Давно известно, что без зеленого растения не может быть жизни на земле. Только оно способно из простых соединений — солей, углекислоты воздуха и воды — создать необходимые для жизни человека и животных белки, жиры и углеводы. О роли зеленого растения на Земле К. А. Тимирязев говорил так: «Едва ли какой процесс, совершающийся на поверхности земли, заслуживает в такой степени всеобщего внимания, как тот далеко еще не разгаданный процесс, который происходит в зеленом листе, когда на него падает луч солнца... — это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете, а следовательно, и благосостояние всего человечества». Тимирязев призывал так вести хозяйство и выращивать такие обильные урожаи, чтобы энергия солнечного луча максимально использовалась посевами растений, а не терялась в мировом пространстве, отраженная от голой земли. Мы знаем, что растению нужны тепло, солнечный свет, влага, воздух с кислородом и углекислотой и достаточное количество питательных веществ в почве или в той среде, где живут корни. Более всего во власти человека повлиять на запас питательных веществ в почве. Мы можем определить, какие вещества имеются в почве и в каких количествах, а также что требуется растению. Наши знания о роли питания в жизни растений основываются на классическом учении академика Дмитрия Николаевича Прянишникова. Он известен своими исследованиями по питанию растений и удобрению не только у нас в стране, но и далеко за рубежом. Прянишников изучал, какие почвы насколько плодородны и почему, какое питание и когда требуется тому или иному растению. Выяснил, что причиной низких урожаев часто бывает недостаток питания. Значит, эти почвы надо удобрять. Прянишников стал одним из активнейших пропагандистов и организаторов отечественной химической промышленности и приемов правильного использования удобрений. Он говорил: «...изучение взаимоотношений между растением, почвой и удобрениями всегда являлось главной задачей агрохимиков». Эту взаимосвязь ученый образно представлял в виде треугольника, где в трех вершинах углов были: растение — почва — удобрение. Для нормальной жизни растению нужны многие элементы: одни в больших количествах, другие в меньших, а некоторые и совсем в малых дозах. Поэтому группу первых называют макроэлементы. Группу вторых — микроэлементы, а группу третьих — субмикроэлементы. В самом растении больше всего содержится углерода (около 40%) и кислорода (около 37%), за которыми следуют водород (6%), азот (1,5—6%) и так называемые зольные элементы: фосфор, калий, кальций, магний, сера, хлор, натрий, жёлезо и кремний. Зольных элементов в растении около 2—6%. Микроэлементы — бор, медь, марганец, молибден, цинк и другие — содержатся в сухом веществе растений в тысячных долях процента. Субмикроэлементы — кобальт, никель, йод, мышьяк и другие — находятся в еще меньших количествах, в стотысячных и менее долях процента. Такие малые количества этих веществ стимулируют многие важные процессы в живой растительной клетке. В больших же концентрациях они вредны: сначала вызывают уродства, а затем отравление и гибель растения. Основная масса растения состоит почти на 90% из углерода, кислорода и водорода. Зеленый лист при помощи солнечного луча соединяет в своих клетках углекислоту воздуха с водой и создает различные углеводы, начиная с сахаров и крахмала и кончая клетчаткой, которая составляет основу клеточных стенок. Этот процесс называется фотосинтезом. Слово это образовано из двух греческих слов: фото — свет и синтез — соединение, В процессе фотосинтеза принимают участие и многие другие элементы, из которых азот, фосфор и калий занимают самое важное место. Азот и зольные элементы имеют чрезвычайно большое значение в жизни растения. Подчас они определяют урожай. Основная масса растения состоит из одревесневших в разной степени стенок клеток. Это как бы «костяк» растения. Онито и состоят главным образом из углерода, кислорода и водорода. Все важнейшие жизненные процессы происходят внутри живых клеток. Однако не все клетки одинаково активны. Самая активная созидательная жизнь идет в самых молодых, нежных клетках. С чем же это связано? Оказывается, с