Микроэлементы крайне необходимы для нормальной жизнедеятельности любого живого организма, будь то человек, животное или растение. И несмотря на то, что макро[1]и микроэлементы, обеспечивающие нормальное функционирование культур, в составе растений занимают всего один процент (для сравнения вода занимает 90%), недостаток хоть одного из них сильно сказывается на развитии культур и их урожайности. Еще раз о самом главном, о здоровье растений, расскажем в статье.
Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. В самых малых количествах они способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов растений. А совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие культур.
ЖЕЛЕЗО
Железо играет ведущую роль среди всех содержащихся в растениях тяжелых металлов. Оно присутствует в тканях растений в количествах более значительных, чем другие металлы. Железо входит в состав ферментов, от которых зависят процессы фотосинтеза, дыхания и обмена веществ. Ему принадлежит особая функция — непременное участие в биосинтезе хлорофилла. Поэтому любая причина, ограничивающая доступность железа для растений, приводит к тяжелым заболеваниям, в частности к хлорозу.
Признаки дефицита железа чаще всего обнаруживаются в начальный период выращивания, когда идет слабое поглощение питательных веществ. Нехватка железа становится заметна из-за неоптимального уровня рН, повышенной влажности субстрата, накопления солей. При недостатке микроэлемента на молодых листьях появляется хлороз: на первых стадиях жилки остаются зелеными, лист покрывается тонкой зеленой сеткой, затем жилки желтеют, лист белеет. При дефиците железа рост замедляется, междоузлия укорачиваются, стебли истончаются, корни укорачиваются и буреют. Цветки приобретают странную форму, иногда опадают, а плоды становятся мелкими, урожай снижается.
А вот избыток железа может оказывать токсичный эффект — повреждаются липиды, белки и ДНК. Обычно это происходит при слишком низкой кислотности. При чересчур высокой влажности субстрата недостаток кислорода способствует преобразованию Fe2+ в Fe3+. В результате количество железа достигает токсичного уровня и отравляет корневую систему. При чрезмерном поступлении микроэлемента листья приобретают темно-зеленый оттенок. Отметим, что усвоение железа зависит от его формы: двухвалентное является легкодоступным, а его окисленная форма — трехвалентное железо — почти не всасывается. Для поглощения трехвалентного железа растения тратят много энергии. Сначала они выделяют ион Н+, чтобы растворить окисленное железо, а затем связывают его своими корневыми выделениями. При этом железо, которое изначально есть в поливной воде, не учитывают при составлении питательного раствора, ведь оно находится в недоступной растениям форме. Однако все же его количество не должно превышать 1,0 мг/л, иначе капельницы будут забиваться.
В питательный раствор железо добавляют в виде хелата — металлоорганического комплекса, который предотвращает окисление микроэлемента. Хелатирующие агенты различаются по их стабильности в различных диапазонах рН. Для гидропонной технологии лучше всего подходит хелат Fe-DTPA (11%), он эффективен в диапазоне рН от 1,5 до 7 ед. Хелат EDTA- Fe (13%) работает при pH до 6,0. Его используют при проведении внекорневых подкормок. Более дорогие хелаты остаются стабильными в более широком диапазоне рН. Обычно их используют для быстрого устранения дефицита железа в щелочных средах. Внекорневую подкормку проводят раствором с концентрацией 0,1–0,2 г/л, полив под корень — 0,1–0,5 г/л.
Хелаты железа в питательном растворе более длительное время остаются стабильными, если другие микроэлементы также вносятся в виде хелатов. Сульфаты способны выбивать железо из органического комплекса, поэтому дозу вносимого Fe-DTPA придется увеличить в 2 раза. Таким образом, выгоднее использовать хелаты цинка, меди и марганца в форме EDTA, чем сульфаты этих микроэлементов.
