Микроэлементы в растениях, их дефицит

Чаще с нарушением кальциевого питания проявляются физиологически обусловленные вторичные реакции, которые являются результатом нарушения соотношения между кальцием и другими элементами минерального питания. Это особенно относится к антагонизму катионов Ca²⁺ и Mg²⁺, а также нарушению распределения кальция в тканях плодов, тесно коррелирующего с содержанием воды в клетках.

Основное количество кальция поглощается в начале вегетационного периода. Далее его поступление падает и не совпадает с развитием (приростом массы) плодов. При снижении транспирации наблюдается дальнейшее обеднение мякоти плода этим элементом. У яблонь, обычно по мере созревания плодов, транспирация ослабевает, и в этот период обычно концентрация ионов Са²⁺ в плодах еще снижается, прежде всего в крупных яблоках. При хранении такие плоды склонны к поражению горькой ямчатостью. В сухое лето, особенно во второй половине, опасность проявления горькой ямчатости у восприимчивых сортов яблони повышается.

 Применение удобрений должно быть направлено не только на повышение урожайности, но и на оптимизацию питания кальцием для предупреждения опасности проявления физиологических заболеваний.

Дефицит кальция чаще встречается на кислых почвах, поэтому внесение извести устраняет его и одновременно снижает кислотность почвы.

2.2.Недостаток железа.

Основной симптом  недостаточности железа — сильный хлороз. Поскольку этот элемент в растении малоподвижен, наиболее отчетливо признаки заболевания проявляются на молодых органах. Это могут быть отдельные пятна, но чаще хлоротичными становятся листья целиком. По краям листовых пластинок образуются некрозы, листья преждевременно засыхают и погибают.

Железный хлороз проявляется особенно часто и сильно при культуре многолетних растений - яблони, груши, черешни, персика, винограда, малины. Многолетние культуры  страдают от хлороза сильнее, чем однолетние.

Почвы, как правило, содержат достаточное количество железа, поэтому заболевание чаще возникает не из-за его отсутствия в почве, а из-за недоступности соединений железа для растений. Причины этого явления весьма сложны. Обычно оно наблюдается на карбонатных почвах, но может встречаться и на кислых, особенно если почва содержит много марганца. Высокие концентрации в почве соединений цинка, меди, фосфора и некоторых других элементов также  могут сопровождаться явлениями недостаточности железа. Таким образом, обеспеченность растений железом определяется комплексом условий.

2.3.Недостаток цинка.

От недостатка цинка страдают главным образом плодовые деревья. Один из первых симптомов дефицита цинка — хлороз листьев, затем на них образуются некротичные пятна. Новые листья остаются недоразвитыми, междоузлия-укороченными. У картофеля заболевание проявляется в виде точечных некротичных пятен на нижней стороне листовой пластинки, хлороза оснований листовых долей, распространяющегося к их вершине. В тяжелых случаях растения угнетаются, листья увядают и засыхают, резко снижается урожай клубней.

Особенно чувствительны к недостатку цинка плодовые культуры. Характерный признак заболевания на этих культурах - розеточность. При этом образуются мелкие, узкие, ланцетовидные листья, побеги бывают укорочены. Впоследствии верхушки таких побегов могут отмирать. Образуются многочисленные боковые побеги с короткими междоузлиями. Иногда на верхушках побегов образуется розетка из 10-20 листьев, по внешнему виду не отличающихся от здоровых.

Недостаток цинка приводит к ослаблению деревьев, побеги теряют морозостойкость. В результате снижения плодоношения недобор урожая может достигать 50% и более.

У цитрусовых недостаток цинка вызывает крапчатость листьев. Сначала на них развивается междужилковый хлороз, постепенно хлоротичность усиливается, а размеры новых листьев уменьшаются. При сильном поражении листья полностью желтеют. Больные побеги отмирают, деревья ослабевают, а при особо тяжелом поражении погибают. Наиболее характерно для этого заболевания замедление роста корней и резкое сокращение числа корневых волосков.

Цинковое голодание обычно связано с низким содержанием в почве подвижных форм цинка. Установлено, что доступность цинка снижается при внесении в почву извести и фосфатов. В связи с этим недостаток его особенно сильно проявляется на карбонатных почвах, при рН 7 и выше.

2.4.Недостаток бора.

Недостаток бора отмечается чаще на карбонатных или заболоченных почвах, на кислых почвах проявляется главным образом после их известкования и в сухую жаркую погоду. Особенно чувствительны к недостатку бора свекла, лен, подсолнечник, цветная капуста; из плодовых деревьев — яблоня и груша.

