Макроелементи, мезоелементи та мікроелементи мають безпосередній вплив на ріст та розвиток рослин
Азот (N) Забезпечує ріст вегетативної маси та накопичення білку в репродуктивних органах. NO3 швидко доступний азот для кореневої системи, запускає ріст клітин та пагонів. NH2 ефективна форма азоту для контролю росту пагонів та ідвищення вмісту цукрів.
Фосфор (P) Сприяє росту кореневої системи, стійкості до хвороб, приймає участь у трансфері енергії.
Калій (K) Регулює використання вологи, транспорт цукрів, підтримує тургор, сприяє міцності механічної тканини.
Сірка (S) Приймає участь у азотному та вуглеводному обміні, синтезу білку і вуглеводів.
Кальцій (Ca) Структурний компонент клітинних стінок. Збільшує стійкість рослин до хвороб, переміщення цукрів до плодоносних частин рослини, регулює рух ауксину.
Магній (Mg) Структурний компонент хлорофілу, кофактор синтезу більшості ферментів, регулятор АТФазного насосу, рухає поживні речовини до коренів та цукри із них, підсилює гормональну активність.
Бор (B) Сприяє запиленню, заплідненню, білкового та вуглеводного обмінів, руху вуглеводів до плодоносних частин рослин, міцності клітинних стінок, блокує дію фенолів та сприяє активності ауксину.
Залізо (Fe) Входить до складу ферментів. Сприяє активності хлорофілу та хлоропластів.
Марганець (Mn) Регулює співвідношення вегетатив-ної/кореневої маси, трансфер енергії, фотосинтез і морозостійкість, метаболізм азоту, накопичення цукрів та вуглеводів.
Мідь (Cu) Покращує процеси фотосинтезу, сприяє утворенню хлорофілу, вуглеводний та азотний обміни, підвищує стійкість рослин до грибкових і бактеріальних хвороб.
Цинк (Zn) У складі ферментів приймає участь в метаболізмі крохмалю та азоту. Необхідний для цілісності клітинних мембран, трансфер енергії, експресії генів, синтезу ауксину. Відіграє важливу роль в поглинанні вологи.
Молібден (Mo) Бере участь у формуванні кореневої системи (кофактор ферментів синтезу ауксину) та в процесах азотного та фосфорного обміну.
Кобальт (Co) Необхідний для фіксації азоту бобовими рослина-ми. Знижує продукування етилену (гормону старіння).
Нікель (Ni) Компонент уреази і бактеріальної гідрогенази. Уреаза каталізує розклад амідного азоту в рослинах. Сприяє фіксації атмосферного азоту зернобобовими.
Засвоєння рослинами елементів живлення залежить від наступних факторів – світло, тепло, вода, повітря, поживні елементи, реакція ґрунтового розчину та особливості сорту/гібриду.
Світло. Енергія сонячного променю являється джерелом електромагнітних імпульсів, які збуджують хлорофіл і забезпечують фотосинтез. Продуктивність сільськогосподарських культур залежить від їхньої освітленості. При недостатньому освітленні збільшується швидкість лінійного росту, міжвузля витягуються, зменшується механічна міцність стебла і трав’янисті рослини можуть вилягати. Оптимізація світлового режиму у польових умовах здійснюється за рахунок регулювання густоти рослин, поліпшення рівномірності розміщення рослин на площі, орієнтування рядків посіву з півночі на південь, знищення бур’янів у посівах. Затіненість рослин, в тому числі у наслідок загущення посівів, знижує інтенсивність фотосинтезу і дихання. При недостатній освітленості посівів у рослинах може накопичуватись надмірна кількість нітратів.
Тепло. Тепло необхідне рослинам для синтезу органічних сполук, переміщення поживних речовин по рослині, для проростання насіння і формування врожаю. На ріст і розвиток рослин негативно діють як низькі, так і високі температури. Ріст і розвиток рослин залежать від температурного режиму грунту. Зниження температури ґрунту нижче +10°С негативно впливає на надходження мінеральних елементів через корені (фосфор, азот, кальцій дещо калій). Оптимальна температура для життєдіяльності ґрунтової мікрофлори +15+20°С. Оптимальні температури для росту кореневої системи, як правило, нижчі ніж для росту надземних органів. При високих температурах коренева система розвивається слабо, неглибоко проникає в ґрунт і тому рослини не можуть ефективно використовувати вологу і поживні речовини з нижніх шарів ґрунту. При цьому настає параліч продихів листків і вони безконтрольно випаровують воду. Найшкідливіші підвищення температури при одночасному дефіциті води (посуха). Пошкодження рослин, спричинені високими температурами і сухістю повітря, називають запалом. При запалі формується щупле зерно і врожайність культур різко знижується. З віком вимогливість рослин до тепла, дещо підвищується. У більшості культурних рослин уже при температурі +40+45°С різко знижується інтенсивність фотосинтезу, посилюються дихання і транспірація води, а при +60+70°С припиняються процеси життєдіяльності.
