Макроэлементы для растений: азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо, магний

Макроэлементами называют элементы, которые могут, входит в состав растения в целых процентах или в десятых долях процент. К ним можно отнести фосфор, азот, катионы – калия, серу, кальций, магний, при этом железо является промежуточным элементом между микро – и макроэлементами.

Элемент отлично усваивается растением из аммония и солей азотной кислоты. Он представляет собой главным элементом питания корней, потому что входит в состав белков в живых клетках. Молекула белка имеет сложное строение, из него строится протоплазма, содержание азота колеблется от 16% до 18%. Протоплазма – это живое вещество, в котором происходит главный физиологический процесс, а именно – дыхательный обмен. Только благодаря протоплазме происходит сложный синтез веществ органического характера. Азот также является составляющей нуклеиновой кислоты, которая входит в состав ядра и по совместительству носитель наследственности. Большое значение элемента определяется тем, что этот макроэлемент является частью хлорофилла-зеленого, от этого пигмента зависит процесс фотосинтеза, также он входит в состав некоторых ферментов, регулирующих реакции обмена веществ и ряда различных витаминов. Малое количество азота можно встретить в неорганической среде. При недостатке света или избыточном азотном питании в клеточном соке могут накапливаться нитраты.

Большинство форм азота превращаются в растении в аммиачные соединения, которые, при вступлении в реакцию с кислотами органического вида, образуют амиды-аспарагин, аминокислоты и глютамин. Азот аммиачный чаще всего не скапливается в больших количествах в растении. Наблюдается это можно лишь при недостаточном количестве углеводов, в подобных условиях растение не способно переработать его в безвредные вещества – глютамин и аспарагин. Избыточное содержание аммиака в тканях может привести к их непосредственному повреждению. Данное обстоятельство следует учитывать при выращивании растения в зимнее время в теплице. Высокая доля аммиачного азота в питательном субстрате и недостаточная освещенность, способна снизить процесс фотосинтеза, также может привести к повреждению паренхимы листа из большого содержания аммиака.

Овощные растения нуждаются в азоте в течение всего периода вегетации, так как они всегда строят новые части. При недостатке азота, растение начинает плохо расти. Не образуются новые побеги, уменьшаются размеры листьев. Если азот отсутствует в старых листьях, хлорофилл в них разрушается, из-за этого листья приобретают бледно-зеленый цвет, после этого желтеют и погибают. При остром голодании желтый цвет приобретают средний ярусы листьев, а верхние становятся бледно-зеленого цвета. С подобным явлением можно бороться с легкостью. Для этого нужно только добавить к питательному веществу азотнокислую соль, для того чтобы через 5 или 6 дней листья стали темно-зеленого окраса и растение продолжило создавать новые побеги.

Данный элемент может усваиваться растением только в окисленной форме – анион SO4. В этом растении большая масса сульфата аниона восстанавливается до -S-S- и –SH групп. В подобных группировках сера входит в состав белков и аминокислот. Элемент входит в состав некоторых ферментов, также ферментов участвующих в дыхательном процессе. Следственно соединения серы сильно влияют на обменные процессы и образование энергии.

Сера также присутствует в клеточном соке в качестве иона сульфата. Когда распадаются серосодержащие соединения, при участии кислорода сера окисляется до сульфата. Если корень отмирает из-за недостатка кислорода, то соединения содержащие серу распадаются до сероводорода, который является ядовитым для живых корней. Это является одной из причин гибели всей корневой системы при недостатке кислорода и ее затоплении. Если есть недостаток в сере, то также как и с азотом, происходит разрешение хлорофилла, но одними из первых недостаток в сере испытывают листья верхних слоев.

Усваивается этот элемент только в окисленной форме с помощью солей фосфорных кислот. Элемент также находится в составе белков (сложных) – нуклеопротеидов, они являются важнейшими веществами плазмы и ядра. Также фосфор входит в состав жироподобных веществ и фосфатидов, которые играют важнейшую роль в образовании мембранных поверхностей в клетке, входят в состав некоторых ферментов и других активных соединений. Элемент играет немаловажную роль при аэробном дыхании и гликолизе. Энергия, которая освобождается, при этих процессах накапливается в виде фосфатных связей, а в дальнейшем применяется для синтеза множества веществ.

Фосфор также принимает участие в процессе фотосинтеза. В растении фосфорная кислота не может восстанавливаться, она способна только связываться с другими органическими веществами, образуя при этом фосфорные эфиры. Фосфор в естественной среде содержится в большом количестве, а в клеточном соке он накапливается при помощи минеральных солей, являющихся запасным фондом фосфора. Буферные свойства солей фосфорной кислоты способны регулировать кислотность в клетке, поддерживая благоприятный уровень. Элемент очень необходим при росте растения. Если вначале растение испытывает недостаток фосфора, а потом после подкормки фосфорными солями растение может страдать от усиленного поступления этого элемента и нарушение из-за этого азотного обмена. Поэтому очень важно обеспечить хорошие условия фосфорного питания в течение всего жизненного цикла растения.

Кальций, магний и калий усваиваются растением из различных солей (растворимых), анионы которых не имеют токсического действия. Доступными они являются, когда находятся в поглощенном виде, а именно связаны с каким-либо нерастворимым веществом, которое обладает кислотными свойствами. При попадании в растение кальций и калий не терпят химических превращений, однако они необходимо при питании. И их никак не заменить иными элементами, также как нельзя заменить серу, азот или фосфор.

