Химия вокруг нас - Юрий Кукушкин

Другие макроэлементы, входящие в питательные вещества. Как уже было отмечено, почвы быстрее всего истощаются азотом, фосфором и калием. Кроме них растениям необходимы в довольно больших количествах и другие химические элементы: кальций, магний, сера, железо. Их содержание в почвах часто близко к потребностям растений и их вынос с товарной продукцией относительно невысок.

Ионы кальция в растениях входят в плазму клеток и играют в ней активную роль. Они необходимы для развития корневой системы, в частности корневых волосков. В растениях кальций накапливается в основном в листьях и товарной части урожая. Поэтому кальций в значительной мере возвращается в почву в процессе естественного круговорота. Извне кальций обычно вносится в почву при ее известковании.

Известно, что процесс фотосинтеза протекает с участием хлорофилла, непременной составной частью которого являются ионы магния. Магний оказывает большое влияние на образование углеводов в растениях и, следовательно, на плодообразование. Недостаток магния в почвах выражается в появлении на листьях «мраморовидности» — белесой пятнистости, в их скручивании и пожелтении. Это начинается с краев нижних листьев. Листья при недостатке магния становятся хрупкими. При недостатке магния замедляется рост и вегетация растений, а при большом его дефиците в почве — растение вовсе не вступает в фазу плодоношения.

Поскольку сырье для калийных удобрений обычно содержит много магния, то последний переходит в эти удобрения и с ними вносится в почву. Минералы, в состав которых входит магний, весьма распространены в природе. Один из них — доломит MgCO3·CaCO3, измельченный в виде муки, применяют в качестве магниевого удобрения. Одновременно он проявляет и другую функцию — как средство известкования почвы.

Наибольшая потребность в магнии характерна для табака, свеклы, картофеля, зерновых и зернобобовых культур и бобовых трав. Большой чувствительностью к недостатку магния отличаются просо, чумиза, кукуруза, конопля, сорго. Задержка развития растений наступает в том случае, если содержание магния в почве падает до 1...2 мг на 100 г почвы.

Магний необходим и организму человека. Врачи считают, что одной из причин спазм кровеносных сосудов является недостаток магния. Они установили, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов солей магния снимают спазмы и судороги. В организм человека магний поступает с овощами и фруктами. В заметных количествах он содержится в капусте, картофеле и помидорах, но особенно богаты им абрикосы и персики.

Сера входит в некоторые аминокислоты, которые, в свою очередь, входят в состав растительных белков. Считают, что растениями усваивается только сульфатная сера и этому процессу способствуют серобактерии. Около 75% серы, находящейся в растении, входит в нетоварную часть урожая.

Весьма распространенное заболевание растений — хлороз — связано с недостатком железа. Оно проявляется в пожелтении листьев из-за их неспособности синтезировать хлорофилл. Недостаток в растениях железа приводит также к разрушению биологически активного вещества ауксина, необходимого для корнеобразования и общего роста. Общая потребность растений в железе довольно низкая. В среднем с 1 га с урожаем зерновых культур выносится около 1,5 кг железа. Поэтому соединения железа можно было бы отнести к числу микроудобрений. Конечно, граница между микроудобрениями и макроудобрениями весьма условна.

Микроудобрения. Микроудобрениями называют питательные вещества, которые содержат химические элементы, потребляемые растениями в очень малых количествах. В настоящее время выявлена биологическая роль в жизни растительных и животных организмов бора, меди, марганца, молибдена и др. Удобрения, содержащие эти микроэлементы, получили соответствующие названия.

Борные удобрения вносят в небольших количествах, но они совершенно необходимы. При борном голодании отдельные растения ведут себя по-разному. Например, сахарная свекла загнивает в верхней части корнеплода еще в поле, лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а его волокно становится коротким и ослабленным, бобовые растения дают мало семян, а у яблонь и груш происходит «опробкование» внутри плодов.

У растений бор содержится больше всего в пыльце.

Он участвует в кислородном питании тканей и передвижении углеводов из пластинки листа в другие части растения.

Медные удобрения также вносятся в небольших количествах. Растения обеспечиваются медью, если ее содержание выше 0,4 мг на 1 кг сухой почвы. В самих же растениях содержание меди составляет от 3 до 15 мг на 1 кг сухой массы. Медь входит в состав некоторых окислительных ферментов и, значит, принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, она влияет на углеводный обмен и образование хлорофилла. Без меди злаковые растения не синтезируют белок, а значит, и не образуют зерна. Установлено, что кости животных и человека содержат относительно много меди. Ее дефицит в организме приводит к искривлению и ломкости костей.

