Что влияет на накопление полезных веществ в растениях
Технология. 6 класс
Конспект урока
Технология, 6 класс
Урок 29. Сбор дикорастущих растений
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке
Заготовка сырья дикорастущих растений – это система организационных, технологических и экономических мероприятий, обеспечивающая получение высококачественного сырья.
Вегетация – это рост и развитие растительного организма.
Чай или сбор – настой из лекарственных растений.
Отвары и настои – это водные вытяжки из лекарственных растений.
Экстракты – это концентрированные водные или спиртовые вытяжки из растительного сырья.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Окультуренных растений, которые выращиваются специально с участием человека не так много. Вы уже знаете, что дикорастущие растения очень нужны людям в их жизнедеятельности: для питания, для изготовления лекарств, косметических средств, в разных видах промышленности (фармацевтической, парфюмерной, кожевенной, пищевой и других). Дикорастущие растения обладают большей энергетической и биологической ценностью, чем окультуренные. Поэтому очень важно грамотно собирать и перерабатывать ценное сырьё.
Какие факторы определяют сроки и особенности заготовки дикорастущих растений?
При заготовке дикорастущих растений важно знать, в каких органах и тканях находятся вещества, определяющие полезные свойства растений. Количество этих веществ в растениях обычно невелико за исключением веществ, определяющих их пищевую ценность (белки, жиры, углеводы), например, содержание эфирных масел обычно не превышает 1 – 2 % от массы растения.
При заготовке растений необходимо учесть ряд факторов: периоды развития растений; особенности произрастания; районы произрастания; возраст растений.
Накопление полезных веществ в растениях происходит в разные возрастные периоды. Например, наибольшее количество живицы выделяют сосны среднего возраста, а наибольший процент эфирных масел отмечается у пихты в хвое молодых побегов.
Периоды развития растений также нужно учитывать при заготовке сырья.
Химический состав веществ изменяется по фазам вегетации (время роста и развития растений). Почки собирают ранней веской в период набухания. Берёзовые почки собирают одновременно с заготовкой мётел, которые подсушивают, а почки отряхивают.
Кору дуба, крушины, калины заготавливают весной до распускания листьев, когда сок активно движется по коре.
Листья срезают, когда они полностью сформировались: ландыш, мать-и-мачеху срезают в фазы бутонизации или цветения; крапиву скашивают, затем обрывают листья.
А максимальное количество полезных веществ в листьях брусники содержится осенью или ранней весной, до начала роста побегов, в корневищах лапчатки прямостоячей – в начале цветения, в листьях дурмана – в начале плодоношения. Содержание витамина С в хвое ели или пихты больше всего зимой. Травы собирают во время цветения, их срезают на определенной высоте, например, у полыни срезают только верхушки, однолетники выдёргивают, затем корни обрезают. Цветки собирают во время цветения. Плоды и семена, когда полностью созреют. Корневища, корни, клубни, заготавливают осенью, когда в них наибольшее количество полезных веществ.
Световой режим, температура, влажность и состав почвы также влияют на накопление полезных веществ в растениях. Количество этих веществ может меняться даже в течение суток: утром дурман богаче полезными веществами, чем вечером, а наперстянка – во второй половине дня. Содержание эфирного масла в побегах лаванды и розмарина больше всего днем в сухую солнечную погоду, а у шалфея – рано утром.
Увеличение освещенности повышает содержание дубильных веществ у лапчатки прямостоячей и брусники. У растений, растущих на песках, содержание полезных веществ во много раз больше, чем у растений того же вида, растущих на глинистых почвах.
Районы произрастания растений: северные или южные, больше солнечных дней в году или меньше, более продолжительная зима или лето, – все это также отражается на накоплении полезных веществ в растении.
Например, витамин С накапливается в больших количествах в плодах шиповника, растущего в более северных районах, а белладонна и дурман содержат больше полезных веществ в более южных районах.
Таким образом, на качество сырья собираемых растений влияет комплекс биологических и экологических факторов, без знания которых невозможно определить оптимальные условия и сроки заготовки дикорастущих растений.
Заготовленное по всем правилам сырьё необходимо переработать также, соблюдая технологии переработки. Существует несколько способов переработки сырья дикорастущих растений.
Пищевые растения сушат, варят, засаливают, маринуют. Лекарственные растения обычно сушат, изготавливают чаи, сборы, настои, отвары, экстракты. Сбор делают из нескольких видов растительного сырья. В них полезные вещества, содержащиеся в разных растениях, дополняют и усиливают лечебный эффект. Вещества, с которым связан лечебный эффект, извлекают из растения, используя разные современные технологии.
Изготовлением чаёв, настоев, экстрактов можно заниматься дома, соблюдая все технологические операции. Но это достаточно сложно, чаи и сборы для лечения различных заболевания лучше приобрести в аптеке. Аптечные формы лекарственных трав исследованы на качество и приготовлены специалистами – фармацевтами.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля
Задание 1. Выберите несколько вариантов ответа. Укажите, в чём преимущество дикорастущих растений перед окультуренными.