Основная роль магния, кальция и калия состоит в том, что когда они адсорбируются на коллоидных частицах протоплазмы, они образуют вокруг них особые электростатические силы. Данные силы играют важную роль при образовании структуры живого вещества, без которой не в состоянии происходить ни синтез клеточных веществ, ни совместная деятельность различных ферментов. При этом ионы удерживают вокруг себя некоторое количество молекул воды, из-за чего общий объем ионов неодинаковый. Не равными являются и силы, которые удерживают ион непосредственно на поверхности коллоидной частицы. Стоит отметить, что у иона кальция наименьший объем – он с большей силой способен удержаться на коллоидной поверхности. У иона калия при этом наибольший объем, из-за чего он способен образовывать менее прочные адсорбционные связи, а также ион кальция может его вытеснить. Промежуточное положение занял ион магния. Так как при адсорбировании ионы стараются удержать водяную оболочку, именно они определяют водоудерживающую силу и оводненность коллоидов. Если есть калий, то водоудерживающая сила ткани увеличивается, а при кальции – уменьшается. Из выше сказанного следует, что в создании внутренних структур важным образом является соотношение различных катионов, а не абсолютное их содержание.

В растениях элемент содержится в большем количестве, чем другие катионы, особенно много его в вегетативных частях. Чаще всего встречается в клеточном соке. Также его много в молодых клетках, которые богаты протоплазмой, значительная масса калия в адсорбированном состоянии. Элемент способен влиять на коллоиды плазмы, он разжижает протоплазму (повышает ее гидрофильность). Также калий – это катализатор множества синтетических процессов: обычно он катализирует синтезы простых высокомолекулярных веществ, способствуя образования крахмала, белков, сахарозы и жиров. Если наблюдается, недостаток калия могут нарушиться синтезирующие процессы, и в растении начнет накапливаться аминокислоты, глюкоз и другие продукты распада. Если есть недостаток калия, на листьях нижнего слоя образуется краевой запал – это когда края пластинки у листа отмирают, после чего листья приобретают куполообразную форму, и на них образуются коричневые пятна. Некрозы или пятна коричневого цвета связаны с образованием трупного яда в тканях растения и нарушением азотного обмена.

Элемент должен поступать растению в течение полного жизненного цикла. Немалая часть этого элемента находится в клеточном соке. Данный кальций не принимает особо участия в обменных процессах, он способствует нейтрализации избыточных кислот органической природы. Другая часть кальция находится в плазме – здесь кальций работает в роли антагониста калия, он работает в противоположном направлении по сравнению с калием, т.е. повышает вязкость и понижает гидрофильные свойства плазменных коллоидов. Для того чтобы процессы протекали в нормальном русле, важным, значением служит соотношение кальция и калия непосредственно в плазме, так как данное соотношение определяет коллоидные характеристики плазмы. Кальций находится в составе ядерного вещества, следственно очень важен в процессе деления клетки. Также немаловажную роль играет при образовании различных клеточных оболочек, при этом наибольшую роль при формировании стенок у корневых волосков, куда он входит в качестве пектата. Если кальций отсутствует в питательном субстрате, с молниеносной скоростью поражаются точки роста корня и надземных частей, из-за того, что кальций не транспортируется из старых частей к молодым. Происходит ослизенение корней, при этом их рост идет ненормально или вовсе прекращается. При выращивании в искусственной культуре с использованием водопроводной воды отсутствие кальция встречается редко.

Элемент поступает к растению меньше чем кальций или калий. Однако роль его при этом очень важная, потому что элемент входит в состав хлорофилла (1/10 всего магния в клетке находится в хлорофилле). Элемент жизненно - необходим бесхлорофилльным организмам, и роль его не заканчивается фотосинтезирующими процессами. Магний – это важный элемент необходимый для дыхательного обмена, элемент при этом катализирует множество различных фосфатных связей и транспортирует их. Так как фосфатные связи, которые богаты энергией участвуют во множестве синтезирующих процессах, то без этого элемента они просто не могут пойти. Если наблюдается недостаток магния, разрушаются молекулы хлорофилла, но жилки у листьев остаются зеленого цвета, а участки ткани, расположенные между жилками, становятся более бледными. Это называют пятнистым хлорозом, и оно довольно характерно при недостатке у растения магния.

Элемент поглощается растением с помощью комплексных, органических соединений, а также в виде солей (растворяемых). Общее содержание железа у растения небольшое (сотые доли процента). В растительных тканях железо представлено органическими соединениями. Также стоит знать, что ион железа может свободно переходить из закисной формы в окисную, или наоборот. Следственно находясь в различных ферментах железо, участвует в окислительно-восстановительных процессах. Также элемент входит в состав ферментов дыхания (цитохрома и др.).

В хлорофилле нет железа, но оно принимает участие при его создании. Если наблюдается недостаток железа, может развиться хлороз – при данном заболевании не образуется хлорофилл, и листья приобретают желтый цвет. Из-за малой подвижности железа в старых листьях оно не может быть транспортировано к молодым листьям. Поэтому хлороз начинается обычно с молодых листьев.

Если существует недостаток железа, также изменение претерпевает и фотосинтез – замедляется рост у растения. Для предотвращения хлороза нужно прибавить железо в питательный субстрат не позже 5 дней после возникновения данного заболевания, если сделать это позже, то вероятность выздоровления очень мала.