богатством этих клеток белками и ферментами особыми соединениями белковой природы. Эти сложные соединения способны усиливать синтез веществ в живой клетке. Человек давно искал объяснение удивительному свойству всякой живой клетки: без высоких температур в сотни и тысячи градусов, без повышения давления в несколько атмосфер (чем обычно пользуются на химических заводах при синтезах значительно более простых веществ) образовывать сложнейшие и разнообразные соединения. Это приписывалось особой «жизненной силе», «божественному» происхождению всего живого. Попытки передовых ученых в прежние времена найти объяснение синтеза с помощью методов химии и физики преследовались церковью, а исследователи объявлялись вне закона. Теперь, когда ученым известен метод меченых атомов, есть электронный микроскоп и другие точные приборы и способы исследования, появилась возможность не только объяснить, но и овладеть процессами синтеза — удалось получить некоторые органические соединения искусственно. Особенно важными в жизни и особенно сложными, а потому еще до конца не разгаданными оказались белки и многие белковые вещества живой клетки. В природе белок образуется прежде всего в зеленом листе, вернее, в зеленой клетке. Белки состоят из углеводов (особых соединений углерода, водорода и кислорода) и азота. Но многие, и притом самые активные, белки содержат еще и фосфор. В иных имеются также сера и другие элементы. Без фосфора сильно затрудняется и даже приостанавливается образование новых белковых молекул. Чтобы лист хорошо работал, чтобы он накапливал как можно больше белка и других веществ, он должен быть зеленым. Иными словами, лист должен содержать много зеленого вещества — хлорофилла. В состав хлорофилла, кроме других веществ, входят азот и магний. При недостатке этих двух элементов в листе мало образуется хлорофилла. Калий нужен растению для активизации многих процессов. Недостаток любого из этих элементов нарушает нормальную жизнь растения.

Как же растение удовлетворяет свою потребность в питательных элементах? Углерод и кислород оно получает из воздуха при фотосинтезе в зеленых частях своего тела. Водород и часть кислорода поступают с водой через корни и значительно меньше через листья. Через корни поступают также азот и зольные элементы. Часть их может проникнуть и через листья. Зольные вещества находятся только в почве; азот же и в почве и в воздухе. В воздухе его больше, чем всех других газов. Он является главной составной частью воздуха: 75% веса воздуха приходится на долю газообразного азота. Но свободный азот воздуха растение не способно усваивать. Оно может поглощать азот только в виде солей. Этот океан азота воздуха лишь в малой доле используется растениями, когда во время грозы он связывается в аммиак или окислы азота. С дождевыми каплями эти соединения падают на землю и поглощаются корнями растений. На заводах искусственные азотные удобрения производят тоже из воздуха, используя электроэнергию. Большую помощь растениям в обогащении почвы азотом за счет атмосферного азота оказывают особые почвенные бактерии, которые так и называются «азотофиксаторы» (фиксировать — то есть закреплять). Для их жизни нужны органические вещества и некйслая среда почвы, достаточно богатая кислородом. Эти бактерии живут в верхних слоях почвы, более богатых органическими веществами, или вблизи растений, или даже на корнях их, например на корнях бобовых. Связанный бактериями азот бобовое растение использует для питания, а само снабжает бактерии органической пищей. Когда отмирает бобовое растение, в почве оказывается больше азота, который затем используется другими, небобовыми растениями. Вот почему после посева бобовых почва становится плодороднее. Чем лучше развиты бобовые и чем дольше они живут, тем богаче их остатки азотом. Поэтому многолетние бобовые травы — клевер, люцерна — как азотособиратели полезнее однолетних: гороха, вики, чечевицы и других. Однако не следует думать, что накопленного таким образом азота в почве достаточно для получения высокого урожая всех других культур. В почву необходимо вносить удобрения: органические и минеральные; правда, после посева бобовых