Глава 26. Питание растений и почва

  Всего 16 химических элементов требуется большинству растений для нормального роста. Из них углерод, водород и кислород поступают из воздуха и воды. Остальные поглощаются корнями в форме ионов. Эти 16 элементов делятся на макро- и микроэлементы в зависимости от того, в каком количестве требуются растению. К макроэлементам относятся углерод, кислород, водород, азот, калий, кальций, фосфор, магний и сера. Группу микроэлементов составляют железо, хлор, медь, марганец, цинк, молибден и бор. Некоторые элементы, такие, как натрий и кобальт, необходимы только отдельным организмам (см. табл. 26-1).

  Неорганические питательные элементы выполняют важные функции в клетке. Они регулируют осмос и влияют на проницаемость. Некоторые из них являются структурными – компонентами клетки, составными частями ключевых веществ метаболизма, активаторами и коферментами (см. табл. 26-2).

  Химические и физические свойства почв определяют их, способность поставлять неорганические питательные элементы, воду и создавать другие условия, необходимые для максимальной продуктивности сельскохозяйственных растений. В результате выветривания горных пород и минералов – образуются частицы, составляющие неорганическую часть почвы. Все питательные элементы, за исключением азота, образуются в процессе выветривания. Кроме того, почва содержит органическое вещество и поры, заполненные водой и газами в различных соотношениях. На обрабатываемых землях азот, фосфор и калий чаще всего ограничивают рост растений и поэтому вносятся в почву с удобрениями.

  Каждый необходимый питательный элемент циркулирует в сложном круговороте между организмами внутри экосистемы и между этими организмами и природными резервуарами элемента. Циркуляция азота через почву, растительные и животные организмы и снова в почву называется круговоротом азота. Азот попадает в почву в форме органических веществ растительного и животного происхождения. Эти соединения разлагаются почвенными организмами. Аммонификация – выделение ионов аммония (NH4+) из азотистых соединений – осуществляется почвенными бактериями и грибами. Нитрификация – окисление аммиака или ионов аммония до нитритов и нитратов. Одни бактерии окисляют аммиак до нитритов, другие ответственны за окисление нитритов до нитратов. Азот усваивается растениями почти исключительно в форме нитратов. Нитраты в растениях восстанавливаются до ионов аммония. Аминокислоты синтезируются в результате аминирования, приводящего к образованию глутаминовой кислоты, или в процессе переаминирования, в котором аминогруппа переносится от аминокислоты на кетокислоту, превращая ее в другую аминокислоту. В конечном счете эти органические вещества возвращаются в почву, завершая цикл азота.

  Почва теряет азот в результате уборки урожая, эрозии, пожаров, вымывания и в результате активности денитрифицирующих бактерий. Его запасы в почве пополняются за счет фиксации азота, приводящей к включению молекулярного азота в органические соединения. Биологическая фиксация азота осуществляется только бактериями. К ним относятся бактерии рода Rhizobium, живущие в симбиозе с растениями семейства бобовых; свободноживущие бактерии и актиномицеты, вступающие в симбиотические ассоциации с растениями других семейств. В результате сельскохозяйственных работ растения удаляются из почвы, и вследствие этого азот и другие элементы выключаются из естественного круговорота и должны вноситься в почву в форме органических или минеральных соединений.