Правильный вариант ответа: 1, 2, 3.
Пояснение: Дикорастущие растения обладают высокой энергетической и биологической ценностью, их выращивание не требует затрат.
Культурные растения требуют тщательного ухода, иначе человек не получит хороший урожай.
Задание 2. Выберите один вариант ответа.
Как называется система организационных, технологических и экономических мероприятий, обеспечивающая получение высококачественного сырья?
Правильный вариант ответа: Заготовка растений.
Пояснение: Заготовка растений – это название технологического процесса, сушка, измельчение и засаливание – названия технологических операций.
Факторы, влияющие на доступность элементов питания у растений
Наличие достаточного количества питательных веществ в почве не дает гарантии их попадания в растения. Усваиваемость элементов питания культурами зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Прежде всего, каждое растение испытывает потребность в определенном наборе химических соединений, который связан с типом культуры, ее фазой развития и индивидуальными особенностями. В течение вегетационного периода растения потребность и степень усваиваемости одного и того же элемента может сильно отличаться. Поскольку все растительные организмы обладают избирательной способностью, то поглощение веществ, необходимых на данном этапе их развития, происходит более активно, чем всех остальных.
Растения способны питаться не только ионами микро- и макроэлементов, которые находятся в почвенном растворе, но и теми ионами, которые связаны в коллоидах. С помощью корневых выделений (угольная кислота, органические и аминокислоты), обладающих растворяющей способностью, растения способны воздействовать на твердую фазу почвы, превращая необходимые им элементы из малодоступных соединений в легкоусваиваемую форму.
Немаловажный фактор, который следует учитывать при определении доступности того или иного вещества – это взаимодействие элементов питания между собой. Определенное количество и соотношение таких элементов как калий, фосфор и азот в питательной среде растения способствует не только его интенсивному росту, но и усвоению других важных микроэлементов. Достаточное количество азота в питании растения способствует лучшей усваиваемости кальция, калия, фосфора, железа, меди, магния, марганца и цинка. Но избыточные дозы азота провоцируют дефицит этих же элементов в растениях. Снижает поступление железа, марганца и магния переизбыток фосфора в питании растений. При недостатке калия наблюдается недостаточное потребление культурами азота, магния, кальция, и некоторых других элементов.
На уровень усваиваемости удобрений растениями большое влияние оказывают параметры окружающей среды: температура и влажность почвы, воздуха, освещенность, кислотно-щелочная реакция грунта, его механический и химический состав и пр. Замечено, что низкие температуры (+10. 11 ° С) замедляют усваиваемость фосфора и тормозят поглощение основных элементов питания корневой системой растений. При +5. 6 ° С прекращается поступление всех питательных веществ, в т. ч. и азота, в растения. Наиболее оптимальный температурный диапазон, при котором происходит максимальная усваиваемость микро- и макроэлементов у большинства растительных организмов, находится в пределах от +15 ° С до +30 ° С.
Освещение, необходимое для процессов фотосинтеза, так же необходимо и для поглощения растениями элементов питания. Чем меньше света, тем ниже уровень усвоения полезных веществ. Поступление некоторых элементов, например калия, напрямую зависит от яркости освещения, поэтому культуры, растущие в тени, часто страдают от его недостатка. Продолжительность воздействия и интенсивность солнечных лучей влияют на поступление в растения кальция, фосфора, магния, молибдена, серы, аммиака и других элементов. От освещенности зависит и оптимальная влажность воздуха для растений: чем больше освещенность, тем выше должна быть относительная влажность воздуха.
Достаточная влажность почвы положительно влияет на развитие корневой системы растений и улучшает ее поглотительную способность. Если в зонах с достаточным уровнем увлажнения усвоение растениями фосфора из минеральных удобрений составляет 10 – 20%, а калия и азота – 40 – 70%, то в условиях засушливого климата этот показатель уменьшается в 1,5 – 2 раза. Повышение содержания влаги в грунте (до определенного предела) увеличивает доступность элементов питания в связи с их растворяемостью в воде.
Оптимальный (средний) уровень влажности для каждого типа почв не одинаков. Для суглинистого чернозема он составляет около 55 – 61%, для песчаного чернозема этот показатель находится в пределах 35 – 40%, а для подзолистых почв – от 41% до 61%. Но при этом необходимо учитывать также различие химического и физико-механического составов различных слоев почв, в которых находятся вещества, необходимые для питания растений. На усваиваемость микро- и макроэлементов растениями негативно влияют как засуха, так и переувлажнение грунта.
Не меньшее влияние на доступность питательных элементов для растений оказывает и кислотно-щелочная среда почвы. Для каждого из элементов минерального питания есть определенное значение рН почвы, при котором он будет максимально доступен для растения. Так, некоторые виды фосфорсодержащих удобрений (фосфоритная мука) становятся доступными лишь после растворения в кислой среде. Как правило, более доступны и лучше усваиваются элементы в слабокислой или близкой к нейтральной почвенной среде (6,2
Что влияет на накопление полезных веществ в растениях
Седых Андрей Вячеславович
член Совета АППЯПМ от Тамбовской области, директор ФГУП «Комсомолец», к. с.-х. н.
