Химический состав растений и влияние удобрений на качество продукции садовых культур

Элементарный  состав растений

Сухое вещество растений имеет в среднем  следующий элементарный состав (в  весовых процентах); углерод — 45, кислород — 42, водород —6,5, азот и  зольные элементы — 6,5. Всего в  растениях обнаружено более 70 элементов. На современном уровне развития научных данных около 20 элементов (в том числе углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, бор, медь, марганец, цинк, молибден, ванадий, кобальт и йод) считаются, безусловно, необходимыми для растений. Без них невозможны нормальный ход жизненных процессов и завершение полного цикла развития растений. В отношении еще более 10 элементов (в том числе кремния, алюминия, фтора, лития, серебра и др.) имеются сведения об их положительном действии на рост и развитие растений; эти элементы считаются условно необходимыми. Очевидно, что по мере совершенствования методов анализа и биологических исследований общее число элементов в составе растений и список необходимых элементов будут расширены.

Углеводы, жиры и  прочие безазотистые органические соединения построены из трех элементов — углерода, кислорода и водорода, а в состав белков и других азотистых органических соединений входит еще и азот. Эти четыре элемента — С, О, Н и N получили название органогенных, на их долю в среднем приходится около 95% сухого вещества растений.

При сжигании растительного  материала органогенные элементы улетучиваются  в виде газообразных соединений и  паров воды, а в золе остаются преимущественно в виде окислов  многочисленные «зольные» элементы, на долю которых приходится в среднем всего около 5% массы сухого вещества.

Азот и такие  зольные элементы, как фосфор, сера, калий, кальций, магний, натрий, хлор и  железо, содержатся в растениях в  относительно больших количествах (от нескольких процентов до сотых  долей процента сухого вещества) и называются макроэлементами.

Содержание других необходимых элементов — бора, марганца, меди, цинка, молибдена, ванадия, кобальта и йода — в растениях  составляет от тысячных до стотысячных  долей процента, и они получили название микроэлементов.

Относительное содержание азота и зольных элементов  в растениях и их органах может  колебаться в широких пределах и  определяется биологическими особенностями  культуры, возрастом и условиями  питания. Количество азота в растениях  тесно коррелирует с содержанием белка, а его всегда больше в семенах и молодых листьях, чем в соломе созревших культур. В ботве содержание азота больше, чем в клубнях и корнеплодах. В товарной части урожая основных сельскохозяйственных культур на долю золы приходится от 2 до 5% массы сухого вещества, в молодых листьях и соломе зерновых, ботве корне- и клубнеплодов 6-14%. Наиболее высоким содержанием золы (до 20% и более) отличаются листовые овощи (салат, шпинат).

Состав зольных  элементов у растений также имеет существенные различия . В золе семян зерновых и бобовых культур сумма оксидов фосфора, калия и магния составляет до 90%, а среди них преобладает фосфор (30—50% массы золы). Доля фосфора в золе листьев и соломы значительно меньше, и в ее составе преобладают калий и кальций. Зола клубней картофеля, корней сахарной свеклы и других корнеплодов представлена преимущественно оксиданом калия (40-60% массы золы). В золе корнеплодов содержится значительное количество натрия, а в соломе злаков — кремния. Более высоким содержанием серы отличаются бобовые культуры и растения семейства капустные.

В состав растений в относительно больших  количествах входят кремний, натрий и хлор, а также значительное число  так называемых ультрамикроэлементов, содержание которых исключительно  мало — от 10^-6до 10^-8%. Физиологические функции и абсолютная необходимость этих элементов для растительных организмов еще не окончательно установлены.

 

 

 Учитывая большое разнообразие овощных культур и их различную роль в питании человека, для полной характеристики качества овощных культур на первое место можно поставить содержание сухих веществ и воды. На второе место претендуют минеральные элементы — калий, кальций, железо, магний, медь, селен, кобальт, йод и некоторые другие. Для многих овощей большое значение имеет содержание сахаров, органических кислот, белковых веществ, витаминов, каротиноидов и наличие специфических веществ, таких как эфирные масла (в луке, чесноке и других культурах), дубильные вещества и вкусовые горечи (огурец и др.).