их доза может быть снижена. Зольные вещества в почву попадают из материнской породы; они есть и в минералах, входящих в состав почвы. Но растение может поглощать только растворенные соли. Поэтому ему доступны только те соединения, которые перешли в почвенный раствор. Вода первая растворяет минеральные соединения почвы. Однако далеко не все они растворимы в чистой воде. Воде помогают кислоты, которые образовались при разложении органического вещества или выделились из живых корней. Кроме того, углекислота, выделенная при дыхании корней и всего живущего в почве, а также соли почвенного раствора тоже воздействуют на труднорастворимые вещества. В результате растение располагает тем или иным количеством питательных зольных веществ, имеющихся в почвенном растворе. Состав и количество зольных элементов будет разным в разных почвах. Это зависит прежде всего от того, какие материнские породы сложили почву, насколько богаты почвы зольными элементами и как доступны они растениям. В девственном лесу или в целинной степи, где ни деревья, ни травы человек не использует, растения сравнительно долго могут быть обеспечены запасами пищи. Если же человек берет из леса, с луга или поля дрова, сено, зерно, солому, овощи, плоды, то вместе с урожаем он уносит из почвы и большую часть взятых растением питательных веществ. Поэтому почву необходимо удобрять. Чем дольше пользовались землей, чем выше был урожай, тем сильнее нужно удобрять почву. Растения не одинаковы в своих потребностях и в своих способностях усваивать те или другие соли. Картофель, многие овощи и корнеплоды, утолщенный корень которых составляет главную часть урожая, а также подсолнечник отличаются высоким содержанием калия и азота. Пшеница поглощает, кроме фосфора и калия, много азота, а гречиха, кроме азота, много фосфора и калия. Различаются растения также и по своей способности усваивать питательные вещества почвы. Не все растения могут усваивать имеющиеся в почве труднорастворимые соединения, например фосфорит. Это под силу лишь тем, у которых имеются кислые выделения корней,— люпину и гречихе. Кислоты их корней частично растворяют фос^ фориты, и тогда фосфор, содержащийся в нем, усваивается растениями. Озимая рожь лучше, чем пшеница, может использовать фосфор из фосфорита. А лен, напротив, плохо использует фосфориты. Если в хозяйстве собираются сеять лен, то фосфорит вносят за 2—3 года до его посева. Лучше всего перед посевом льна сеять клевер, который хорошо подготовит почву для льна, обогатив ее фосфором фосфорита и азотом (как бобовое многолетнее растение). На жизнь растения, кроме внешних условий — климата, света, тепла, ветра, осадков, воздуха и почвы,— действуют и внутренние свойства, биологические,— это биохимические, биофизические и другие процессы, которые происходят внутри клеток; под их влиянием растения развиваются. Одни растения за год могут вырасти в несколько метров, другие — лишь на несколько сантиметров. Сравните коноплю с какойнибудь многолетней травой. Есть растения, дающие семена в год посева: яровая пшеница, овес, ячмень, гречиха, горох. Есть такие, что семена дают лишь на второй год жизни: корнеплоды, капуста и многие многолетние травы. Ягодники или деревья дают плоды через много лет после посева. Различаются растения также и по своим способностям размножаться: одни хорошо прорастают из семени, другие — из клубней, черенков и т. д. Эти особенности растений также необходимо учитывать, прежде чем решать, сколько и каких удобрений надо вносить под посев. Необходимо также помнить, что молодое растение, более взрослое и совсем взрослое, созревающее, требует неодинакового питания. Молодое создает новые клетки, из них — ткани и органы. На все это тратится много питательных веществ. Поэтому оно должно иметь их в достаточном количестве, но не в избытке — растение очень чувствительно к высокой концентрации солей вокруг корней. Взрослое растение в значительной мере использует, перераспределяя между органами, поглощенные ранее вещества. Но их может быть недостаточно для хорошего урожая. Поэтому удобрения требуются растению и во взрослом состоянии, но в других количествах и в другом