Значение цинка для растений кратко

Обновлено: 08.07.2024

Цинк для растений — для чего он нужен? Какие жизненные процессы растений зависят от цинка, и как правильно его применять на участке?

Цинк для растений

Физические и химические свойства цинка

Физическое состояние при нормальны условиях

Цинк (Zn)

Содержание цинка в природе, для чего нужен цинк растениям

Широко распространен в природе. В породах цинк содержится в виде простого сульфида, а также замещает магний в силикатах.

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).

Роль цинка в растении

В какие компоненты входит

Процессы, в которых участвует

Цинк

Ангидразы, дегидрогеназы, протеиназы и пептидазы

Метаболизм углеводов и белков

Нехватка цинка — признаки и причины

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.

Роль марганца в обмене веществ у растений сходна с функциями магния и железа. Физиологическая роль марганца в растениях связана, прежде всего, с его участием в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в живой клетке. Он входит в ряд ферментных систем и принимает участие в фотосинтезе, дыхании, углеводном и белковом обмене и т. п. Марганец активирует многочисленные ферменты.

Поскольку марганец активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности на синтезе углеводов и протеинов, а также витамина С.

При недостатке марганца понижается синтез органических веществ, уменьшается содержание хлорофилла в растениях, что становится заметным сначала на молодых листьях. У них наблюдается более светлая зеленая окраска - или же происходит их полное обесцвечивание — хлороз.

В целом признаки марганцевого голодания у двудольных такие же, как при недостатке железа, только зеленые жилки обычно не так резко выделяются на пожелтевших тканях. Кроме того, очень быстро появляются бурые некротические пятна. Листья отмирают даже быстрее, чем при недостатке железа. При марганцевом голодании отмечается также слабое развитие корневой системы растений.

Наиболее чувствительными культурами к недостатку марганца являются яблоня, черешня и малина. У плодовых культур наряду с хлорозным заболеванием листьев отмечается слабая облиственность деревьев, более раннее, чем обычно, опадание листьев, а при сильном марганцевом голодании — засыхание и отмирание верхушек веток.

Марганцевая недостаточность у растений обостряется при низкой температуре и высокой влажности. Видимо, в связи с этим озимые хлеба наиболее чувствительны к его недостатку ранней весной.

Признаки дефицита марганца у растений чаще всего і наблюдаются на карбонатных, сильно известкованных, а также на некоторых торфянистых и других почвах при pH выше 6,5 и с высоким содержанием органического : вещества.

Источниками марганца служат следующие удобрения:

1) сульфат марганца, дозы: 0,1—0,2 г/л поливной воды для почвы, 1 г/л для внекорневой подкормки, 0,3 г/л для обработки семян;

2) марганцевый шлам, дозировка — 1 г/л для полива почвы;

3) готовые концентрированные комплексные микро- удобрения.

Изучение эффективности марганцевых удобрений на различных почвах показало, что урожай сахарной свеклы и содержание в ней сахара на их фоне был выше, более высоким при этом был и урожай зерновых. Без точных цифр аналогичный эффект — повышение сахаристости — наблюдается и у плодовых культур.

Агрохимическими исследованиями установлена необходимость наличия цинка для большого количества видов высших растений. Его физиологическая роль в растениях разнообразна. Цинк играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительном организме, он является составляющей частью ферментов, непосредственно участвует в синтезе хлорофилла, влияет на углеводный обмен в растениях и способствует синтезу витаминов. Под влиянием цинка повышается синтез сахарозы, крахмала, общее содержание углеводов и белковых веществ.

Обнаружено, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений и что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора.

Значение цинка для роста растений непосредственно связано с его участием в азотном обмене. Дефицит цинка приводит к значительному накоплению растворимых азотных соединений — аминов и аминокислот, что нарушает синтез белка. Многие исследования подтвердили, что при недостатке цинка содержание белка в растениях уменьшается.

При цинковой недостаточности листья растений становятся бледно-зелеными, а нередко почти белыми, что свидетельствует о развивающемся хлорозе. У яблони, груши и ореха при недостатке цинка возникает так называемая розеточная болезнь, выражающаяся в образовании на концах ветвей мелких листьев, которые располагаются в форме розетки. Однако сильнее, чем на развитии вегетативных органов, недостаток цинка сказывается на образовании семян.

Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных плодовых культур: яблони, черешни, японской сливы, ореха пекана, абрикоса, авокадо, лимона, винограда. Особенно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры. При цинковом голодании плодовых почек закладывается мало. Урожайность семечковых резко падает. Черешня еще более чувствительна к недостатку цинка, чем яблоня и груша. Признаки цинкового голодания у черешни проявляются в появлении мелких, узких и деформированных листьев. Хлороз вначале появляется на краях листьев і и постепенно распространяется к средней жилке листа. При сильном развитии заболевания весь лист становится желтым или белым.

Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах.

Дефицит цинка ведет к нарушению процессов превращения углеводов. Установлено, что при недостатке цинка в листьях и корнях томата, цитрусовых и других культур накапливаются фенольные соединения, фитостиролы или лецитины, уменьшается содержание крахмала.

Цинксодержащим моноудобрением является микроудобрение сернокислый цинк (сульфат цинка). Его норма: 0,1 г/л поливной воды для почвы, 0,2—0,4 г/л для внекорневой подкормки, 0,3 г/л для обработки семян. Также цинк входит в большинство готовых концентрированных полиудобрений.

Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла и повышает урожай всех полевых, овощных и плодовых культур. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений. При этом отмечается снижение пораженности растений грибковыми заболеваниями, повышается сахаристость плодовых и ягодных культур.

Линейка органо-минеральных и биостимулирующих удобрений ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ помогает выращивать профессионалам и любителям качественные плоды,
овощи и декоративные культуры, используя комплексные продукты
по доступным ценам, как в открытом,
так и в защищенном грунте.

Цинк (Zn) является одним из восьми основных питательных элементов, требуемых растениям. Он необходим для растений в небольших количествах, но при этом играет значительную роль в их развитии и росте.

Содержание цинка в почвах

Цинк широко распространен в природе. Как правило, в породах цинк содержится в виде сульфида, а также замещает магний в силикатах. В процессе выветривания пород образуется подвижный двухвалентный металл, который легко адсорбируется органическими соединениями и минералами. В большей части почв цинк аккумулируется в поверхностных горизонтах и ассоциирует с глинистыми минералами и гидроксидами железа и алюминия. Содержание цинка в почвах определяется наличием этого элемента в почвообразующих породах и колеблется от 25 до 100 мг/кг. Повышение содержания цинка в почве также тесно связано с увеличением в ней органического вещества, что свидетельствует о биологической аккумуляции данного элемента. Дело в том, что органическое вещество способно связывать цинк в устойчивые формы, что приводит к его накоплению в органическом горизонте почв и торфе. Однако, устойчивость цинкорганических соединений в почвах относительно невысока.

Основной и наиболее подвижной формой цинка считается его катион (Zn 2+ ), но в почве присутствуют и некоторые другие его формы. Факторы, контролирующие подвижность цинка в почвах, аналогичны тем, что и у меди. Наиболее подвижен и биологически доступен цинк в кислых, легких, минеральных почвах. Кислотное выщелачивание наиболее действенно для мобилизации этого металла, поэтому часто наблюдается потеря цинка в подзолистых и бурых кислых почвах. Цинк неподвижен в почвах, богатых кальцием, фосфором, соединениями серы, а также при содержании в земле повышенного количества насыщенных кальцием минералов и водных оксидов.

Роль в растении

Наиболее существенная из выполняемых цинком функций – это вхождение в состав разнообразных энзимов: дегидрогеназы, пептидазы, фосфогидролазы.

Основные функции цинка в растениях:

метаболизм углеводов, фосфатов и протеинов;
образование гормонов роста ауксинов, ДНК, рибосом.

Цинк также влияет на проницаемость мембран, стабилизирует клеточные компоненты и системы микроорганизмов, повышает устойчивость растений к сухому и жаркому климату, грибковым и бактериальным заболеваниям.

В окислительно-восстановительных процессах растения цинк не участвует, поскольку находится в двухвалентной форме.

Дефицит цинка

Дефицит цинка, возможно, является самым часто встречающимся дефицитом микроэлемента у растений по всему миру. Он далеко не безобиден и оказывает прямое влияние на существенные потери урожая. Дефицит цинка может привести к значительному снижению урожайности и качества плодов. Потери для фермера, связанные со снижением производительности культур, значительно выше, чем стоимость проведения анализа почвы и растительной ткани и применения удобрений с цинком.

Мобильность цинка в растениях варьируется в зависимости от его наличия в почве или гидропонных субстратах. Когда доступность цинка является нормальной, он легко переносится от более старых к более молодым листьям, тогда как при дефиците цинка перемещение цинка из более старых листьев в более молодые происходит с задержкой.

Из этого следует, что дефицит цинка первоначально проявляется на листьях среднего возраста.

Симптомы дефицита цинка включают один или несколько следующих черт:

замедление роста – измельчание
короткие междоузлия
межжилковый хлороз
коричневые пятна на верхних листьях
деформированные листья и плоды

Визуальные проявления дефицита появляются при очень серьезном дефиците цинка. Когда симптом проявляется в виде межжилкового хлороза, урожайность культуры может быть уже снижена на 20% или более.