ДОРОХОВ ДЕНИС СЕРГЕЕВИЧ
РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АССОЦИАЦИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ПЛОДОВ, ЯГОД И ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА (АППЯПМ)
ТЕЛ.: 8-920-498-98-98; 8-920-234-01-94; asprus@mail.ru
ПРОИЗВОДСТВО МАЛИНЫ В ПОЛЬШЕ И ЗНАЧЕНИЕ ЕГО НА МИРОВОМ РЫНКЕ
СОВРЕМЕННЫЙ СОРТИМЕНТ ГРУШИ
Материал подготовлен ООО «АгроАльянс»
АЗОТ — это основной элемент питания: без азота невозможно образование белков и многих витаминов группы В, он регулирует рост вегетативной массы, определяет уровень урожайности культур, повышает содержание белка в зерне. Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального образования и роста стеблей и листьев.
Недостаток азота сказывается в первую очередь на росте растений: ослабляется рост боковых побегов, листья, стебли и плоды имеют меньшие размеры, листья становятся бледно-зелеными или даже желтоватыми. При избыточном питании азотом у растений образуется избыточная вегетативная масса в ущерб цветению, плодовые деревья бурно растут, начало плодоношения отодвигается.
ФОСФОР способствует равномерному появлению всходов, благоприятствует интенсивному нарастанию корневой системы, ускоряет развитие растений, стимулирует цветение и плодоношение, ускоряет созревание злаковых культур, повышает содержание сахаров, каротина, входит в состав соединений участвующих в передаче наследственных признаков.
При недостатке фосфора у растения наблюдается угнетенный рост (особенно у молодых растений), короткие и тонкие побеги, мелкие, преждевременно опадающие листья. Окраска листьев — голубовато темно-зеленая, с фиолетовыми, красноватыми, бурыми пятнами. Засыхающие листья имеют темный, почти черный цвет. В холодную погоду угроза фосфорного голодания возрастает.
КАЛИЙ участвует в углеводном и белковом обменах, усиливает образование сахаров в листьях и передвижение их в другие органы, усиливает стойкость растений к заморозкам, укрепляет соломину, уменьшает поражение посевов корневыми гнилями и ржавчиной, улучшает поступление воды в клетки растений и уменьшает процесс испарения.
Самый общий признак калийного голодания — краевой «ожог», морщинистость и закручивание листьев в низ. Недостаток калия вызывает обычно задержку роста, а также развития бутонов или зачаточных соцветий. При избытке калия листья приобретают более темный оттенок, а новые листья мельчают. Избыток калия приводит к затрудненному усвоению таких элементов как кальций, магний, цинк, бор и т.д.
КАЛЬЦИЙ влияет на обмен углеводов и белковых веществ, на обеспечение нормальных условий развития корневой системы растений, способствует передвижению углеводов. Потребность в кальции проявляется в самые ранние сроки развития растений: отсутствие кальция подавляет мобилизацию запасных питательных веществ, что может привести к гибели растения.
Признаки недостатка появляются, прежде всего, на молодых листьях. Листья бывают хлоротичные, искривленные, края их закручиваются. Края листьев неправильной формы, на них может обнаруживаться опаленность бурого цвета. Наблюдается повреждение и отмирание верхушечных почек и корешков. Недостаток кальция сказывается и на состоянии корневой системы растения: замедляется рост корней, они ослизняются и загнивают.
МАГНИЙ входит в состав хлорофилла, что определяет его важное значение в жизни растений: он участвует в углеводном обмене, в передвижении фосфора в растениях, в действии большого числа ферментов и в образовании плодов, влияет на активность окислительно-восстановительных процессов, поддерживает структуру мембран.
При недостатке магния наблюдается характерная форма хлороза — у краев листа и между жилками зеленая окраска изменяется на желтую, красную, фиолетовую. Между жилками в дальнейшем появляются пятна различного цвета вследствие отмирания тканей. Кончики листьев и края загибаются, в результате чего листья куполообразно выгибаются, края листьев морщинятся и постепенно отмирают. Признаки недостатка появляются и распространяются от нижних листьев к верхним.
СЕРА принимает участие в азотном и углеводном обмене растений, в процессе дыхания и синтеза жиров. Сера входит в состав белков, витаминов, необходима для нормального роста и развития растения. Сера положительно влияет на качество продукции — способствует увеличению процента клейковины в пшенице, содержанию масла в подсолнечнике, сое, рапсе.
При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений. У плодовых культур листья и черешки становятся деревянистыми. При серном голодании верхние листья растения желтеют и не опадают, хотя имеют бледную окраску. Недостаток серы проявляется в замедлении роста стеблей в толщину. При избытке серы листья постепенно желтеют с краев и скукоживаются, подворачиваясь внутрь, затем буреют и отмирают.
