Роль каждого элемента в питании растения

Данная статья о роли химических элементов в питании растения при гидропонике. Если вы впервые знакомитесь с гидропоникой, рекомендуем начать со статьи «Что такое гидропоника?», а также «Питательный раствор для гидропоники».

Углерод (С). В виде углеводов способствует аккумулированию в растениях энергии. Формирует у растений, как у всех прочих живых существ, становой хребет.

Водород (Н). Содержится во всех органических молекулах, необходим для образования сахаров. Он задействован во многих реакциях с участием электрических зарядов и при поглощении различных элементов.

Кислород (О₂). Используется в клеточном дыхании для преобразования Сахаров в энергию.

Азот (N). Элемент, имеющийся в растениях в самом большом изобилии. Является компонентом хлорофилла, аминокислот и многих прочих важных органических молекул. Важный компонент всех белков. Играет ключевую роль в росте стебля и листьев.

Калий (К). Второй по изобилию элемент. Выполняет функцию кофактора в энзимной реакции и котранспорта, но его главная роль — регулирование движения воды в растениях. Он обеспечивает растениям полноту и пышность, повышает их морозоустойчивость.

Фосфор (Р). Центр энергетических молекул, АТФ (аденозина трифосфат) и АДФ (аденозина дифосфат). Накапливает световую энергию после её преобразования в химическую энергию. Настоящий подвиг! Регулирует активность белков и входит в состав клеточных стенок. Играет важную роль для цветения растений, прорастания семян и роста корней.

Кальций (Са). Входит в состав клеточных стенок. Регулирует (ограничивает) поглощение других элементов.

Сера (S). Молекула вкуса и запаха. Встречается в защитном механизме и в двух аминокислотах. Как элемент входит в состав хлоропластов.

Железо (Fe). Играет важную роль в синтезе хлорофилла (но не входит в его структуру) и является коэнзимом.

Медь (Си). Компонент энзимов, но также используется при построении клеточных стенок. Наибольшая концентрация в корнях.

Цинк (Zn). Активатор энзимов. Также важен при метаболизме углеводов. Играет роль в росте стебля.

Магний (Mg). Занимает центральное положение в молекулах хлорофилла, а также функционирует как коэнзим. Является составным элементом хлорофилла.

Марганец (Мп). Важная составляющая энзимной и антиоксидантной деятельности. Также используется для построения хлоропластов, в дыхании, в метаболизме азота.

Молибден (Мо). Участвует в процессе азотофиксации. Коэнзимный фактор при построении аминокислот.

Бор (В). Один из компонентов клеточных стенок. Он также играет роль в делении клеток и в транспорте сахара.

Хлор (Cl). Участвует в реакциях фотосинтеза. Используется для регулирова­ния осмотического давления и ионного баланса.

Натрий (Na). Может замещать калий (в редких случаях). Выполняет ряд метаболических функций — либо самостоятельно, либо замещает другой элемент.

Никель (Ni). Полезен для поглощения мочевины. Необходим для энзимной уреазы. Также способствует поглощению железа.

Кобальт (Со). Играет важную роль для азотофиксации только для растений семейства бобовых.

Кремний (Si). В качестве компонента клеточных стенок укрепляет стебель и листья. Повышает засухоустойчивость и жароустойчивость растений (что желательно при выращивании растений в помещении в слишком знойной среде).

Растение снабжается большинством элементов в одной форме в виде простого минерала. Заметным исключением является азот, и форма, в которой азот подается, имеет большое влияние на рост растения. Азот может происходить из 3 источников: нитрат NO₃, самый распространенный в гидропонных растворах, аммиак NH₄ и мочевина СО (NH₂)₂, органическая форма, что содержится в коровьей моче. В человеческой — не содержится. Будучи самым дешевым источником азота, мочевина широко применяется в полеводстве, но это органический элемент, который должен разложиться, чтобы стать доступным для растений. Следовательно, он малопригоден в гидропонике, если только это не система с замкнутым контуром. Мочевина пользуется плохой славой из-за токсичной примеси — биурета, который иногда в ней встречается.

Аммиак почти незаменимый компонент формулы — единственный элемент, способный понижать рН питательного раствора. Растения безотказно отделяют водород (Н⁺). Аммиак способствует стабильности раствора.

