Содержание 

Введение

     В комплексе вопросов повышения продуктивности почв огромна роль микроэлементов, круговорота их в системе «почва–растение». В биогеохимической цепи «почвообразующая порода–почва–растение–животное–человек» почве принадлежит определяющая роль, как основному источнику микроэлементов для растений и животных, косвенно влияющему на химический состав природных вод.

     Роль  микроэлементов, как регуляторов  жизненных процессов для нормальной жизнедеятельности организмов, исключительно велика. Всегда актуальны и необходимы разработки методов и способов регуляции содержания как отдельных микроэлементов, так и их комплексов в среде обитания для устранения их дефицита или избытка, чтобы поддерживать высокие функциональные и продукционные способности растений, животных, а также в предупреждении и лечении отдельных эндемических заболеваний человека.

     Оптимизация питания растений, повышение эффективности  внесения удобрений в огромной степени  связаны с обеспечением оптимального соотношения в почве макро- и  микроэлементов. Причем это важно  не только для роста урожая, но и повышения качества продукции растениеводства и животноводства. Следует учитывать также и то, что новые высокопродуктивные сорта имеют интенсивный обмен веществ, который требует достаточной обеспеченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы. При возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям растет их потребность в микроэлементах, и при этом изменяются коэффициенты использования растениями макроудобрений. Вместе с тем на подвижность микроэлементов на их поступление в растения в большой степени влияют свойства почв, применение органических и минеральных удобрений, известкование. При достаточной обеспеченности почв макроэлементами, благодаря вносимым удобрениям, недостаток микроэлементов может стать лимитирующим фактором роста урожайности сельскохозяйственных культур.

     Дефицит микроэлементов в почвах может служить  барьером, препятствующим получению наибольшего эффекта от применения основных минеральных удобрений. Объясняется это тем, что недостаток микроэлементов приводит к нарушению важнейших биохимических процессов в организме растения. Не исключено, что наблюдаемая во многих случаях низкая отдача от применения основных минеральных удобрений обусловлена наряду с другими причинами дефицитом микроэлементов в почвах. В то же время химическая промышленность не удовлетворяет потребность сельского  хозяйства в микроудобрениях и поэтому их применение крайне ограничено. Отсюда остро стоит вопрос рационального использования микроудобрений.

     Целью данной работы является изучение содержания и форм микроэлементов в почвах разных зон. 
 

Глава 1. Теоретический анализ литературы по проблеме исследования

1.1. Понятие и роль  микроэлементов

     Микроэлементами называют химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных, и используемые растениями и животными в микроколичествах по сравнению с основными компонентами питания. Однако биологическая роль микроэлементов велика. Ряд ученых называют их «элементами жизни», как бы подчеркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не полностью реализуют свой потенциал и формируют низкий и не всегда качественный урожай, а иногда и погибают.

     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 проходят очень медленно, а при обильном орошении 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.

     Основная  роль микроэлементов в повышении  качества и количества урожая 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), и, 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.

     4. Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений.

     Однако  сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию было бы неверным. Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так, марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Медь защищает от разрушения хлорофилл, бор и марганец активизируют процессы фотосинтеза после подмерзания растений. Неблагоприятное соотношение азота – фосфора – калия может вызвать болезни растений, которые излечиваются микроудобрениями.

     Из  анализа результатов отечественных  и зарубежных специалистов по исследованию эффективности применения микроэлементов в сельском хозяйстве вытекает следующее:

     1. Недостаток в почве усваиваемых  форм микроэлементов ведет к снижению урожая сельскохозяйственных культур и к ухудшению его качества, является причиной появления различных болезней (бактериоз льна, сердцевинная гниль и дуплистость свеклы, пробковая пятнистость яблок, пустозернистость злаков, розеточная болезнь плодовых и различные хлорозные заболевания).

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

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

     4. Микроэлементы в биологически активной форме в настоящее время не имеют себе равных при внекорневых подкормках, которые особенно эффективны при использовании их в сочетании с макроэлементами. При корневом питании растений наблюдается апронетальный градиент концентрации, особенно бора и цинка. Концентрация этих веществ в растении убывает снизу вверх.

     5. Профилактические дозы биологически активных микроэлементов, вносимые независимо от состава почвы, не влияют на общее содержание микроэлементов в почве, но оказывают благоприятное воздействие на состояние растений.

     При использовании их исключается состояние  физиологической депрессии у  растений, что приводит к повышению  их устойчивости к различным заболеваниям, что в целом скажется на повышении  количества и качестве урожая.

     6. Необходимо особо отметить, что микроэлементы проявляют свое позитивное влияние на продуктивность, рост и развитие растений, обмен веществ только при внесении их строго определенными нормами в наиболее оптимальные сроки (при использовании эффективных методов их внесения).