Марганцевые удобрения обычно используют на черноземных и других нейтральных или слабощелочных почвах. Их внесения в кислые подзолистые почвы обычно не требуется. Марганец способствует усвоению растениями азота и накоплению хлорофилла, а также синтезу аскорбиновой кислоты (витамина С). Недостаток марганца в растениях проявляется в побурении и опадании листьев.

Молибдена в отличие от марганца мало в кислых почвах, но обычно достаточно в нейтральных и слабощелочных. Установлено, что молибден непременно входит в клубеньковые бактерии, связывающие в соединения атмосферный азот. При недостатке молибдена в почве нарушается синтез в растениях белковых веществ. Он способствует усвоению растениями азотного удобрения — селитры.

Вероятно, важную роль в жизнедеятельности растений играет кобальт, но пока об этом можно судить лишь на основании косвенных данных. В конце прошлого века в некоторых районах Новой Зеландии, Австралии, Англии и других стран была распространена болезнь скота — сухотка. Это заболевание влекло за собой снижение содержания гемоглобина в крови животных, потерю аппетита, сокращение удоев молока, прекращение прироста живой массы. Трудом многих ученых было установлено, что сухотка связана с недостатком в организме кобальта (акобальтоз), который, в свою очередь, связан с недостатком его в почвах этих районов. Для устранения заболевания в корм скоту стали добавлять кобальтсодержащие соли. В настоящее время установлено, что организм животных и человека синтезирует витамин B12, недостаток которого приводит к злокачественному малокровию. Непременной составной частью витамина B12 является кобальт. Вероятно, недостаток кобальта в почве приводит к недостатку его в растениях, а затем и в организме животных, что сказывается на содержании в организме витамина B12.

Хотелось бы еще раз отметить, что удобрения хороши при употреблении в научно обоснованных количествах. Большой избыток любого удобрения не на пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна быть мера. В случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящие химический анализ почв. Уместно также напомнить старую поговорку, которая гласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».

Для выращивания урожая культурные растения необходимо защищать от сорняков и болезней. Химические вещества, применяемые для уничтожения растений (чаще всего сорных), называют гербицидами. Это слово происходит от латинских герба — трава, растение и циде — убивать. В настоящее время имеется большой ассортимент сложных органических соединений, обладающих гербицидными свойствами. Старейшим же гербицидом была соль NaClO3. Она относится к гербицидам сплошного действия, так как уничтожает все растения подряд. Ее применяли для удаления травы с дорог и дорожек. Первым гербицидом избирательного действия была серная кислота, которая широко использовалась в некоторых странах еще перед второй мировой войной. При разбрызгивании ее водного раствора на посевах злаковых культур она легко стекала с узких листьев злаковых растений, имеющих воскоподобную поверхность. В результате кислота не причиняла вреда этим культурным растениям. Широколистные двудольные сорняки захватывали больше серной кислоты, лучше удерживали ее и потому гибли. Таким образом, серная кислота является гербицидом морфологической избирательности.

Специалисты считают, что свыше 80% заболеваний культурных растений обусловлено грибками. Химические средства борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями сельскохозяйственных растений называют фунгицидами (от лат. слова фунгус — гриб). Наиболее распространенные среди садоводов-любителей фунгициды содержат соединения меди (II). Широко известна бордосская жидкость, являющаяся раствором, в состав которого входят медный купорос CuSO4 и гашеная известь Ca(OH)2. Она впервые была использована в 1885 г. для борьбы с мучнистой росой виноградных лоз. Не трудно догадаться, что это произошло во Франции в окрестностях города Бордо. Несколько позже было установлено, что раствор, состоящий из 3Cu(OH)2·CuCl2, имеет преимущества, так как обладает меньшей коррозионной активностью. Еще раньше для борьбы с мучнисторосяными грибками растений начали использовать измельченную серу. Это средство применяют и по сей день. Наряду с серой для этой же цели используют отвар, получаемый ее кипячением с известью. Это средство и в настоящее время считается довольно эффективным фунгицидом. Однако соединения серы иногда плохо действуют на другие растения и прежде всего на некоторые сорта яблонь и груш.