Взаимодействия и химические реакции, происходящие в присутствии нитра­та (NO₃) или аммиака (NH₄), слишком сложны и нет необходимости подробно их разбирать. Достаточно просто знать, что имеется максимальная доля NH₄, которая может быть использована. Избыток может приводить к последствиям — от замедления роста до токсичности. Какое должно быть процентное соотношение NH₄ к N0₃ неясно. Конечно, это зависит от культуры. Некоторые растениеводы предпочитают вообще не применять NH₄. Опытным путем установлено, что NH₄/N0₃ в соотношении 20/80 дает хорошие результаты. Конечно, общий уровень азота в растворе также важен. Высокое содержание ионов нитрата (NO₃⁺) препятствует поглощению железа и в результате вызовет железный хлороз, даже если количество железа в растворе оптимально.

Фосфор — один из элементов, за которым нужен особенный присмотр. Из-за притяжения фосфора к заряженным поверхностям, он частично захватывается субстратом. Это случается очень быстро и приводит к сильному снижению уровня фосфора вскоре после подачи нового питательного вещества. Фосфор реагирует больше всего с элементами из раствора, особенно с кальцием, образуя фосфат кальция. Из него состоит большая часть отложений белого цвета на системах, субстрате или трубах.

Аналогичным образом и цинк (Zn) очень сильно притягивается к заряжен­ным поверхностям. Это притяжение усиливается с рН вплоть до того, что при высоком рН может наблюдаться недостаточность цинка.

Главное затруднение при выработке формулы питательного вещества состоит в том, что макро- и вторичные элементы не вносятся в одиночку, а всегда парами, как любая соль. Когда нужно внедрить какой-нибудь один элемент, то фактически нужно вводить в раствор сразу два элемента. Например, азот в виде нитрата калия, нитрата аммиака, нитрата кальция и т. п... В случае калия можно применять сульфат калия, моно- или дифосфат калия и т. д. Можно вносить некоторые элементы в виде кислот (N, Р), но это действие сразу же ограничит показатель рН.

С микроэлементами дело обстоит иначе. Их можно вносить в виде сульфатов или хелатов. Термин «хелат» происходит от греческого слова «клешня», что наглядно описывает эти молекулы. Это большие искусственные органические молекулы, которые захватывают своими клешнями микроэлементы. Когда запас этого элемента в растворе истощается, клешня разжимается и выпускает его. Хелаты — замечательная штука, потому что они не допускают передозировки микроэлементов в растениях. При выборе питательной смеси важно выбрать смесь с хелатированными микроэлементами. Хелаты — самый дорогостоящий материал в питательном растворе, поэтому многие производители вместо него предпочитают иметь дело с сульфатами. Только с помощью хелатов железа можно какое-то время надежно удерживать в растворе железо, но в случае прочих микроэлементов используются сульфаты. Они привносят элементы, но совершенно лишены буферного свойства, и эту разницу можно почувствовать при употреблении в пищу конечного продукта. Хорошо знакомый металлический привкус происходит из отложений микроэлементов, чаще всего меди.

Необходимо понять, в чем разница между почвенными и гидропонными питательными веществами.

Как видно из диаграммы, почвенное питательное вещество не охватывает все потребности растений. Когда производитель составляет формулу почвенного питательного вещества, он принимает во внимание вещества, уже находящиеся в почве, и вносит элементы в дополнение к ним. Гидропонное питательное вещество позволяет выращивать растения в воде. Очевидно, что должны быть удовлетворены все потребности растений. Формула должна быть всеобъемлющей и хорошо сбалансированной. Почвенные питательные вещества для гидропоники не годятся. Зато можно вполне использовать гидропонные питательные вещества в почве, где они дают даже лучшие результаты, чем почвенные питательные вещества. Это объясняется тем, что даже при наличии микроэлементов они плохо растворяются, зачастую блокируясь различными механизмами, вызывая у растений недостаточности.

Определившись с тем, какое питательное вещество задать растениям — минеральное или органическое, еще предстоит решить, какое из них окупит понесенные затраты. Выбрать марку питательного вещества поможет этикетка на товаре, хотя в случае с гидропоникой, некоторые этикетки выглядят весьма замысловато! Важно знать, на что следует обращать внимание и чего остерегаться.

См. также:

Вода и ее применение в гидропонике

Фильтрация и очистка воды

Питательные вещества в гидропонных растворах