МАРГАНЕЦ входит в состав многих ферментов и поэтому принимает участие в окислительно-восстановительных процессах: дыхании, фото-синтезе, в усвоении азота. Марганец способствует накоплению сахаров в сахарной свекле, увеличению белка в зерне пшеницы и кукурузы, образованию аскорбиновой кислоты и других витаминов в растениях.
При недостатке марганца растения заболевают серой пятнистостью, которая может привести к гибели. На старых листьях появляются желтые и желто-серые пятна и полосы, рост растений задерживается, на вторых сверху листьях проявляется межжилковый хлороз: окраска светло-зеленая, бело-зеленая, серая, красная (у столовой свеклы). В саду деревья отличаются слабой облиственностью. Листопад начинается рано, особенно на верхних ярусах деревьев.
ЖЕЛЕЗО входит в состав ферментов, участвующих в образовании хлорофилла, поэтому его недостаток сказывается на интенсивности процессов фотосинтеза. Участвует в процессе дыхания, в синтезе ростовых веществ — ауксинов, в образовании белков хлоропластов. Входит в состав ферментов катализирующих азотфиксацию.
Наиболее общий признак недостатка железа — светло-желтые, почти белые листья. Причем, так как железо слабоподвижно в растении, старые листья долго остаются зелеными, в то время как молодые желтеют или белеют (жилки остаются зелеными дольше), а затем отмирают. Соцветия развиваются слабыми, мелкими. У древесных культур усыхают концы ветвей и побегов.
БОР играет важную роль в опылении цветковых растений, поэтому при его недостатке бывает много пустоцветов. Бор стимулирует образование клубеньков на корнях бобовых растений. Недостаток бора негативно влияет на углеводный и белковый обмен в растениях, задерживает отток сахаров и крахмала в плоды.
Бор не может реутилизироваться, поэтому при его недостатке не наблюдается передвижения из старых органов в молодые и первыми поражаются именно молодые части растений. При остром борном голодании отмирают точки роста стеблей и корней. Многократное возобновление и гибель побегов и листьев приводят к развитию уродливых, не характерных для данного вида растений форм.
МЕДЬ входит в состав многих ферментов, в отсутствии или недостаточном количестве которых нарушается большинство физиологических процессов: дыхание, фотосинтез, углеводный и белковый обмен веществ. Медь участвует в регулировании водного баланса растений. Без меди всходы растений погибают.
При медном голодании у злаковых культур листья на концах белеют и скручиваются, растения кустятся, но образуют пониженное количество колосьев. Озерненность колоса неполная, зерна щуплые. Метелки формируются пустыми. У подсолнечника формируется мелкое искривленное соцветие. На деревьях растрескивается кора, на плодах появляются глубокие трещины и натеки смоловидной камеди.
ЦИНК входит в состав ферментов, участвующих в белковом, углеводном, липоидном, азотном и фосфорном обмене веществ. При его отсутствии или недостатке нарушается биосинтез витаминов (аскорбиновой кислоты, витамина В1) и ростовых веществ — ауксинов. Участвует в процессах оплодотворения и развития зародыша. Влияет на засухоустойчивость и зимостойкость растений.
При резком недостатке цинка расстраивается процесс образования хлорофилла, в результате чего проявляется пятнистый хлороз. Пятна, вначале бледно-желтые, затем приобретают красновато-бронзовую окраску. Цинковая недостаточность проявляется в виде ослабления роста. Больше всего страдают от недостатка цинка плодовые и цитрусовые культуры, а также бобовые культуры, кукуруза, хмель, лен.
МОЛИБДЕН играет очень важную роль в организме растения, так как связан с азотным обменом. Он активизирует связывание атмосферного азота клубеньковыми бактериями. Способствует синтезу и обмену белковых веществ в растениях, синтезу витаминов и хлорофилла, участвует в углеводном обмене.
При недостатке молибдена резко снижается содержание аскорбиновой кислоты в растении. Индикаторами на недостаток молибдена являются крестоцветные и бобовые растения. Листья сначала становятся пятнистыми, края заворачиваются и увядают. При остром дефиците молодые центральные листья закручиваются в спираль. Листовая пластинка не разрастается в ширину, поэтому внутренние листья состоят почти из одних листовых жилок.
Малы, но влиятельны: зачем растениям микроэлементы
Растения почти на 90% состоят из воды, сухое вещество занимает около 10%, из которых 9% — это углерод, водород, кислород и азот. Около 1% составляют питательные макро- и микроэлементы, которые обеспечивают нормальное функционирование культур. На каждый макроэлемент (N, P, K, Ca, Mg, S и др.) приходится от 0,01% и более, микроэлемент (Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo и др.) – менее 0,001%. О роли этой малой, но важной части каждого растения рассказывает агроном-консультант компании ТЕХНОНИКОЛЬ, кандидат с.-х. наук Александра Старцева.
Микроэлементы входят в состав ферментов и витаминов и необходимы для всех жизненно важных процессов в растениях, несмотря на то что их концентрация в питательном растворе очень невелика (менее 1 мг/л каждого микроэлемента). Слишком высокое содержание микроэлементов приводит к токсичности, особенно опасно большое количество марганца, алюминия, бора и меди. Наиболее чувствительны к переизбытку микроэлементов огурцы.
