Элементы, необходимые для растительного организма

Необходимыми считаются элементы, без которых организм не может завершить свой жизненный цикл. Они должны оказывать прямое влияние на организм и быть незаменимыми. Для того чтобы установить, является ли данный элемент необходимым, нужно выращивать растения на какой-либо среде известного со­става. В 1860 г. Ю. Сакс и И. Кноп, выращивая растения в сосудах на водном растворе минеральных солей, установили, что для жизнедеятельности растения, кроме С, О, Н, небходимы следующие 7 элементов: N, P, S (неметаллы), К, Са, Mg, Fe (металлы). Если полностью исключить какой-либо из этих элементов, то при выращивании в водных культурах нормальных растений получить не уда­ется. На основании исследований Кноп предложил питательную смесь для выра­щивания растений в водных культурах. После этого разные авторы неоднократно видоизменяли питательные смеси, но все они должны удовлетворять следующим требованиям: 1) содержать все основные питательные элементы в доступной для растений форме; 2) иметь близкий к нейтральному рН, который не должен силь­но сдвигаться при выращивании растений; 3) общая концентрация солей не должна превышать определенный уровень.

Ю. Сакс и И, Кноп развили применение вегетационного метода, впервые предложенного французским ученым Ж. Буссенго (1837). При вегетационном методе растения выращивают в специальных сосудах, заполненных водой, пес­ком или почвой. Соответственно различают водные, песчаные или почвенные культуры. В зависимости от задач исследования в сосуды вносят определенную питательную смесь.

Вегетационный метод исследования широко используется в физиологических и агрохимических экспериментах. Сосуды обычно ставят на специальные вагонетки, которые помещают в вегетационный домик, имеющий застекленную и незастек­ленную часть. Вегетационный домик служит для растений укрытием и защищает от дождя, ветра и небольших заморозков. В последнее время распространение получили лаборатории искусственного климата, где растения выращивают в контро­лируемых условиях влажности, температуры и освещенности. Выращивание рас­тений на водных питательных растворах в теплицах широко применяется в расте­ниеводческой практике. Такой прием выращивания растений (главным образом овощных и декоративных культур) без почвы получил название «гидропоника». При этом в качестве субстрата используются гравий, керамзит и вермикулит. Из питатель­ных смесей используется смесь Чеснокова и Базыриной: на 1000 л воды растворя­ют 200 г NH₄NO₃, 500 г KNO₃, 550 г суперфосфата, 300 г MgSO₄, 6 г FeC₁₃, 0,72 г Н₃ВО₃, 0,02 г CuSO₄, 0,45 г MnSO₄, 0,06 г ZnSO₄. Данная среда имеет много пре­имуществ перед выращиванием в почве. Твердый субстрат имеет малую емкость поглощения питательных солей и служит хорошей твердой опорой для поддержания растений в вертикальном положении, создает условия для дифференцированного питания растений в течение вегетационного периода путем смены питательных рас­творов, позволяет избежать накопления в почве вредных веществ и микроорганиз­мов. Все это позволяет получать значительно более высокие урожаи овощей при малых затратах.

Аналитические методы, применявшиеся Ю. Саксом и И. Кнопом (1859) не позволяли достаточно очистить воду и сосуды, в которых выращивались расте­ния, поэтому элементы, необходимые растению в микроколичествах, в то время не были открыты. В начале XX в. при современных методах очистки воды и ре­активов была показана необходимость для растений, кроме перечисленных выше, еще шести элементов: бора, марганца, цинка, меди, молибдена и хлора. Предполагают, что для нормального роста некоторых растений необходимы и такие элементы, как кобальт, натрий и др. Все необходимые элементы кор­невого питания подчиняются основным правилам, сформулированным еще Ю. Либихом: 1) все перечисленные элементы равнозначны и полное исключение любого из них приводит растение к гибели; 2) ни один из перечисленных эле­ментов не может быть заменен другим, даже близким по химическим свойствам, т. е. каждый элемент имеет свое специфическое физиологическое значение.

Все необходимые для жизни растений элементы в зависимости от их количест-, венного содержания в растении принято разделять на макроэлементы (содер­жание более 0,01%) —к ним относят N, P, S, К, Са, Mg, Fe и микроэлементы (содержание менее 0,01%) — к ним относят Мn, Сu, Zn, В, Mo, Cl. Однако это деление довольно условно. Растения отдельных видов специфически аккуму­лируют микроэлементы в масштабах, сравнимых с накоплением в тканях мак­роэлементов. В частности, растения-галофиты отличаются избыточным концент­рированием хлора, а также брома и натрия. Некоторые растения аккумулируют медь, никель, цинк, свинец, кадмий (поэтому их называют металлофиты).

Иногда выделяют еще одну группу питательных элементов, называемых по­лезными. К ней относят элементы, которые необходимы только в определенных условиях или для некоторых видов растений. В настоящее время полезными для растений элементами считают натрий, кремний, кобальт, селен, алюминий.

В литературе можно встретитьи другие варианты классификации химических эле­ментов. Например, одна из них, разработанная К. Менгелем (1987), основана на учете физиологических функций элементов и формы поглощения растением (таблица 1).

Таблица 1

Дата добавления: 2015-07-20