Характерный симптом недостаточности бора — отмирание верхушечного конуса нарастания. После этого в рост трогаются боковые побеги, но и на них быстро отмирают верхушечные почки. Растение приобретает характерный вид: образуется множество укороченных побегов, стебли и листья утолщаются, деформируются, становятся ломкими. Корневая система у таких растений слабо развита, цветение, и плодоношение резко снижаются.

Еще один симптом заболевания — разрывы в паренхимой ткани, особенно запасающих органов, например в корнеплодах. Иногда разрыв захватывает эпидермис, сердцевину стебля, при этом стебли становятся полыми, шероховатыми, листья с верхней стороны листовой пластинки буреют и скручиваются, плоды деформируются. У плодовых деревьев недостаток бора сопровождается опробковением плодов. При внутреннем опробковении в плодах образуются бурые плотные участки отмершей ткани. Процесс развивается постепенно, по мере его нарастания ткани утрачивают способность к росту, что приводит к деформации плодов.

Разные культуры испытывают неодинаковую потребность в боре. Так, у злаков она очень невелика, и симптомы недостаточности бора проявляются у них редко. Свекла, наоборот, очень чувствительна к дефициту бора, и при отсутствии его соединений в почве на корнеплодах развивается гниль сердечка. Заболевание начинается с того, что молодые листья в центре розетки перестают развиваться. Они и конус нарастания иногда отмирают. Процесс распространяется на внутренние части корня, развивается сухая гниль корнеплода, в результате в нем образуются внутренние полости. У цветной капусты борное голодание сопровождается появлением бурых пятен на головках; ткань в зоне пятна уплотняется, при влажной погоде головки загнивают. Корневая система у больных растений слабо развита, стебель полый. У виноградных саженцев недостаток бора может вызвать некроз сосудов древесины.

2.5.Недостаток меди.

Медь крайне токсична для растений и обычно в почве содержится в очень небольших количествах. Дефицит ее чаще наблюдается на торфяниках, песчаных почвах; с кислой реакцией среды. Заболевание, вызванное недостатком меди, может проявляться при известковании почвы или  высоком содержании в ней органического вещества.

При недостатке меди развивается хлороз листьев замедляется рост, усыхают побеги. Наиболее ярко признаки дефицита проявляются у чувствительных к недостатку меди культур (пшеница, ячмень, овес, подсолнечник, лен, шпинат, яблоня, слива, груша, цитрусовые). Критический уровень дефицита меди в вегетативных частях растений составляет 1-5 мг/кг сухой массы.

Зерновые культуры очень чувствительны к недостатку меди. У них медное голодание сопровождается краевым некрозом листьев, который может заканчиваться засыханием. Колошение значительно ослабляется, уменьшается размер колосьев. На торфяниках дефицит меди в почве так называемое бесплодие злаков. Для этой болезни характерно отсутствие или недоразвитие цветоносных стеблей, образование лишь небольшого количества семян или полное их отсутствие.

2.6.Недостаток магния.

Недостаток магния приводит к существенному нарушению роста и развития растений. Характерный симптом магниевого голодания — междужилковый хлороз, начинающийся почти всегда на нижних листьях. При недостаточном поступлении в растение магния  его используют главным образом молодые растущие листья, где идет процесс образования хлорофилла. В связи с тем, что отток магния из нижних листьев в верхние происходит по жилкам, они и примыкающие к ним ткани сохраняют зеленую окраску, участки же, отдаленные от жилок, становятся, в зависимости от вида растений и сорта, желтыми, оранжевыми, красными, фиолетовыми и т. д. Сильные магниевое голодание плодовых деревьев приводит иногда к преждевременному сбрасыванию листьев.

2.7.Недостаток марганца.

Симптомы недостатка марганца чаще всего проявляются на карбонатных и известкованных кислых почвах. Критическая минимальная концентрация марганца в зрелых листьях варьирует от 10 до 25 мг/кг сухой массы. В условиях недостатка этого элемента в первую очередь уменьшается продуцирование фотосинтетического кислорода, а содержание хлорофилла и сухой массы листа изменяется незначительно. Изменяется ультраструктура мембран тилакоидов, а при жестком Mn-дефиците значительно снижается содержание хлорофилла в листьях, содержание липидов в хлоропластах таких листьев также понижено. Нарушения фотосинтеза сопровождаются резким уменьшением содержания углеводов в растениях, особенно в корнях. Недостаток углеводов рассматривают в качестве ключевого фактора, ограничивающего рост корневых систем в условиях Mn-дефицита.