Дефицит микроэлементов проявляется в основном на молодых побегах, так как они не способны к реутилизации (повторному использованию). И только нехватка молибдена видна на старых листьях.
Недостаток одного из микроэлементов может возникнуть из-за антагонизма между элементами, когда питательный раствор не сбалансирован. Так, излишнее содержание марганца снижает усвоение железа, а избыток меди ухудшает поглощение марганца и железа. Повышенная концентрация цинка препятствует всасыванию меди, марганца, железа и молибдена. Большие количества алюминия задерживают поступление никеля.
В основном признаки дефицита микроэлементов проявляются из-за сложности их усвоения, несмотря на то что питательный раствор приготовлен верно. Так, например, снижение температуры субстрата тормозит поглощение не только макро-, но и микроэлементов. Чаще всего проблемы возникают с питанием растений железом, марганцем и бором.
Прежде чем корректировать состав питательного раствора или увеличивать дозу микроэлементов, необходимо проверить рН корневой зоны. При уровне рН более 6,5 ед. в нем образуются нерастворимые соединения микроэлементов, которые не способны в таком виде усваиваться растениями. При рН менее 5,5 ед. затрудняется поглощение молибдена, а дальнейшее подкисление раствора усиливает растворимость железа, алюминия и марганца. Это может привести к отравлению. Однако такая опасность существует только при выращивании на почве, где минералогический и химический состав довольно разнообразен. Если использовать субстраты из каменной ваты, эти риски значительно сокращаются. Так, субстраты SPELAND производят из габбро-базальта с добавлением доломита, и они имеют постоянный минералогический состав, который контролирует лаборатория завода. Каменная вата SPELAND химически и биологически инертна, она не имеет емкости катионного обмена, что создает более предсказуемые условия для питания растений. В ней легко поддерживать оптимальный диапазон рН, который составляет от 5,5 до 6,5 ед.
Наличие тяжелых металлов также может мешать поглощению микроэлементов. Так, кадмий снижает поступление железа и марганца. При этом некоторые микроэлементы (молибден, цинк, марганец) являются тяжелыми металлами, но в небольших количествах жизненно необходимы. При выращивании гидропонным способом опасность отравления растений тяжелыми металлами минимальна. В этом случае корни располагаются в основном в питательном растворе, тогда как субстрат служит лишь основой для их закрепления. Таким образом, на одно растение приходится около 250 г каменной ваты, тогда как при выращивании на почве основная масса корней одного растения располагается минимум в 10 кг субстрата.
Рассмотрим более подробно роль каждого микроэлемента в жизни сельхозкультур.
Медь необходима для нормального прохождения процессов фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. При наличии меди улучшается поглощение азота, она входит в состав хлоропластов, препятствует разрушению хлорофилла, присутствует в ферментах и некоторых аминокислотах, положительно влияет на вкус и цвет плодов, участвует в формировании семян, ускоряет развитие растений и рост корней, а также повышает их иммунитет, защищая от болезней. Медь является компонентом многих фунгицидов.
Содержание меди в питательном растворе очень мало – около 0,05-0,06 мг/л для томатов и огурцов. И может колебаться от 0,01 до 0,1 мг/л в питательных растворах для других культур. Медь вводят в раствор в виде медного купороса или хелата меди.
Визуальные симптомы недостатка меди проявляются на молодых листьях сначала в виде межжилкового хлороза, затем в этих местах и на краях листьев появляются некротичные пятна. Листья приобретают легкую морщинистость, новые листья мельчают, становятся сине-зелеными, матовыми, вялыми, иногда полностью увядают. Кончики молодых листьев белеют и теряют цвет. Старые листья скручиваются. Междоузлия сокращаются, возникает низкорослость, рост новых побегов прекращается, точка роста может отмереть. Цветки бледнеют. Как цветки, так и завязи иногда опадают. Повышается склонность плодов к растрескиванию.
Предельно допустимое содержание меди в поливной воде – 1,0 мг/л, так как в более высокой концентрации этот элемент токсичен. Это приводит к сжиганию корневых кончиков, а в результате – к избыточному росту боковых корней. Излишки меди в питательном растворе препятствует поглощению железа, молибдена и цинка – на новых листьях могут проявиться признаки дефицита железа, а старые листья покрываются коричневыми пятнами и затем отмирают, рост культуры приостанавливается.
Следует избегать контакта питательного раствора с медными и латунными изделиями – это часто является причиной повышения концентрации меди в растворе до токсичного уровня.
Растения чувствительны к нехватке меди в фазах рассады и интенсивного роста. Помимо отклонения рН дефицит меди может усилить избыточное содержание азота, калия, фосфора или цинка в питательном растворе.
При плохом усвоении меди рекомендуется внести в раствор хелаты меди вместо сульфатов, а при выраженном недостатке – провести листовую подкормку медьсодержащими удобрениями.