Стоит иметь в виде, что хелаты должны быть защищены от воздействия высокой температуры и УФ‑излучения. В противном случае они разрушатся. Поэтому для питательных растворов используют непрозрачные баки с закрывающимися крышками. При повышенной концентрации цинка необходимо увеличить дозу железа до 2–2,5 мг/л. Правильное соотношение железа и марганца в среднем составляет 2–5:1. При малообъемном методе выращивания нужно постоянно контролировать рН питательного раствора и мата, агрохимический состав вытяжки из субстрата, следить за количеством дренажа и его рН.
Это можно сделать, используя каменную вату SPELAND,— она обладает достаточной влагоемкостью, что обеспечивает растения водой, питательными веществами и кислородом на протяжении всего цикла выращивания. В ней легко регулировать условия питания культур и быстро реагировать на их потребности. В результате растения формируют здоровую и мощную корневую систему, которая помогает получать все необходимые макро- и микроэлементы. Все это дает прибавку урожая до 50% по сравнению с традиционной технологией выращивания на почве.
Профилактические дозы биологически активных микроэлементов, вносимые независимо от состава почвы, не повлияют на общее содержание микроэлементов в почве, но окажут благополучное воздействие на состояние растений. Полностью будет исключено состояние физиологической депрессии, что приведет к повышению устойчивости растений к паразитным заболеваниям, а в целом это скажется на повышении количества и качества урожая.
МАРГАНЕЦ
Роль марганца в обмене веществ у растений сходна с функциями железа. Марганец активирует многочисленные ферменты, особенно при фосфоролировании. Поскольку марганец активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов. Признаки дефицита марганца у растений чаще всего наблюдаются на карбонатных, сильно известкованных, а также на некоторых торфянистых и других почвах при рН выше 6,5. Недостаток марганца становится заметным сначала на молодых листьях по более светлой зеленой окраске или по обесцвечиванию. Марганцевая недостаточность у растений обостряется при низкой температуре и высокой влажности. В связи с этим озимые хлеба наиболее чувствительны к его недостатку ранней весной.
При марганцевом голодании отмечается также слабое развитие корневой системы растений. Наиболее чувствительными культурами к недостатку марганца являются свекла сахарная, кормовая и столовая, овес, картофель, яблоня, черешня и малина. У плодовых культур наряду с хлорозным заболеванием листьев отмечается слабая облиственность деревьев, более раннее, чем обычно опадание листьев, а при сильном марганцевом голодании — засыхание и отмирание верхушек веток. Первые признаки отсутствия марганца напоминают повреждения от паутинного клеща. Более серьезные нарушения вызывают бурые некротические пятна на листьях. Стоит иметь в виду, что марганец обладает свойством окислять железо, поэтому при составлении питательного раствора нужно обращать внимание на соотношение этих элементов.
Правильная пропорция — Мn: Fe = 1:2–5. Слишком большое количество марганца затруднит усвоение железа. Причинами дефицита марганца могут быть повышенный уровень рН субстрата, его переувлажнение или несбалансированный питательный раствор: избыток калия, кальция, магния, фосфора, железа, меди и цинка ухудшает всасывание марганца. При высокой концентрации кальция легкодоступный двухвалентный марганец превращается в двуокись марганца, которая трудно усваивается растениями.
ЦИНК
Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он оказывает большое влияние на окислительно[1]восстановительные процессы, скорость которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведет к нарушению процессов превращения углеводородов. Цинк входит в состав различных ферментов: карбоангидразы, триозофосфатдегидрогеназы, пероксидазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др. Также цинк повышает устойчивость растений к засухе. Нехватка цинка вызывает более серьезные симптомы, чем дефицит остальных микроэлементов, поскольку без цинка происходит разрушение сахаров: снижается уровень сахарозы и крахмала.
При недостаточном количестве цинка приостанавливается синтез белков, разрушаются аминокислоты, повышается концентрация органических кислот, а содержание ауксинов падает. Симптомы нехватки цинка проявляются в пожелтении старых листьев, которые затем бронзовеют, вплоть до некроза, но жилки остаются зелеными. Молодые листья становятся мельче, выглядят мятыми с волнообразными краями, закрученными вверх. Рост растений затормаживается, междоузлия укорачиваются, цветки и завязи опадают, в результате снижается урожайность. Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах. Недостаток данного элемента сильнее всего сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных органов.
