1. КРИТЕРИИ ЗА СЪЩНОСТТА

Тези основни критерии са установени от Арнон и Стаут през 1939 г. и са изброени по-долу:

1. Елемент не може да се счита за съществен, освен ако липсата му прави невъзможно завършването на вегетативните или репродуктивните етапи от неговия жизнен цикъл.
2. Недостигът трябва да е специфичен за въпросния елемент и може да бъде избегнат или коригиран само чрез предоставянето му.
3. Елементът трябва да участва пряко в храненето на растението, независимо от възможните му ефекти при коригиране на неблагоприятни химични или микробиологични условия на външната среда.

Въпреки че тези критерии са приети за валидни и се прилагат изцяло за всички живи същества, някои изследователи смятат, че вторият критерий не е напълно правилен. Например, молибденът е необходим за N фиксиране от бактерии от рода Azotobacter sp. Въпреки това, при някои видове от този род молибденът може да бъде заместен с ванадий. Друг пример е натрият, който не се счита от съществено значение за всички растения, но на практика е доказано, че неговото присъствие увеличава добивите в много култури. Следователно от икономическа гледна точка натрият трябва да се счита за съществен елемент.

2. АБСОРБЦИЯ НА ХРАНИТЕЛНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ ОТ РАСТЕНИЯТА

Само малка част от всяко хранително вещество, присъстващо в почвата, е достъпна за растенията (2%). Останалата част (98%) се появява във форми, които не могат да бъдат усвоени от растенията, т.е. тя е здраво свързана с минералната фракция и органичното вещество, като е недостъпна, стига да не е засегната от процесите на разлагане. Те се случват бавно, за дълги периоди и хранителните вещества се отделят постепенно.

елементи

Снимка 1. Растенията абсорбират хранителните вещества, съдържащи се във въздуха и в почвата, чрез листата и корените. CO2, източник на въглерод и кислород, се абсорбира през устицата на листата, докато другите хранителни вещества обикновено се абсорбират от разтварянето на почвата през корените .

Растенията абсорбират хранителни вещества чрез многобройните коренови власинки, които имат младите корени, които непрекъснато се обновяват, тъй като имат живот от няколко дни. Тези коренни косми отделят киселинни вещества, които спомагат за разтварянето на трудно разтворими съединения, като фосфати и карбонати. В това действие на разтваряне се намесва и CO2, произведен от дишането на корените.

Хранителните елементи, които растенията абсорбират от почвата, идват от скали (с изключение на N, който идва от въздуха), който бавно се разгражда до разтворими съединения. Тези съединения се дисоциират в почвената вода на положителни йони (катиони) и отрицателни (аниони) и под тези форми се усвояват от растенията (снимка 1). Йоните могат да бъдат свободни в почвения разтвор или да се адсорбират от колоидните частици на почвата. Анионите и малка част от катионите се съдържат в почвения разтвор, докато по-голямата част от катионите се адсорбират върху колоидния комплекс. Йоните, адсорбирани от колоидните частици, могат да се абсорбират директно от корените или по-често да преминат първо в почвения разтвор, откъдето се абсорбират от корените. Когато йон преминава от разтвора към растението, друг йон преминава от комплекса към разтвора, за да се поддържа адекватна концентрация на йони.

Като цяло количеството макронутриенти, които растенията трябва да усвоят, за да развият своя жизнен цикъл, е значително по-голямо от това на микроелементите. По този начин се обяснява фактът, че усвояването на макроелементи от култури може да представлява значително количество в сравнение с резервите на споменатите елементи, съдържащи се в почвата. Това показва необходимостта от добавяне на торове и торове към повечето земеделски почви (снимка 2).

Снимка 2. Системи, използвани за нанасяне на суспензия във ферми: (а) пръскане и (б) инжектиране.