Цинк повышает устойчивость растений к засухе. Он входит в состав более 30 ферментов, участвует в синтезе белков, крахмала, хлорофилла и триптофана, из которого образуются гормоны роста (ауксин).
Нехватка цинка вызывает более серьезные симптомы, чем дефицит остальных микроэлементов, поскольку без цинка происходит разрушение сахаров: снижается уровень сахарозы и крахмала. При недостаточном количестве цинка приостанавливается синтез белков, разрушаются аминокислоты, повышается концентрация органических кислот, а содержание ауксинов падает.
Симптомы нехватки цинка проявляются в пожелтении старых листьев, которые затем бронзовеют, вплоть до некроза, но жилки остаются зелеными. Молодые листья становятся мельче, выглядят мятыми с волнообразными краями, закрученными вверх. Рост растений затормаживается, междоузлия укорачиваются, цветки и завязи опадают, в результате снижается урожайность.
Цинк и железо являются антагонистами, поэтому при повышенном содержании цинка норму железа можно увеличить до 2-2,5 мг/л. При избытке фосфора цинк образует с ним нерастворимые соединения. Недостаток цинка возникает как из-за неоптимального уровня рН субстрата, так и из-за излишка фосфора или кальция в питательном растворе.
При нехватке этого микроэлемента необходимо оптимизировать условия его поглощения и провести внекорневую подкормку хелатными формами удобрения или 0,1-0,2% раствором сульфата цинка.
Избыток цинка оказывает токсичное действие на растения. Все листья зеленеют, на молодых появляется бледно-зеленый хлороз. При более сильном отравлении между жилками проступают коричневые пятна, их поверхность становится бугристой, старые листья вянут.
В поливной воде для малообъемного выращивания содержание цинка не должно превышать 0,5 мг/л. Необходимо избегать контакта питательного раствора с оцинкованными поверхностями.
МАРГАНЕЦ
Марганец поддерживает процессы фотосинтеза и дыхания, углеводный и белковый обмен. Он повышает иммунитет растений, участвует в синтезе хлорофилла, уменьшает его распад, ускоряет развитие культур, созревание семян, улучшает качество и вкус плодов, а также способствует усвоению нитратного азота.
При использовании малообъемной технологии марганец добавляют в питательный раствор в количестве 0,55 мг/л, иногда до 0,8 мг/л.
Нехватка марганца проявляется на средних по возрасту листьях в виде хлороза, похожего на мраморность. В этом случае, в отличие от недостатка железа, жилки листьев остаются зелеными даже при сильном дефиците. Первые признаки отсутствия марганца напоминают повреждения от паутинного клеща. Более серьезные нарушения вызывают бурые некротические пятна на листьях, цветки недостаточно развиты, плоды не завязываются из-за проблем с пыльцой, репродуктивные органы засыхают, буреют и опадают.
Марганец обладает свойством окислять железо, поэтому при составлении питательного раствора нужно обращать внимание на соотношение этих элементов. Правильная пропорция – Мn:Fe = 1:2-5. Слишком большое количество марганца затруднит усвоение железа.
Причинами дефицита марганца могут быть повышенный уровень рН субстрата, его переувлажнение или несбалансированный питательный раствор: избыток калия, кальция, магния, фосфора, железа, меди и цинка ухудшает всасывание марганца. При высокой концентрации кальция легкодоступный двухвалентный марганец превращается в двуокись марганца, которая трудно усваивается растениями.
При первых признаках недостатка марганца проводят опрыскивание хелатом Mn или 0,1% раствором сульфата марганца. Нехватку марганца сложнее восполнить, чем железа – не исключено, что потребуется несколько обработок с перерывом 5-7 дней.
Избыток марганца может наблюдаться при содержании его в питательном растворе в количестве 4 мг/л. Особенно чувствительны к этому томаты в начальной фазе развития. Излишняя концентрация марганца приводит к недостатку железа, кальция и магния, поскольку эти элементы являются антагонистами.
МОЛИБДЕН
Молибден регулирует процесс транспортировки питательных веществ к точке роста, участвует в фотосинтезе (включен в состав хлоропластов, способствует образованию хлорофилла), а также углеводном и белковом обмене. Он влияет на обмен фосфора, повышает содержание витаминов и сахаров в плодах, ускоряет восстановление нитратов, таким образом ограничивая их накопление в овощной продукции. Этот микроэлемент содействует появлению клубеньков у бобовых, которые фиксируют атмосферный азот (концентрация молибдена в бобовых больше, чем в остальных растениях), входит в состав ферментов, помогая развитию культур и созреванию семян.
Для томатов и огурцов оптимальное содержание молибдена в питательном растворе составляет 0,05 мг/л. Вносят молибден в виде хелата или молибденовокислого аммония (NH4)2MoO4.