составе. Для растения очень важно иметь хорошо развитые корни, тогда оно лучше использует питательные вещества почвы. На рост корней в первую очередь влияет плотность почвы: чем плотнее почва, тем хуже развиваются корни, проникая лишь в верхний горизонт. На рисунке под буквой «а» показана яровая пшеница, выросшая на плотной глинистой мелковспаханной почве: корней немного и они разместились в самом верхнем слое. Плохо растут и стебли и листья: образовалось лишь по одному колосу. Под буквой «б» показано развитие той же пшеницы на участке изпод навозной кучи: корни не прошли глубоко изза плотности почвы, но обильное питание помогло росту густой, хотя и мелкой, корневой системы и большого числа высоких стеблей, хорошо облиствленных и с большим количеством колосьев. Много глубже проникли корни на третьем участке того же поля, где почва была не слишком плотная («в»), но бедная. Корни охватили большую часть почвы, поэтому пшеница здесь несколько лучше росла, чем на первом участке. Наилучшего роста пшеница достигла на четвертом участке того же поля («г»), расположенном пониже, куда дождями за много лет были снесены песчаные части почвы и питательные вещества с повышенных участков поля. Здесь корни смогли проникнуть глубоко в почву, хорошо разрослись и дали достаточно пищи надземным частям пшеницы: на растении образовалось много крупных колосьев. Чему учит этот пример? Вопервых, мы видим, что от развития корней сильно зависит жизнь растения. Во вторых, можно ответить на вопрос, какая должна быть почва, чтобы корни хорошо росли. Почва должна быть хорошо разрыхленной и на большую глубину. Кроме того, она должна быть богата питательными веществами. Втретьих, на одном и том же поле почва может значительно различаться и, следовательно, поразному влиять на урожай. Надо всегда знать почву, знать, как ее обрабатывать и готовить к посеву, чтобы суметь вовремя выровнять эти различия — как говорят, пестроту поля. Умение изменить свойства почвы так, чтобы они наилучшим образом отвечали требованиям выращиваемых растений,— это самая важная, хоть и трудная, задача земледельца. Чтобы создать условия, при которых растение лучше использует питание и дает высокий урожай, надо еще знать, как ведут себя питательные соли внутри клеток после их поступления в растение, как они изменяются, как влияют на весь ход формирования урожая, и не только на его величину, но и на его качество: содержание белков, жиров, крахмала, сахара и других ценных продуктов. Посмотрим, что же происходит с солями после того, как они поступят в растение. Вот соли проникли в клетки корня. Они продвигаются в верхние части растения главным образом по сосудам. Сосуды стеблей, стволов, черешков — это трубчатые образования, которые разветвляются в ветвях, черешках листьев, а в листьях — до тонких жилок. Их можно хорошо видеть, если разорвать поперек черешок листа подорожника: белые тяжи вроде толстых нитей и будут сосуды, или, как их еще называют, сосудистые пучки. На всем пути следования соли изменяются, вступают в реакцию взаимодействия с углеводами и другими веществами живой клетки. Менее измененными они будут в тех частях, которые расположены ближе к корням. Наиболее активные превращения происходят в зеленых частях, особенно в листьях. Здесь редко встречаются простые соединения в виде тех солей, что поступили в корни из почвы, а преобладают сложные органические соединения. Интересно, что в самые молодые и самые активные ткани, где происходит новообразование клеток, поступают измененные соединения солей, превращенные в листьях в полупродукты. Из них ткани с наименьшей затратой энергии строят молекулы белков, необходимые для образования новых клеток самых молодых органов — почек, бутонов, цветков. Превращения веществ в растении зависят от многих условий. Например, засуха задерживает не только поступление, но и превращение и передвижение поступивших веществ внутри растения. Длительная дождливая, пасмурная и холодная погода, с малым количеством солнечных дней, значительно замедляет фотосинтез, а недостаток углеводов тормозит все другие процессы, и, следовательно, развитие растений ухудшается. Источник мини фермер.ру