Делът на макронутриентите, извлечени от реколтата, може да представлява практически всички запаси в почвата, докато при извличането на микроелементи от почвата тези количества никога не представляват толкова висок дял от общия брой, но като цяло представляват само малък процент от общото количество, съществуващо в почвата. Това означава, че с някои изключения недостатъците не трябва да се появяват по отношение на храненето на културите и въпреки това не е така. Трябва да се вземе предвид, че поради своите характеристики микроелементите обикновено имат ниска подвижност, произтичаща от фактори за кондициониране, поради което не се усвояват лесно от растенията. Това, заедно с влиянието на техниките за отглеждане и характеристиките на култивираните видове, обяснява появата на дефицити в посевите върху почви с нормално съдържание на микроелементи.

Има многобройни фактори, присъщи на околната среда (почвата и климата), които влияят върху по-голямата или по-малката степен на усвояване на хранителните вещества. Тези фактори включват следното:

1. Текстура на почвата.

Почвите с фини текстури имат по-голяма външна повърхност, така че агентите, които променят структурата им, имат по-голяма възможност за действие: 1 g колоидна глина има външна повърхност 1000 пъти по-голяма от тази, представена от същото количество груб пясък.

2. рН на почвата.

За определени стойности на рН някои асимилируеми елементи се трансформират в техните не асимилируеми форми, поради факта, че те стават част от неразтворимите съединения. Например желязото в основна среда води до неразтворим хидроксид. В други случаи се получават летливи съединения, които се губят при излизането им в атмосферата; такъв е случаят с амониевите торове, които в основните почви произвеждат амоняк, част от който се губи в атмосферата, когато торът се добави към почвената повърхност.

3. Взаимодействия между йони.

Понякога има взаимодействия между два йона, което затруднява или улеснява усвояването на един от тях. Антагонизъм възниква, когато единият от йоните има тенденция да инхибира усвояването на другия, особено когато концентрацията на един от тях се увеличава. Такъв е случаят например с антагонизма калий-магнезий, където по-високата концентрация на калий причинява недостатъчно усвояване на магнезия. Синергизмът възниква, когато единият от йоните благоприятства усвояването на другия, както се случва например с азот и калий.

4. Климат.

Факторите, които най-много влияят на усвояването, са температурата и влажността. С увеличаване на температурата абсорбцията се увеличава, поради по-голяма биохимична активност, докато достигне оптимално ниво, над което постепенно намалява, докато спре. При ниски температури се получава обратното, тъй като биохимичната активност е затруднена и се наблюдава намаляване на разтворимостта в почвата. По подобен начин се случва, че с увеличаване на влажността се увеличава усвояването на хранителните вещества.

3. КЛАСИФИКАЦИЯ НА ХРАНИТЕЛНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ

В момента се допуска, че висшите растения могат да съдържат до 60 елемента, от които 16 от тях (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn и Cl) се считат за съществени за нормалното им развитие, докато други 4 (Na, Si, Co и V) се считат само за съществени за някои от тях (фигура 1). Всички тези елементи изпълняват много важни функции в растенията и когато те присъстват в недостатъчни количества, могат да настъпят сериозни промени и растежът им да бъде значително намален.

От 16-те основни елемента, първите 3 се доставят главно от въздуха и водата, докато останалите 13 се доставят от почвата. Тези хранителни елементи, доставяни от почвата, могат да бъдат класифицирани в макро- и микроелементи, в зависимост от това дали растенията трябва да поемат относително големи или малки количества от тях. Макроелементите включват N, P, K, Ca, Mg и S и като микроелементи, микроелементи или микроелементи, необходими за растенията, са Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn и Cl.

Фигура 1. Класификация на химичните елементи въз основа на тяхната пълна или частична същественост за растенията (Navarro García и Navarro Blaya, 2000).

МАКРОНУТРИЕНТИ: Първични елементи (N, P и K) и вторични (Ca, Mg и S).

Макронутриентите са елементите, необходими в относително изобилие, за да осигурят растежа и оцеляването на растенията. Наличието на достатъчно количество хранителни елементи в почвата само по себе си не гарантира правилното хранене на растенията, тъй като тези елементи трябва да се намират в молекулярни форми, които позволяват тяхното усвояване от растителността. Накратко, може да се каже, че достатъчно количество и подходяща наличност са от съществено значение за правилното развитие на растителността.