Недостаток молибдена сначала проявляется на нижних листьях: они начинают куполиться, их края желтеют и закручиваются внутрь, могут возникать коричневые крапинки, но жилки остаются зелеными. При длительной нехватке молибдена старые листья утолщаются, а молодые плохо развиваются и имеют неправильную форму. Хлоропласты постепенно разрушаются, фотосинтез замедляется, растения накапливают нитраты, поскольку сокращен азотный обмен и синтез белков. Культуры становятся чувствительны к снижению температуры. Бобовые хуже фиксируют азот. Происходит укорачивание междоузлий, рост замедляется, цветение задерживается, пыльца образуется слабо, цветки отмирают. Урожайность падает.
Дефицит молибдена может возникать из-за слишком низкого или слишком высокого уровня рН (менее 5,5 ед. и более 6,5 ед.), тогда его признаки могут проявляться вместе с симптомами недостатка фосфора. Если снижение рН раствора не помогло восстановить количество молибдена, необходимо приготовить новый раствор и заменить им раствор в мате. Усвоение молибдена ухудшается также из-за повышенного содержания сульфатов, марганца и меди в вытяжке из субстрата.
Внекорневые подкормки проводят раствором молибденита аммония 0,05-0,1%.
В поливной воде концентрация молибдена не должна превышать 0,25 мг/л. В случае его избытка в питательном растворе сокращается поступление меди в растения и возникает дефицит этого элемента.
Бор улучшает рост корней, принимает участие в развитии пыльцы, формировании завязи, оплодотворении растений и созревании семян, передвижении углеводов, а также в процессах роста молодых частей. Он активирует синтез хлорофилла и уменьшает его распад, повышает иммунитет и способствует лучшему сопротивлению бактериальным и вирусным заболеваниям.
Метаболизм кальция в растении связан с бором, поэтому признаки его недостатка напоминают нехватку кальция. Дефицит бора заметен на молодых листьях и точках роста – могут отмирать верхушки, опадать цветки и завязи, трескаться плоды, молодые листья становятся светло-зелеными, скручиваются в трубочку, а жилки приобретают темно-зеленый цвет. Ограниченное количество этого элемента вызывает нарушение синтеза углеводов, а также негативно отражается на формировании репродуктивных органов. Молодые побеги становятся хрупкими, корневая система не развивается, а потом буреет. У растений укорачиваются междоузлия, появляется карликовость.
Оптимальное содержание бора в питательном растворе составляет 0,33 мг/л, а при выращивании томата может достигать 1 мг/л в фазу интенсивного плодоношения, когда потребность в этом элементе возрастает.
При внекорневых подкормках используют 0,05-0,06% раствор борной кислоты, 0,1% раствор Boraks или Borvit.
Причинами затрудненного усвоения бора помимо неоптимальной рН часто бывают повышенные дозы кальциевых удобрений, так как кальций с бором образует нерастворимые соединения. Также мешает поглощению бора избыточное содержание азота, фосфора и калия в питательном растворе или в мате. Низкая влажность субстрата тоже ограничивает поступление бора в растения.
В исходной воде объем бора не должен составлять более 0,3 мг/л. Чтобы препятствовать токсичному воздействию повышенного уровня бора, можно уменьшить его доступность для растений. Для этого нужно поддерживать реакцию среды в более щелочном диапазоне (не ниже 6,0 ед.), а также увеличить дозы кальция в питательном растворе. Порог токсичности бора будет определяться не только его содержанием, но и количеством и соотношением других элементов питания в растворе или в мате.
Токсичность бора видна на старых листьях: они желтеют, потом на них появляются некротические пятна, которые постепенно увеличиваются в размерах, края и кончики листьев начинают засыхать и в последствии опадают. Огурец в рассадном периоде наиболее чувствителен к отравлению бором.
ЖЕЛЕЗО
Железо входит в состав ферментов, от которых зависят процессы фотосинтеза, дыхания и обмена веществ. Этот элемент влияет на фиксацию азота и синтез белка, принимает участие в восстановлении сульфатов и нитритов, а также в создании хлорофилла.
Усвоение железа зависит от его формы: двухвалентное железо является легкодоступным, а его окисленная форма – трехвалентное железо – почти не всасывается. Для поглощения трехвалентного железа растения тратят много энергии: сначала они выделяют ион Н+, чтобы растворить окисленное железо, а затем связывают его своими корневыми выделениями.
Железо, которое изначально уже присутствует в поливной воде, не учитывают при составлении питательного раствора, так как оно находится в недоступной растениям форме. Но его количество в воде не должно превышать 1,0 мг/л, иначе капельницы будут забиваться. Если вода содержит железо, то водоподготовка включает аэрирование и фильтрацию через песчано-гравийный фильтр.
В питательный раствор железо добавляют в виде хелата – металлоорганического комплекса, который предотвращает окисление микроэлемента. Хелатирующие агенты различаются по их стабильности в различных диапазонах рН. Наиболее подходящий хелат для гидропонной технологии – Fe-DTPA (11%), он эффективен в диапазоне рН от 1,5 до 7 ед. Хелат EDTA- Fe (13%), более дешевый и менее стабильный, работает при pH до 6,0. Поэтому его лучше использовать при проведении внекорневых подкормок, но обязательно предварительно подкислить воду для его разведения до рН=5,5-6,0.
