Типы питательных веществ
Питательные вещества разделяют на две большие группы - органические и неорганические. Органические питательные вещества составляют от 90% до 95% сухой массы растения и включают углерод, кислород и водород, которые берутся из атмосферного углекислого газа и воды и из почвы. На оставшиеся 5-10% приходятся так называемые минеральные вещества.
Польза от добавления минеральных веществ в почву, например золы из каминов или извести в дождливых регионах, известна уже многие столетия. Однако еще полторы сотни лет назад не было никакого согласия по поводу того, что за роль играют минеральные элементы в развитии растений. До того как появились первые методы анализа состава почвы и зеленой массы растений, наука была неспособна сформулировать то значение, которое различные вещества имеют для процессов развития растений. Затем пришло понимание, что некоторые вещества играют жизненно важную роль. Их назвали необходимыми элементами.
Одной из первых теорий стал закон минимумов, или закон Либиха (названный так в честь немецкого барона и химика Юлиуса фон Либиха), сформулированный в середине 19 века. Согласно этой теории, развитие растений зависит от различных факторов (воды, углекислого газа, азота, света, относительной влажности). При отсутствии этих минимумов растение перестает наращивать биомассу. Позже, в 1880-х годах, ботаник Юлиус фон Сакс продемонстрировал, как растения могут расти на питательном растворе без всякой почвы. На основе своего эксперимента с гидропоникой и последующего анализа тканей он пришел к выводу, что ни наличие, ни концентрация вещества в растении не означают, что оно является необходимым. Растения не обладают 100-процентной избирательностью при поглощении питательных веществ, поэтому могут отравиться, если вредные вещества содержатся в почве или водном растворе. Они также поглощают вещества, которые не приносят вреда, но и не являются необходимыми.
Необходимые минеральные элементы
Термин "необходимые минеральные элементы" предложили американские исследователи Дэниэл Арнон и Арлоу Скаут в 1934 году. Они считали, что элемент, чтобы считаться необходимым, должен удовлетворять следующим трем критериям:
- При его отсутствии растение не сможет завершить жизненный цикл.
- Роль элемента не может взять на себя другой элемент.
- Элемент должен прямо участвовать в метаболизме или должен быть необходим для определенной фазы метаболизма, например, ферментной реакции.
Для высших растений, к которым относится и род конопли, были определены 17 необходимых элементов, которые подразделяются на макро- и микроэлементы. Как понятно из их названия, микроэлементы нужны только для некоторых ферментных реакций. Но даже без них растение не сможет завершить свой жизненный цикл. Некоторые элементы, такие как никель, натрий и кремний, являются необходимыми только для немногих растений, тогда как для других они считаются просто полезными.
Классификация элементов (только неорганические элементы)
Макроэлементы: азот, фосфор, калий, сера, магний, кальций
Микроэлементы: железо, марганец, цинк, медь, бор, молибден
Полезные элементы: натрий, кремний, кобальт, йод, ванадий и др.
Макроэлементы
Шесть элементов, которые мы опишем ниже (N, P, K, Mg, S, Ca), вместе с такими органическим элементами как углерод, водород и кислород относятся к макроэлементам. Многие из них важны для структуры молекул, а корень "макро" указывает на то, что они требуются в больших количествах (их содержание в тканях всегда превышает 0,1%).
Азот. После воды азот считается самым важным элементом для развития растений, так как он важен для синтеза белков. Кроме того, поскольку содержание азота в большинстве типов почв очень низкое (это касается в том числе и органических почв), дефицит азота очень распространен, так же как и дефицит калия и фосфора. Большая часть азота в почве находится там в органической форме, которую растения усвоить не способны. Растения поглощают нитраты, NO3–, а также аммиак и NH4+ из почвы. Они также могут поглощать небольшое количество газообразного аммиака из воздуха через листву. Еще один способ усвоения азота можно наблюдать у семейства leguminosae. Корни этих растений живут в симбиозе с определенными почвенными бактериями, способными связывать атмосферный азот, N2, который затем поставляется в растение. Там оно превращается в аммиак или нитраты. Доступность вещества в большой степени зависит от микроорганизмов, которые трансформируют органические формы в усвояемые в процессе так называемой минерализации. Вот почему для того, чтобы способствовать развитию растений, необходимо поддерживать постоянные уровни азота в почве. Общее содержание азота в высушенном растении составляет от 1,5% до 5%.