А вот избыток цинка оказывает токсичное действие на растения. Все листья зеленеют, на молодых появляется бледно-зеленый хлороз. Отметим, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений и что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора. Также антагонистом цинка является железо, поэтому при повышенном содержании первого норму железа можно увеличить до 2–2,5 мг/л.
При нехватке элемента необходимо оптимизировать условия его поглощения и провести внекорневую подкормку хелатными формами удобрения или 0,1–0,2% раствором сульфата цинка. Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла. Они повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.
Отметим интересный факт — по отношению к цинку культурные растения делятся на три группы:
очень чувствительные (кукуруза, лен, хмель, виноград, плодовые);
средне чувствительные (соя, фасоль, кормовые бобовые, горох, сахарная свекла, подсолнечник, клевер, лук, картофель, капуста, огурцы, ягодники);
слабо чувствительные (овес, пшеница, ячмень, рожь, морковь, рис, люцерна).
БОР
Бор — еще один важный элемент, который улучшает рост корней, принимает участие в развитии пыльцы, формировании завязи, оплодотворении растений и созревании семян, передвижении углеводов, а также в процессах роста молодых частей. Он повышает иммунитет и способствует лучшему сопротивлению бактериальным и вирусным заболеваниям. Именно с бором связан метаболизм кальция в растении, поэтому признаки его недостатка напоминают нехватку кальция. Характерными признаками недостатка бора являются отмирание точек роста, побегов и корней, нарушения в образовании и развитии репродуктивных органов, разрушение сосудистой ткани. Установлено, что размеры поглощения и накопления бора растениями возрастают при повышении калия в почве.
Наиболее отзывчивы на борные удобрения сахарная и кормовая свекла, люцерна и клевер (семенные посевы), овощные культуры, лен, подсолнечник, конопля, эфиромасличные и зерновые культуры. Оптимальное содержание бора в питательном растворе составляет 0,33 мг/л. При внекорневых подкормках используют 0,05–0,06% раствор борной кислоты, 0,1% раствор Boraks или Borvit.
Причинами затрудненного усвоения бора помимо неоптимальной рН часто бывают повышенные дозы кальциевых удобрений, так как кальций с бором образует нерастворимые соединения. Также мешает поглощению данного микроэлемента избыточное содержание азота, фосфора и калия в питательном растворе или в мате. Низкая влажность субстрата тоже ограничивает поступление бора в растения. Чтобы препятствовать токсичному воздействию повышенного уровня бора, можно уменьшить его доступность для растений. Для этого нужно поддерживать реакцию среды в более щелочном диапазоне (не ниже 6,0 ед.), а также увеличить дозы кальция в питательном растворе.
МЕДЬ
Медь необходима для нормального прохождения процессов фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. При наличии меди улучшается поглощение азота, она входит в состав хлоропластов, препятствует разрушению хлорофилла, присутствует в ферментах и некоторых аминокислотах, положительно влияет на вкус и цвет плодов, участвует в формировании семян, ускоряет развитие растений и рост корней, а также повышает их иммунитет, защищая от болезней. При этом различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой чувствительностью к недостатку меди.
Так отзывчивыми к ней являются пшеница, ячмень, овес, лен, кукуруза, морковь, свекла, лук, шпинат, люцерна и белокочанная капуста. Средней отзывчивостью отличаются картофель, томат, клевер красный, фасоль, соя. Сортовые особенности растений в пределах одного и тоже вида имеют большое значение и существенно влияют на степень проявления симптомов медной недостаточности. Недостаток меди часто совпадает с недостатком цинка, а на песчаных почвах также с недостатком магния. Внесение высоких доз азотных удобрений усиливает потребность растений в меди и способствует обострению симптомов медной недостаточности. Несмотря на то, что ряд других макро- и микроэлементов оказывает большое влияние на скорость окислительно-восстановительных процессов, действие меди в этих реакциях является специфическим, и она не может быть заменена каким-либо другим элементом.