При визуальной оценке главными симптомами дефицита марганца у двудольных служат: межжилковый хлороз, а у трав зеленовато-серые пятна на базальных листьях (серая пятнистость). Листья приобретают светло-зеленый, бело-зеленый, красный или серый оттенок. Наблюдается задержка роста, но верхушечные точки роста не отмирают. У картофеля на обратной стороне пораженных листьев нет некротичных точек. У свеклы столовой листья приобретают темно-красный цвет, пораженные участки буреют и отмирают. У плодовых культур кроме межжилкового хлороза наблюдается слабая облиственность деревьев, ранний листопад, особенно верхних ярусов.

2.8.Недостаток молибдена.

Симптомы дефицита прежде всего проявляются у растений, произрастающих на кислых минеральных почвах с высоким содержанием гидроксидов железа и марганца. Обострению дефицита способствует присутствие в почвенном растворе сульфатных анионов, которые конкурируют с анионами молибдата, в результате поглощение последних корневыми системами растений уменьшается. Критический уровень концентрации молибдена в растениях варьирует в зависимости от их вида и источников азотного питания в диапазоне 0,1-1 мг/кг сухой массы листьев. В условиях недостатка молибдена изменяется строение листа, так как происходит сжатие эпидермиса. Перед появлением визуальных признаков хлороза в молодых листьях уменьшаются размеры хлоропластов. По мере развития хлороза хлоропласты разбухают за счет зерен крахмала. Хлоропласты распадаются, превращаясь в диффузную массу с отрицательной реакцией на белок, липиды и РНК. Происходит лизис хлоропластов, крахмальные зерна хлоропластов сморщиваются и растворяются вне этих структур.

Дефицит молибдена вызывает также хлороз в виде крапчатости, пятнистости или общего пожелтения листьев. Впоследствии развивается увядание и «ожог» листьев, затем появляются некрозы, и листья опадают. Ткани новых листьев остаются недоразвитыми, пластинки их бывают тонкими. У бобовых при недостатке молибдена замедляется образование корневых клубеньков, в результате на растениях проявляются симптомы недостаточности азота.

У цветной капусты и других крестоцветных заболевание, вызванное недостатком молибдена, сопровождается разрушением листовых пластинок и головки. Болезнь начинается с междужилкового хлороза, позже края листьев теряют тургор и буреют. Затем в результате разрушения тканей листовой пластинки от листа остается только срединная жилка с остатками тканеЙ.

Молибден необходим растению в ничтожно малых количествах. Его соединения присутствуют почти во всех почвах, доступность их для растений повышается с увеличением щелочности почвенного раствора, например при известковании почвы

2.9.Недостаток кобальта.

Недостаток кобальта проявляется на бедных по этому элементу  почвах. Критические концентрации кобальта в почве, вызывающие  его дефицит, у растений бобовых обычно выше, чем для трав. Недостаток кобальта отражается главным образом на процессе N₂ -фиксации. У бобовых, произрастающих в условиях Со-дефицита, отмечена низкая активность клубеньков, а интенсивность образования бактероидной ткани и подвижность бактероидов подавлены. Количество рибосом в цитоплазме как растительной, так и бактероидной клеток уменьшено. Эти изменения сопровождаются комплексом нарушений в азотном метаболизме растений. У растений некоторых видов, не обладающих способностью к фиксации молекулярного азота, при недостатке кобальта может снижаться содержание в листьях хлорофилла, каротиноидов, витамина Е.

Внешние проявления недостатка кобальта у растений аналогичны симптомам дефицита азота. Наблюдается хлороз листьев, замедляется рост растений. Цикл развития растений укорочен. Наиболее четко симптомы недостатка кобальта проявляются у бобовых.

Заключение

Микроэлементы функционируют в регуляторных системах клетки. Они вступают в качестве кофакторов – активаторов ферментов. Их содержание  в растительных тканях измеряется тысячными и стотысячными долями процента. Несмотря на то, что микроэлементы требуются в очень малых количествах, в их отсутствие нормальная жизнедеятельность невозможна. Недостаток микроэлементов вызывает серьезные физиологические расстройства и нередко приводит к гибели растений уже в раннем возрасте.

Рис.1.Дефицит  кальции.                                    Рис.2. Недостаток железа.                                              

Рис.3. Дефицит  цинка.                                               Рис. 4. Дефицит бора.          

Рис. 5. Дефицит  меди.                             Рис. 6. Дефицит магния.