Вода. Разом з водою в рослину надходять і переміщуються поживні елементи. Вода бере участь в утворенні поживних речовин, фотосинтезі. Завдяки воді підтримується постійна температура в рослині, попереджається перегрів рослини сонцем.
Водний режим ґрунту і використання води рослинами регулюють агротехнічними заходами (зрошення, осушення). Повнішому використанню ґрунтової вологи сприяють раціональне чергування культур у сівозміні, мульчування ґрунту, подрібненою соломою. Боротьба з бур’янами, застосування органічних і мінеральних добрив, вирощування посухостійких сортів, застосування диференційованого обробітку ґрунту, спеціальних (гребеневих, грядкових) посівів, посівів у борозни або гребені є важливими заходами регулювання водного режиму при вирощуванні кожної культури.
Повітря. Необхідне рослинам як джерело вуглекислого газу (С02) і кисню (02) для фотосинтезу та дихання і азоту для синтезу білків. Кисень потрібний рослині протягом всього періоду вегетації. Насіння, залите водою, бубнявіє, але не проростає доки для зародка не буде достатнього доступу кисню. Корені більш вимогливі до вмісту кисню, ніж надземна вегетативна маса. Причини дефіциту кисню в ґрунті – ґрунтова кірка, перезволожений ґрунт, надмірно ущільнений безструктурний ґрунт. Дефіцит кисню в ґрунті призводить до уповільнення проростання насіння, росту коренів, бульб, коренеплодів, діяльності бульбочкових бактерій, вбирання коренями поживних елементів. Це, в свою чергу, затримує лінійний ріст і нагромадження органічної маси рослин, знижує інтенсивність фотосинтезу, врожайність та якість продукції. Ріст коренів припиняється або вони гинуть, якщо вміст кисню в ґрунтовому повітрі становить менше 5%.
Поживні елементи. Крім вуглецю, кисню і водню, до складу рослин входить близько 70 хімічних елементів. Більшість із них рослини засвоюють з ґрунту. Елементи, вміст яких у рослинах становить більше сотих часток відсотка, називають макро- мезоелементи (азот, фосфор, калій, кальцій, сірка, магній). Елементи, відсоток яких рослини містять від тисячних до стотисячних часток відсотка називають мікроелементами (марганець, бор, молібден, мідь, цинк, кобальт, нікель), а менше мільйонних часток відсотка називають ультрамікроелементами (селен та інші). Правильний обробіток ґрунту в сівозмінах, боротьба з бур’янами значно поліпшують поживний режим ґрунту. Найбільш ефективним заходом регулювання поживного режиму ґрунту є біологічно обґрунтоване внесення добрив.
Реакція ґрунтового розчину. Значною мірою впливає на мінеральне живлення рослин. Для кожного з елементів мінерального живлення існує оптимальний інтервал значення показника pH ґрунту, за якого той чи інший елемент являється найбільш доступним для рослин.
Сорт/гібрид. У природі кожної рослини закладено її здатність засвоювати із зовнішнього середовища елементи живлення, але в певному співвідношенні та в типовій для кожного виду динаміці впродовж вегетаційного періоду.
Склад ґрунтових розчинів формується в результаті взаємодії твердої, рідкої, газоподібної і живої фаз ґрунту під впливом зовнішніх чинників, які постійно змінюються.
З ґрунтового розчину рослини отримують необхідні поживні речовини, в тому числі макро-, мезо- та мікроелементи. У ґрунтовому розчині органічні й неорганічні речовини знаходяться в молекулярному і частково іонізованому стані, утворюють складні комплексні сполуки. Кальцій, магній, натрій, калій зазвичай знаходяться у вигляді вільних іонів. Для мікроелементів характерні вільні катіони і металоорганічні комплекси. Рухливість хімічних елементів у ґрунтах визначається характером їх сполук і фізико-хімічними властивостями ґрунтів. Основні чинники, що впливають на рухливість мікроелементів у ґрунті: сорбційна ємність ГВК, кислотно-основні умови, вміст і склад глинистої фракції та органічних речовин.
Нормальне функціонування рослинного організму відбувається за чітко визначеного співвідношення катіонів і аніонів у поживному розчині. Разом з цим сформовано уявлення про антагонізм іонів під час їх надходження в живу клітину.
Вплив обмежуючих факторів
Загальновідомо про вплив різноманітних факторів на ріст та розвиток рослини – поживний режим, погодні умови та ін. Величина врожаю визначається фактором, який знаходиться в мінімумі і буде зростати доти, поки не буде обмежений іншим фактором. Візуалізацією негативного впливу дефіциту будь-якого елементу живлення на урожайність вирощуваних культур являється діжка Лібіха. Варто зазначити, що лімітуючим фактором може виступати не лише дефіцит, але і деякий надлишок того чи іншого елементу живлення. Надлишком називається явище антагонізму, коли один елемент в надлишку і він блокує надходження іншого елементу живлення в рослину.
Діжка Лібіха – дефіцит (правило Лібіха) або надлишок (правило Шелфорда) будь-якого з елементів обмежує дію інших елементів (навіть якщо вони в оптимальній кількості).