Стандарт качества овощей формируется в зависимости от условий питания растений, в частности, от применения удобрений и орошения. Правильно подобранные дозы и соотношения минеральных удобрений позволяют стабилизировать биоэнергетический баланс в растениях и значительно повысить в них содержание многих биохимических веществ. Одностороннее и случайное применение удобрений скорее вызывает у растений стресс и расшатывает сложившийся в них баланс в обмене веществ. Поэтому нужно стремиться применять весь комплекс удобрений и тем гарантировать получение продукции высокого качества.

Минеральные удобрения  увеличивают, в первую очередь, содержание сухих веществ, органических кислот и сахаров, от соотношения последних  зависят органолептические свойства овощей. Содержание каротина в помидорах, моркови, перце существенно повышается под влиянием азотных удобрений, а витамина С — при использовании калия.

Полное  минеральное удобрение увеличивает  содержание сахаров в капусте  с 2,4 до 3,3%, в плодах перцев и баклажанов — на 0,1-0,2%, в зеленом горошке — на 0,3, в луковицах лука — на 0,4, в моркови — на 0,6%. Это вполне заметное увеличение даже по вкусу.

На  повышение сахаристости овощей и  увеличение содержания в них сухих  веществ сильное влияние оказывают  и органические удобрения. Так, содержание сахара в баклажанах увеличивалось с 1,9 до 2,5%, а в кабачках — с 2,3 до 2,9%. Однако у большинства овощных культур сухое вещество и сахаристость увеличиваются в большей мере при использовании минеральных удобрений, чем органических.

На  качество овощей большое влияние  оказывают микроудобрения: бор, марганец, медь, молибден, кобальт и др. На недостаточно обеспеченных подвижными формами микроэлементов почвах предпосевная обработка ими  семян, опрыскивание растений или внесение в почву вместе с другими минеральными удобрениями ускоряло развитие рассады томатов, перца и других овощных культур, повышало урожай, ускоряло созревание и накапливало в урожае больше сахаров, витаминов и минеральных элементов. Под влиянием микроэлементов существенно улучшаются диетические и целебные качества томатов, перцев и зеленных культур.

Однако  при неправильном применении удобрений  качество овощной продукции может  существенно ухудшаться. Например, при внесении только одних органических удобрений ухудшаются засолочные качества огурцов. Там, где вносился навоз, огурцы были мягкими, без хруста, имели посторонний запах, а по вкусу оказались намного хуже, чем огурцы с неудобренной навозом площади. Содержание витамина С также существенно снижалось при внесении высоких доз навоза. При совместном внесении органических удобрений с минеральными положение исправлялось и значительно улучшалось качество свежих и соленых плодов.

Капуста — одна из наиболее распространённых овощных культур, содержит от 5 до 10% сухих веществ, в том числе 3-5% сахара, 1,5% азотистых веществ и около 2% золы, богата витаминами С и К.

Биохимический состав капусты весьма изменчив, поэтому  действие отдельных видов и сочетаний  минеральных удобрений на качественные показатели капусты проявляется по-разному. Азотные удобрения заметно влияют на повышение урожая, они могут увеличивать содержание в капусте сухого вещества, сахаров, витаминов. При этом изменяется выход стандартной продукции и сохранность кочанов во время хранения.

На  осушенных болотных почвах, среднеобеспеченных подвижным фосфором и обменным калием, дозы азота 9 г на 1 м2 увеличивали содержание аскорбиновой кислоты с 17,04 до 22,71 мг%. При дальнейшем повышении доз азотных удобрений до 12-18 г содержание аскорбиновой кислоты практически не изменялось. Наблюдалось незначительное повышение содержания сухих веществ — на 0,07%.

Азотные удобрения на фоне фосфорно-калийных увеличивали накопление сухого вещества, белков, общего азота и витаминов. Наиболее благоприятные условия  получения высокого урожая и качественной продукции достигаются при использовании под капусту 12 г азота на 1 м2 при одновременном внесении по 9 г фосфорных и калийных удобрений.

