержание свободных аминокислот и включение С14-Тирозина в белки у Helianti» // кн "Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине", Киев: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы Укр ССР, 1963г.- 690с