     Различные сельскохозяйственные культуры отличаются и потребностью в отдельных микроэлементах.  

     Осведомленность в потребности и реакции растений на воздействие микроэлементов может служить предпосылкой для применения микроудобрений в целях повышения устойчивости растений к болезням и роста их продуктивности.

1.2. Характеристика микроэлементов

     Рассмотрим  влияние отдельных микроэлементов на  сельскохозяйственные растения.

     Бор. Для многих растений этот элемент  необходим в течение всего вегетационного периода. Внешние признаки борного голодания изменяются в зависимости от вида растений, однако, можно привести ряд общих признаков, которые характерны для большинства высших растений¹. При недостатке бора наблюдается замедление роста корня и стебля, затем появляется хлороз верхушечной точки роста, а позже при сильном борном голодании следует полное её отмирание. Из пазух листьев развиваются боковые побеги, растение усиленно кустится, однако вновь образовавшиеся побеги, вскоре тоже останавливаются в росте и повторяются все симптомы заболевания главного стебля. Особенно сильно страдают от недостатка бора репродуктивные органы растений, при этом больное растение может совершенно не образовывать цветков или их образуется очень мало, отмечается пустоцвет, опадание завязей.

     Исключительно важную функцию выполняет бор в углеводном обмене. Бор способствует и лучшему использованию кальция в процессах обмена веществ в растениях. Поэтому при недостатке бора растения не могут нормально использовать кальций, хотя последний находится в почве в достаточном количестве. Установлено, что размеры поглощения и накопления бора растениями возрастают при повышении калия в почве.

     В этой связи применение борсодержащих удобрений и улучшение обеспечения растений этим элементом способствует не только увеличению урожайности, но и значительному повышению качества продукции. Улучшение борного питания ведет к повышению сахаристости сахарной свеклы, увеличению содержания витамина С и сахаров в плодово-ягодных культурах, томатах и т. д.

     Медь. Различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой чувствительностью к меди. Растения можно расположить в следующем порядке по убывающей отзывчивости на медь: пшеница, ячмень, овес, лен, кукуруза, морковь, свекла, лук, шпинат, люцерна и белокочанная капуста. Средней отзывчивостью отличаются картофель, томат, клевер красный, фасоль, соя. Сортовые особенности растений в пределах одного и того же вида имеют большое значение и существенно влияют на степень проявления симптомов медной недостаточности².

     Признаки  медного голодания проявляются  чаще всего на торфянистых и на кислых песчаных почвах. Симптомы заболевания растений при недостатке в почве меди проявляются для зерновых в побелении и засыхании кончиков листовой пластинки. При сильном недостатке меди растения начинают усиленно куститься, но в дальнейшем колошения не происходит, и весь стебель постепенно засыхает.

     Недостаток  меди часто совпадает с недостатком цинка, а на песчаных почвах также с недостатком магния. Внесение высоких доз азотных удобрений усиливает потребность растений в меди и способствует обострению симптомов медной недостаточности.

     Марганец. Роль марганца в обмене веществ у растений сходна с функциями магния и железа. Поскольку марганец активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов³.

     Физиологическая роль марганца в растениях связана, прежде всего, с его участием в  окислительно-восстановительных процессах, проходящих в живой клетке, он входит в ряд ферментных систем и принимает участие в фотосинтезе, дыхании, углеводном и белковом обмене и т.п. Марганец участвует не только в фотосинтезе, но и в синтезе витамина С. При недостатке марганца понижается синтез органических веществ, уменьшается содержание хлорофилла в растениях, и они заболевают хлорозом.

     Симптомы  марганцевой недостаточности у  растений проявляются чаще всего  на карбонатных, торфянистых и других почвах с высоким содержанием  органического вещества. Недостаток марганца у растений проявляется в появлении на листьях мелких хлоротичных пятен, располагающихся между жилками, которые остаются зелеными. При марганцевом голодании отмечается также слабое развитие корневой системы растений. Наиболее чувствительными культурами к недостатку марганца являются свекла сахарная, кормовая и столовая, овес, картофель, яблоня, черешня и малина. У плодовых культур наряду с хлорозным заболеванием листьев отмечается слабая облиственность деревьев, более раннее, чем обычно опадание листьев, а при сильном марганцевом голодании – засыхание и отмирание верхушек веток. При недостатке марганца в первую очередь страдают молодые, растущие органы. Поступление марганца в растения снижается при низкой температуре и высокой влажности почвы, что чаще всего наблюдается ранней весной, и от этого в значительной степени страдают озимые⁴.