Фосфор. Фосфор усваивается растениями в форме ионных фосфатов, лучше всего как H2PO4– в нейтральных или слабо-кислых почвах и как HPO42- в известковых почвах. Фосфор в растениях обнаруживается в форме фосфатов в виде высоко-энергетических молекул аденозин трифосфата и играет фундаментальную роль в процессах энергетического метаболизма, испарения и фотосинтеза. В очень известковых почвах фосфор не растворим, поэтому требуется его внесение в виде водного раствора (например, с P-K 13-14). Микоризное усвоение является еще одним важным путем. Тут растворением и усвоением фосфора занимаются почвенные грибы, так что его доступность резко повышается и приносит пользу растениям.
Калий. Калий является основным ингредиентом самых распространенных удобрений. Его поведение очень напоминает азот и фосфор. Он легко перебрасывается от старых к молодым органам растений, именно поэтому дефицит калия в основном наблюдается в старых или нижних листьях. Поскольку он регулирует открытие и закрытие устьиц, калий играет фундаментальную роль в испарении. Кроме того, он активирует более пятидесяти комплексов ферментов, хотя в некоторых случаях его может заменять натрий. Он также отвечает за тургор растений (т.е. приподнятые кверху и энергичные листья и стебли). К+ является наиболее распространенным катионом в растениях и может составлять до 10% их сухого веса.
Сера. Сера присутствует в некоторых аминокислотах и различных ферментах. Она также играет важную роль в клеточном дыхании. Сера усваивается в виде сульфата, SO42-, и в этой же форме транспортируется по ксилеме растений. Она также может поглощаться устьицами листьев в виде диоксида серы, SO2, атмосферного загрязнителя, образующегося при сгорании ископаемого топлива. Когда это происходит, в растении образуется соединение под названием бисульфит, который замещает магний в молекулах хлорофилла, тем самым снижая фотосинтез. Часто этот эффект компенсируется, так как в местах с оживленным дорожным движением также очень высока концентрация двуокиси углерода, что компенсирует неблагоприятные последствия газообразной серы. Соотношение серы и азота в растениях часто составляет 1:15.
Кальций. Кальций в форме пектата кальция является частью клеточных стенок и обеспечивает их прочность, так же как это происходит с костями животных. Он также участвует в механизмах адаптации растений к свету и температуре. Кальций усваивается в качестве двухвалентного иона Ca2+, который в изобилии содержится в большинстве почв. Дефицит этого элемента наблюдается редко, за исключением случаев, когда растение выращивают на необработанном торфе, который имеет очень низкий рН. С незапамятных времен в кислые почвы добавляли известь, чтобы облегчить выращивание, таким образом, сущность кальция известна давно. При гидропонной культивации с использованием воды, очищенной путем обратного осмоса, дефицит кальция может привести к ухудшению роста корней. В высушенных растениях кальций содержится в концентрации около 1%.
Магний. Магний входит в состав молекулы хлорофилла и имеет основополагающее значение для успешного роста растений. Он также участвует в энергетическом обмене, образуя соединения с АТФ. Он усваивается в виде двухвалентного катиона Mg2+, и он обычно содержится в почвах в достаточных количествах, за исключением очень песчаных или кислых почв. Магний - весьма подвижный элемент в растении, поэтому дефицит магния всегда проявляется в старых листьях.
Источник - Sensi Seeds