При ее недостатке разрушение хлорофилла происходит значительно быстрее, чем при нормальном уровне питания растений медью, наблюдается понижение активности синтетических процессов, что ведет к накоплению растворимых углеводов, аминокислот и других продуктов распада сложных органических веществ. Содержание меди в питательном растворе очень мало — около 0,05–0,06 мг/л для томатов и огурцов. И может колебаться от 0,01 до 0,1 мг/л в питательных растворах для других культур. Медь вводят в раствор в виде медного купороса или хелата меди. Важно иметь в виду, что предельно допустимое содержание меди в поливной воде составляет 1,0 мг/л. Более высокая концентрация приводит к сжиганию корневых кончиков и избыточному росту боковых корней. Излишки меди препятствует поглощению железа, молибдена и цинка. При плохом усвоении меди рекомендуется внести в раствор хелаты меди вместо сульфатов, а при выраженном недостатке—провести листовую подкормку медьсодержащими удобрениями.
РОЛЬ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
1. При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), а соответственно получить более высокий урожай.
2. Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений.
3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням.
МОЛИБДЕН
В настоящее время молибден по своему практическому зна[1]чению выдвинут на одно из первых мест среди других микро[1]элементов, так как он оказался важным фактором в решении проблем — обеспечения растений азотом и белком сельскохо[1]зяйственных животных. При недостатке микроэлемента в тканях растений накапливается большое количество нитратов и нарушается нормальный азотный обмен. Молибден участвует в углеводородном обмене, в обмене фосфорных удобрений, в синтезе витаминов и хлорофилла, влияет на интенсивность окислительно-восстановительных реакций. После обработки семян молибденом в листьях повышается содержание хлорофилла, каротина, фосфора и азота. Недостаток молибдена в растениях проявляется в светлозеленой окраске листьев, при этом сами листья становятся узкими, края их закручиваются внутрь и постепенно отмирают, появляется крапчатость, жилки листа остаются светло-зелеными.
Хлоропласты постепенно разрушаются, фотосинтез замедляется, растения накапливают нитраты, поскольку сокращен азотный обмен и синтез белков. Культуры становятся чувствительны к снижению температуры. Бобовые хуже фиксируют азот. Происходит укорачивание междоузлий, рост замедляется, цветение задерживается, пыльца образуется слабо, цветки отмирают. В итоге урожайность падает. Дефицит молибдена может возникать из-за слишком низкого или слишком высокого уровня рН (менее 5,5 ед. и более 6,5 ед.), тогда его признаки могут проявляться вместе с симптомами недостатка фосфора. Усвоение молибдена ухудшается также из-за повышенного содержания сульфатов, марганца и меди в вытяжке из субстрата. Внекорневые подкормки проводят раствором молибденита аммония 0,05–0,1%.
КОБАЛЬТ
Кобальт необходим для усиления азотофиксирующей деятельности клубеньковых бактерий. Он входит в состав витамина В12, который имеется в клубеньках, оказывает заметное положительное действие на активность фермента гидрогеназы, а также увеличивает активность нитрат редуктазы в клубеньках бобовых культур. Этот микроэлемент влияет на накопление сахаров и жиров в растениях. Кобальт благоприятно действует на процесс синтеза хлорофилла в листьях растений, уменьшае тего распад в темноте, увеличивает интенсивность дыхания, содержание аскорбиновой кислоты в растениях. В результате внекорневых подкормок кобальтом в листьях растений повышается общее содержание нуклеиновых кислот. Применение кобальта в виде удобрений под полевые культуры повышало урожай сахарной свеклы, зерновых культур и льна. При удобрении кобальтом винограда повышался урожай его ягод, их сахаристость и снижалась кислотность.
