Минеральные элементы — это встречающееся в природе неорганические питательные вещества, содержащиеся в почве и продуктах питания, которые необходимы для правильного функционирования живых организмов. Минералы — жизненно важные элементы, необходимые как растениям, так и животным.
Читайте также: Типы питания растений
Минеральное питание растений
Минеральное питание растений — это ряд биохимических, биофизических и физиологических процессов, посредством которых ионы минералов абсорбируются из почвы, транспортируются и включаются в обмен веществ растения. Всего для нормального роста и развития растений необходимо около 20 химических веществ. Из них четыре основных элемента: углерод и кислород из атмосферы, водород из воды и азот из минеральных соединений. Они называются органогенными элементами, поскольку представляют собой основные компоненты органических веществ.
В зависимости от потребности растения в минеральных веществах выделяют:
- Макроэлементы (O, C, H, S, P, N, Ca, K, Mg) — составляют более 0,01% от сухой массы растения
- Микроэлементы (Fe, Co, Cu, Cl, B, Zn, Mn, Mo, Ni, Na, Si) — составляют менее 0,01% от сухой массы растения
Таблица. Основные минеральные элементы, необходимые для роста растений
| Макроэлементы | Микроэлементы |
|---|---|
| Углерод (C) | Железо (Fe) |
| Водород (H) | Марганец (Mn) |
| Кислород (O) | Бор (B) |
| Азот (N) | Молибден (Mo) |
| Фосфор (P) | Медь (Cu) |
| Калий (K) | Цинк (Zn) |
| Кальций (Ca) | Хлор (Cl) |
| Магний (Mg) | Никель (Ni) |
| Сера (S) | Кобальт (Co) |
| Натрий (Na) | |
| Кремний (Si) |
Химические элементы могут иметь специфические функции, характерные только для них (например, функционировать как составные части ферментативных каталитических центров или простетических групп, как активаторы ферментов путем изменения конформационной структуры белков, как регуляторы коллоидного статуса цитоплазмы), или иметь неспецифические функции, в этом случае они могут быть заменены другими элементами (например, осмотическое давление может быть достигнуто путем увеличения концентрации различных молекулярных частиц).
Поглощение минеральных элементов растениями происходит на уровне корневых волосков посредством эндосмоса, и часто этому способствуют микориза (симбиотические отношения между корнем и микроскопическими грибами) и бактериориза (симбиоз между корнями и бактериями). Азот абсорбируется из почвы в виде нитритов и нитратов, которые позже превращаются в аммиак и используются для синтеза глутамина и аспарагина в результате реакций аминирования. Это повсеместный компонент большинства органических веществ.
Сера абсорбируется в виде ионов SO42− ионов и входит в состав высоко каталитических протеиногенных аминокислот цистеина и метионина, является частью кофермента А и витаминов, а также имеет решающее значение для контроля окислительно-восстановительного состояния клетки за счет уровней глутатиона.
Фосфор входит в состав АТФ, нуклеиновых кислот, фосфолипидов в биологических мембранах, он лежит в основе передачи сигналов и других процессов управления белковой активностью. Он усваивается в виде солей ортофосфорной кислоты. Кроме того, ионы металлов (Ca, K, Fe, Mg, Cu, Mb, Zn) являются ключевыми компонентами в процессе минерального питания и необходимы для роста и развития растений.
Значение минеральных веществ для растений
Минералы играют важную роль во многих жизненно важных для растений процессах:
- Уравновешивающая функция: определенные соли или минералы действуют против вредного воздействия других питательных веществ, таким образом уравновешивая друг друга.
- Поддержание осмотического давления: некоторые минералы клеточного сока в органической или неорганической форме участвуют в регулировании осмотического давления в клетке.
- Влияние на pH клеточного сока: различные анионы и катионы влияют на pH клеточного сока.
- Построение тела растения: углерод, водород и кислород — это элементы, которые помогают построить тело растений, поступая в протоплазму и строя клеточные стенки.
- Катализ биохимических реакций: минералы, такие как цинк, магний, кальций и медь, действуют как металлические катализаторы в биохимических реакциях.
- Токсичное влияние: некоторые элементы, такие как мышьяк и медь, оказывают токсическое воздействие на протоплазму при определенных условиях.
Микроэлементы
Значение некоторых микроэлементов для растений изложены ниже:
Медь
- Это компонент оксидазы, цитохромоксидазы, фенолазы и оксидазы аскорбиновой кислоты, который отвечает за активацию ферментов.
- Медь играет жизненно важную роль в фотофосфорилировании.
- Она также помогает сбалансировать углеводно-азотную регуляцию.
Марганец
- Необходим для фотосинтеза при фотолизе воды.
- Участвует в синтезе хлорофилла.
- Действует как активатор азотистого обмена.
Цинк
- Необходим для синтеза триптофана, метаболизма углеводов и фосфора.
- Входит в состав таких ферментов, как карбоангидраза, молочнокислая дегидрогеназа, гексокиназа и карбоксипептидаза.
Макроэлементы
Функции основных макроэлементов для растений:
Фосфор
- способствует здоровому созреванию плодов и росту корней, помогая транслокации углеводов.
- В изобилии содержатся в плодах и семенах.
- Дефицит фосфора приводит к преждевременному опаданию листьев, которые становятся пурпурными или темно-зелеными.
Азот
- Присутствует в различных коферментах, гормонах, АТФ и т.д.
- Азот является незаменимым компонентом витаминов, нуклеиновых кислот, белков и многих других веществ.
- Дефицит азота приводит к полному подавлению цветения и плодоношения, нарушению роста и развитию антоциановой пигментации в стеблях.
Калий
- Калий — единственный одновалентный катион, необходимый растениям.
- Действует как активатор ферментов, включая ДНК-полимеразу.
- Дефицит калия приводит к задержке развития, замедлению роста и пятнистому хлорозу.