В рамките на тях е възможно да се прави разлика между първични елементи (N, P и K) и вторични елементи (Ca, Mg и S).

1. Първични елементи.

При повечето култури нуждите на растенията са по-високи от съществуващите резерви в усвоима форма на елементите в почвата, така че е необходимо да се направи принос от тях чрез използване на компост и торене. Основните елементи се считат за N, P и K.

- Азот (N).

Процесите на комбиниране на N с друг елемент се наричат ​​азотно фиксиране и се извършват в природата благодарение на действието на определени микроорганизми и електрическите разряди, които се извършват в атмосферата. Количеството фиксиран азот обаче обикновено е малко в сравнение с това, което растенията биха могли да използват. Около 99% от комбинирания N в почвата се съдържа в органични вещества. Органичният N, включен в големи и сложни молекули, би бил недостъпен за висшите растения, ако преди това не беше освободен от микроорганизми. Микробната активност постепенно разгражда сложните органични материали до прости неорганични йони, които могат да се използват от растенията. Скоростта, с която потенциално културите биха могли да използват N, често надвишава скоростта, с която се освобождава. Следователно количеството на N, налично в почвата, обикновено е относително много малко.

- Фосфор (P).

За разлика от N, който може да бъде включен в почвите чрез биохимично фиксиране от микроорганизми, P няма такава микробна поддръжка, тъй като идва само от разлагането на основата, което става по време на процеса на изветряне. Количеството на общото Р в почвата, изразено като P2O5, рядко надвишава 0,50% и може да бъде класифицирано като неорганично и органично. Неорганичният P се доставя от изветрянето на минерали като Ca5 (PO4) 3F апатит и в по-малка степен може да бъде част от силикатната верига, където замества силиция, или може да се намери в новообразувани минерали. Органичният P има голямо значение за плодородието на почвата, тъй като някои органични съединения са косвен източник на разтворими форми. Хумусът и други видове невлажни органични вещества са основният източник на органичен Р в почвата.

- Калий (K).

K е, може би, минералният елемент, който се среща с най-висок дял в растенията и е сравнително често срещан в скалите. Независимо от K, който се добавя като компонент на различни торове, K, присъстващ в почвите, идва от разпадането и разлагането на скалите, които съдържат калиеви минерали. Заедно с този минерал К трябва да се включи и този от разлагането на растителни и животински останки. За разлика от Р, К се намира в относително големи количества в повечето почви. Като цяло съдържанието му като K2O варира между 0,20-3,30% и зависи от структурата. В натриевите почви тя варира между 2,50-6,70%. Глинестата фракция е тази с най-високо съдържание на К, така че глинестите и глинесто-глинести почви са по-богати от кално-песъчливите и песъчливите почви, като също така се има предвид, че варирането в съдържанието на К се влияе от интензивността на загубите, дължащи се на добива на култури, излугване и ерозия.

2. Вторични елементи.

Количествата на тези елементи, присъстващи в почвата, обикновено покриват нуждите на културите, така че като цяло не е необходимо да се прави какъвто и да е принос към почвата. Тази група елементи включва Ca, Mg и S.

- Калций (Ca).

Наличието на Ca в почвата, освен добавената като тор или изменение, идва от скали и минерали в почвата и общото му съдържание може да варира значително. В почвите, считани за неваровикови, тя варира между 0,10 и 0,20%, докато във варовика може да достигне до 25%. Като цяло може да се каже, че Ca идва от изветрянето на минерали. Тези материали са толкова често срещани, че повечето почви съдържат достатъчно Ca, за да покрият голяма част от нуждите на растението.

- Магнезий (Mg).

Mg е химически много активен елемент, но сам по себе си не се появява като свободен елемент в природата, а се разпространява в минерална форма. Според различни оценки средното му съдържание в земната кора може да бъде около 2,30%, докато в земята е близо до 0,50%.