Фосфорные удобрения, как и азотные, способствуют значительному повышению урожая капусты. На осушенных болотных почвах, хорошо обеспеченных подвижным фосфором и обменным калием, фосфорные удобрения увеличивали урожай капусты с 6,30 до 6,76 кг. Содержание витамина С при этом повысилось с 18,74 до 20,16 мг%, а сухого вещества — с 6,96 до 7,15%.

На дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах фосфорные удобрения увеличивали урожай капусты с 9,52 до 9,94 кг с м², а содержание сухого вещества, сахара и витамина С практически не изменялось.

Калийные  удобрения, так же как азотные  и фосфорные, существенно повышают урожай и качество капусты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассортимент и  классификация минеральных удобрений

 

Минеральные удобрения  — это промышленные или ископаемые продукты, содержащие элементы, необходимые  для питания растений и повышения  плодородия почв. Их получают из минеральных веществ путем химической или механической переработки. Это главным образом минеральные соли, однако к ним относятся и некоторые органические вещества, например мочевина.

 

Минеральные удобрения  бывают простые (или односторонние), содержащие только один питательный элемент (азотные, фосфорные, калийные, микроудобрения), и комплексные (или многосторонние), содержащие одновременно два или несколько элементов питания (калийная селитра, нитрофоски, диаммофоски и др.).

 

Минеральные удобрения  разделяют по видам питательных элементов на азотные, фосфорные, калийные, цинковые и т. д. Каждый вид удобрения представлен целым набором его различных форм. Например, ассортимент азотных удобрений включает нитратные (натриевая и кальциевая селитры), аммонийные (хлорид и сульфат аммония), аммонийно-нитратные (нитрат аммония), амидные (карбамид) формы и ряд других.

 

Содержание питательных  веществ (или количество действующих  веществ) в удобрениях выражают в  процентах: для азотных удобрений  в пересчете на элементарный азот (14), а для фосфорных и калийных в пересчете на их оксиды (соответственно Р205 и К20).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение микроэлементов в развитии растений и содержание их в различных почвах

   Микроэлементами называют химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных, и используемые растениями и животными в микро количествах по сравнению с основными компонентами питания. Однако биологическая роль микроэлементов велика. Всем без исключения растениям для построения ферментных систем - биокатализаторов - необходимы микроэлементы, среди которых наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Ряд ученых называют их "элементами жизни", как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай 
    Микроэлементы не могут быть заменены другими веществами и их недостаток обязательно должен быть восполнен с учетом формы, в которой они будут находиться в почве. Растения могут использовать микроэлементы только в водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента), а неподвижная форма может быть использована растением после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы протекают очень медленно и при обильном поливе грунта значительная часть образующихся подвижных форм микроэлементов вымывается. Все микроэлементы жизни, корме бора, входят в состав тех или иных ферментов. Бор не входит в состав ферментов, а локализуется в субстрате и участвует в перемещении сахаров через мембраны, благодаря образованию углеводно-боратного комплекса.   

 Главная роль микроэлементов заключается в следующем:

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. 
   Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений или регенерировать гемоглобин при анемиях. 
   Однако сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию неверно. Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Соотношение железо-марганец должно быть больше двух. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза. Бор и марганец повышают фотосинтез после подмораживания растений. Неблагоприятное соотношение азота, фосфора, калия может вызвать болезни растений, которое излечивается микроудобрениями. 
    Из анализа результатов отечественных и зарубежных специалистов по исследованию эффективности применения микроэлементов в сельском хозяйстве вытекает следующее:

1. Оптимальным является одновременное поступление макро и микроэлементов, особенно это касается фосфора и цинка, нитратного азота и молибдена.

2. В течение всего вегетационного периода растения испытывают потребность в основных микроэлементах, некоторые микроэлементы не реутилизируются, т. е. не используются повторно в растениях. Они не передвигаются из старых органов в боле молодые.

3. Микроэлементы в биологически активной форме в настоящее время не имеют себе равных при внекорневых подкормках, которые особенно эффективны при опрыскивании макро и микроэлементами. Только при корневом питании растений наблюдается апронетальный градиент концентрации, особенно бора и цинка. Концентрация этих веществ в растении убывает снизу вверх.