Более дорогие хелаты (Fe-HEEDTA работает до 9,0 ед. рН и Fe-EDDHA – до 10,0 ед. рН) остаются стабильными в более широком диапазоне рН. Обычно их используют для быстрого устранения дефицита железа в щелочных средах. Внекорневую подкормку проводят раствором с концентрацией 0,1-0,2 г/л, полив под корень – 0,1-0,5 г/л. Также 20-30% Fe-DTPA в питательном растворе можно заменить на Fe-EDDHA в начале выращивания растений, когда дренаж еще небольшой и в корневой зоне слабо обновляется питательный раствор. Применения Fe-EDDHA будет эффективно при повышенных температурах и значительной жесткости исходной воды.
Хелаты железа в питательном растворе более длительное время остаются стабильными, если другие микроэлементы также вносятся в виде хелатов. Сульфаты способны выбивать железо из органического комплекса, поэтому дозу вносимого Fe-DTPA придется увеличить в 2 раза. Таким образом, выгоднее использовать хелаты цинка, меди и марганца в форме EDTA, чем сульфаты этих микроэлементов.
В качестве хелатирующего агента в бак Б чаще добавляют ОЭДФ (хелатон). Он не содержит питательных веществ, но хорошо растворяет сульфат калия, препятствует осаждению кальция и железа. При разрушении хелатов железа он перехватывает металл и не дает ему выпасть в осадок. ОЭДФ работает в диапазоне рН от 2,0 до 7,0 ед. Доза внесения – 400 грамм на 1 куб. м питательного раствора.
Хелаты вносят в бак А, так как в этом баке обычно оптимальная кислотность и отсутствуют сульфаты, разрушающие металлорганические комплексы. рН баков А и Б должен быть около 5,0 ед. – не ниже 3,5 ед. (хелаты разрушаются) и не выше 6,0 ед. (удобрения растворяются не полностью, может образовываться осадок). рН в баках А и Б проверяют только лакмусовой бумагой, так как рН-метр очень чувствителен и легко ломается в агрессивных средах. Убедившись, что уровень рН оптимален, хелаты добавляют в бак А в последнюю очередь.
Хелаты должны быть защищены от воздействия высокой температуры (более 40 о С) и УФ-излучения (яркое солнце), иначе они разрушатся. Поэтому для питательных растворов используют непрозрачные баки с закрывающимися крышками. Это позволяет хранить раствор несколько недель без потери качества.
Признаки дефицита железа чаще всего обнаруживаются в начальный период выращивания, когда идет слабое поглощение питательных веществ, что усугубляется в пасмурную погоду. При недостаточном освещении возможно их проявление и в период интенсивного роста и плодоношения. Нехватка железа становится заметна из-за неоптимального уровня рН, повышенной влажности субстрата, накопления солей (особенно высокого содержания азота, кальция, магния, калия, фосфора, марганца, молибдена, цинка, меди, никеля, кобальта и хрома).
При повышенной концентрации цинка необходимо увеличить дозу железа до 2-2,5 мг/л. Правильное соотношение железа и марганца в среднем составляет 2-5:1.
При недостатке железа на молодых листьях появляется хлороз: на первых стадиях жилки остаются зелеными, лист покрывается тонкой зеленой сеткой, затем жилки желтеют, лист белеет. Некроз проявляется только на заключительном этапе. При дефиците железа рост замедляется, междоузлия укорачиваются, стебли истончаются, корни укорачиваются и буреют. Цветки приобретают странную форму, иногда опадают, а плоды становятся мелкими, урожай снижается. При длительной нехватке железа растения погибают.
При выращивании томатов, огурцов и перцев на минеральной вате уровень железа в питательном растворе составляет 0,8-1,0 мг/л. Розы требуют повышенного содержания железа (1,5 мг/л).
Избыток железа может оказывать токсичный эффект – повреждаются липиды, белки и ДНК. Обычно это происходит при слишком низкой кислотности. При чересчур высокой влажности субстрата недостаток кислорода способствует преобразованию Fe2+ в Fe3+. В результате количество железа достигает токсичного уровня и отравляет корневую систему. Излишек железа иногда проявляется как дефицит фосфора или марганца, так как ухудшает их усвоение. При чрезмерном поступлении железа листья приобретают темно-зеленый оттенок.
При малообъемном методе выращивания нужно постоянно контролировать рН питательного раствора и мата, агрохимический состав вытяжки из субстрата, следить за количеством дренажа и его рН. Это можно сделать, используя каменную вату SPELAND, – она обладает достаточной влагоемкостью, что обеспечивает растения водой, питательными веществами и кислородом на протяжении всего цикла выращивания. В ней легко регулировать условия питания культур и быстро реагировать на их потребности. В результате растения формируют здоровую и мощную корневую систему, которая помогает получать все необходимые макро- и микроэлементы. Все это дает прибавку урожая до 50% по сравнению с традиционной технологией выращивания на почве.