Те се наричат ​​микроелементи, тези съществени елементи за завършване на жизнения цикъл на растенията, дори ако необходимите количества от тях са много малки. Общото съдържание на микроелементи в почвата е функция на изходния материал и едафологичните процеси. Елементите, чиято обща концентрация в почвата обикновено е по-малка от 1000 mg/kg, се наричат ​​микроелементи. В тази група можем да включим микроелементи (Cu, Mn и Zn), важни за растенията и животните в ниска концентрация, но които могат да станат токсични при достигане на определени нива. Изключението сред тях е във Fe, който е микроелемент, но не е строго микроелемент.

- Желязо (Fe).

Въпреки изобилието си в почви и скали, той е един от най-дефицитните микроелементи. Fe е четвъртият най-разпространен елемент в континенталната кора след O, Si и Al, съставлявайки около 15% от теглото на земната кора. Той е най-разпространеният микроелемент в почвите или като минерална съставка, или под формата на оксиди и хидроксиди. Въпреки това, в почви с хоризонти, обогатени с органични вещества, Fe се появява главно под формата на хелати. Съдържанието му в умерените почви обикновено варира между 1 и 5%. В единични случаи могат да бъдат намерени стойности, близки до 10%. В почвата съдържанието на Fe се колебае в диапазона от 0,20 до 5%, с порядък, подобен на този в подлежащата скала.

- Мед (cu).

Cu е един от най-важните съществени елементи както за растенията, така и за животните; обаче прекомерното количество от него може да доведе до токсични ефекти. Сред различните видове магматични скали в базалтите преобладава Cu. В седиментните скали е по-обилно в шисти. Като цяло, изобилието му в базалтовите скали е по-високо, отколкото в гранитните, и много ниско в карбонатните скали.

-Манган (Mn).

Наличието на Mn в почвите се дължи главно на разлагането на феромагнезисните скали. Това е микроелемент, подобен на Fe, както по своята химия, така и по геология и много разпространен в литосферата. В скалите съдържанието на Mn варира между 350 и 2000 mg/kg. Съдържанието в почвата показва значителни вариации, но обикновено варира между 20 и 800 mg/kg. Въпреки това, както и в случая с Fe, това общо съдържание не може да се разглежда като индикация за неговата достъпност за растенията, тъй като има много фактори, които влияят върху усвояването му.

- Цинк (Zn).

Zn е широко разпространен елемент, който се намира в малки, но достатъчни количества в повечето почви и растения. Количеството Zn, което може да се намери в почвата, зависи пряко от естеството на основата. Съществува обаче важен аспект, който трябва да се подчертае по отношение на полезния Zn в почвите и това е, че повърхностната част на много от тях, която съответства на горните хоризонти, винаги съдържа повече Zn от долните хоризонти. Смята се, че този факт се дължи, от една страна, на факта, че растителните остатъци, отлагани на повърхността на почвата, осигуряват след тяхното разлагане определено количество от елемента; От друга страна, Zn не представя миграция надолу в профила, както се случва при други елементи, тъй като има тенденция да се адсорбира от глини и органични вещества (снимка 3).

Снимка 3. Поради това е обяснимо, че елиминирането на повърхностната част на почвата, например чрез ерозия или изравняване, може да причини недостиг на Zn в почви с малко съдържание на този елемент.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Водата и разтворените хранителни вещества, които обикновено се абсорбират от корените, също могат да се абсорбират от листата. Листните приложения са ефективни, особено когато растението се нуждае от някои хранителни вещества веднага, като: Fe, Zn, Mn, Cu и Mo. Когато почвата съдържа прекомерно количество основни елементи във форма, усвоима от растенията, нормалното им развитие може да бъде сериозно засегнати. Като цяло обикновено няма проблеми в това отношение с макроелементите, но може да има проблеми с някои микроелементи, при които има тясна граница между оптималните и токсичните нива.

Автор:
Ана Изабел Рока Фернандес.
Отдел за животновъден център за аграрни изследвания на Мабегондо.