Дефицит цинка на кукурузе

Дефицит цинка на хлопке

Дефицит цинка является характерным для многих культур и для многих типов почв. Чаще всего он затрагивает основные зерновые культуры: рис, пшеницу и кукурузу, а также различные плодовые культуры и другие виды растений.

Почвенные условия, при которых может развиться дефицит цинка:

Общий низкий уровень содержания цинка (доступного и недоступного)
Низкое содержание органического вещества или обратная ситуация – слишком высокое содержание органики в почве (т.е. торфяные почвы)
Слабая микробиологическая активация в почве
Ограниченный рост корневой системы (из-за твердого подпахотного слоя, высокого уровня грунтовых вод)
Высокий уровень рН
Кальциевые или известковые почвы
Низкая температура почвы
Анаэробные условия, заболоченные почвы
Высокий уровень фосфора в почве

Избыток цинка

Избыток цинка в почве хоть и редко, но случается. Большинство растений обладает хорошей приспособляемостью к его избыточным концентрациям. Симптомами, сигнализирующими об избытке цинка, являются:

хлороз (особенно на молодых листьях)
замедление роста растений

Диагностика нарушений уровня цинка

Постоянный визуальный контроль может быть хорошим диагностическим инструментом для выявления недостатка или избытка цинка. Тем не менее, он требует знаний и опыта, поскольку некоторые симптомы могут вводить в заблуждение. Кроме того, необходимо понимать, что после появления визуальных симптомов ущерб урожаю уже причинен.

Проведение регулярных анализов почвы или растительной ткани являются наилучшей практикой для определения того, требуется ли внесение цинка и для предотвращения его накапливания в почве до нежелательно высоких уровней.

DTPA-экстракция является наиболее часто используемым методом при проведении анализа почвы для определения доступного уровня цинка.

Токсичность цинка очень редкое явление, и в нормальных условиях большинство почв имеет либо нормальный, либо дефицитный уровень цинка.

Интерпретация уровней цинка в растительной ткани различных культур

Культура	Часть растения	Время отбор проб	Низ.	Норм.	Выс.	Чрезм.
——————ppm—————
Люцерна	Верхние 15 см	1/10 плетения	120
Кукуруза	Молодой лист	Вымётывание пестичных столбиков	150
Пшеница	Удлиненные листья	Созревание удлиненных листьев	100
Рис	Самые молодые развившиеся листья	Середина кущения	250
Хлопок	Самые молодые развившиеся листья	Позднее цветение / созревание	400

Корректировка дефицита цинка

Если в почве выявлен дефицит цинка, то можно внести удобрения с содержанием цинка. Наиболее распространенными источниками удобрений на основе цинка являются хелаты цинка (содержащие около 14% цинка), сульфат цинка (25-36% цинка) и оксид цинка (70-80% цинка), где наиболее часто используемым источником цинка является сульфат цинка.

Применение цинковых удобрений по листу — не так эффективно, как внесение их в почву. Однако следует помнить, что если в почве высокое, и очень высокое содержание фосфора, то почвенное внесение цинка может не дать необходимый эффект. В таком случае листовые подкормки будут более эффективные. Листовые подкормки помогают быстрее устранить визуальные симптомы, но они менее эффективны для увеличения урожайности.

В линейке удобрений ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ представлены препараты с различным содержанием цинка.

ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ КОМБИВИТ 14 — комплексный продукт, состоящий из 6 наиболее важных микроэлементов — железа, марганца, цинка и меди (в хелатной форме), а также бора и молибдена (в анионной форме) – в виде водорастворимого порошка. Содержание цинка в этом препарате уже значительно – 3%. Продукт предназначен, прежде всего, для использования через систему капельного полива для орошения плодовых и овощных культур. Однако, данное удобрение может быть использовано и как листовая подкормка, отдельно или в сочетании с другими удобрениями или СЗР. Поскольку элементы находятся в хелатных органических DTPA и EDTA комплексах, Комбивит 14 прекрасно подходит для использования посредством фертигации для всех типов почв. Комбивит 14 рекомендован для профилактики дефицита микроэлементов (в т.ч. цинка) в почвах, где они могут блокироваться и становятся недоступными растениям и-за высокого рН (>7), на известковых почвах, а также почвах с высоким содержанием фосфора и низким содержанием органического вещества.

ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ МАНЦИН 0-5-3 — микроудобрение на основе цинка (6%) и марганца (5,5%) в виде хелатных комплексов EDTA в виде растворимого порошка. Хелатная форма EDTA позволяет успешно применять это удобрение на субстратах при малообъемном выращивании, а также для внесения в почву методом фертигации. Применять это удобрение желательно заблаговременно, до проявления ярких симптомов недостаточности. Хорошие результаты при сильном проявлении недостатка дает двух-трехкратное применение за сезон. Первое в начале вегетации, второе после сбора урожая, третье перед листопадом (1-2кг/га удобрения на 500-1000 л рабочего раствора).

ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ Zn МАКС-7 – жидкое удобрение, содержащее хелат цинка (7%), специально разработанное для предотвращения его дефицита. Благодаря естественному хелатообразователю лигнину, входящий в состав препарата цинк надежно защищен от излишней растворимости и имеет повышенную доступность для поглощения растениями. Хорошие результаты дает применение этого препарата как до проявления дефицита, так и после него. За счет лигнина, удобрение быстрее усваивается растением и перемещается по нему. Препарат отлично зарекомендовал себя при применении на кукурузе в районах, где почти повсеместно и ежегодно проявляются симптомы недостатка цинка.

24.01.2017

Физиологическая роль микроэлемента. Цинк (Zn) – микроэлемент, жизненно необходимый для всех живых организмов, в т.ч. и для растений. Его физиологическая роль заключается в активации многих ферментативных реакций, – он является кофактором более 300 ферментов. Цинк участвует в образовании предшественников хлорофилла, входит в состав 40 ферментов, влияет на репродуктивные процессы, метаболизм углеводов, фосфатов и протеинов, образование ауксинов, ДНК, рибосом. Путем участия в поддержании целостности биологических мембран отвечает за устойчивость растений к патогенам. Цинк повышает жаро-, засухо- и морозоустойчивость культур путем стабилизации их дыхания, а также способствует утилизации фосфора.

Симптомы дефицита. Дефицит цинка считается наиболее распространенным среди микроэлементов у сельскохозяйственных культур в масштабах всего мира. Если учитывать, что около трети населения планеты страдает от недостатка этого элемента в питании, то очень важно создать условия, при которых цинк в продуктах растительного происхождения мог бы восполнять этот дефицит.

При недостатке цинка в почве окраска листьев растений становится желто-зеленой, затем они покрываются бурыми пятнами и отмирают. Молодые листья замедляются в росте, они формируются маленького размера, происходит их деформация: они приобретают асимметричную форму, часто имеют волнообразные края. Кроме того, симптомы дефицита цинка определяют по таким внешним признакам как низкорослость растений по причине задержки верхушечного роста (укорочение высоты междоузлий), хлороз листьев между жилками, появление мелких коричневых пятен на верхних листьях и скручивание их.

Наиболее чувствительны к дефициту цинка такие сельскохозяйственные культуры как кукуруза, рис, лен, картофель, гречиха, свекла, клевер. По сравнению с ними зерновые не столь зависимы от этого микроэлемента. Но, учитывая, что почти половина мировых площадей, занятых зерновыми культурами, имеют недостаточное количество доступного цинка, злаки не могут получить этот микроэлемент в достаточном количестве. В свою очередь, это приводит к потере урожайности.

Причины и условия возникновения дефицита цинка. Условия, при которых возникает дефицит цинка у растений, включают в себя: общее низкое содержание микроэлемента (или его соединений) в почве; слишком большое или маленькое (торфяные почвы) количество органических веществ в грунте; сильное защелачивание почв, а также карбонатные и произвесткованные грунты; низкая температура почв; их заболоченность; почвы с высоким уровнем фосфора; почвы песчаные или засоленные.

Недостаток цинка часто наблюдается на нейтральных и слабощелочных карбонатных почвах. В кислых грунтах цинк более подвижен и доступен растениям, поэтому дополнительное внесение цинкосодержащих удобрений может быть нецелесообразным. Потребление цинка сильно зависит от фосфатов. Их высокое содержание затрудняет поступление этого микроэлемента в растения. Кроме того, цинк может образовывать хелатные соединения с органическими веществами почвы, поэтому нельзя длительно проводить обогащение грунта большим количеством навоза. Это может стать причиной дефицита цинка у растений. К тому же внесение органики существенно повышает урожайность, что также приводит к значительному выносу микроэлементов из почвы.

Среднее содержание цинка в грунтах – 50 мг/кг. Оно может колебаться в пределах от 10 мг/кг до 570 мг/кг, но в почвенном растворе этот показатель не превышает 270 мг/кг. Концентрация микроэлемента в растениях составляет 1 – 80 мг/кг сухой массы. Например, яблоки содержат 1,2 мг цинка, а листья салата – до 73 мг/кг. Вынос цинка с урожаем полевых культур составляет 0,06 – 2,25 кг/га, а зерновых – от 0,06 до 0,3 кг/га.

Виды цинковых удобрений и их применение. В качестве цинковых удобрений используются три различных типа химических соединений: неорганические, синтетические хелаты и органические комплексы. Применение синтетических хелатов наиболее эффективно, но для многих культур форма внесения удобрений не играет большой роли. Поэтому в таких случаях используют неорганические соли, что более выгодно экономически. Из неорганических цинкосодержащих соединений широко применяют оксид цинка, карбонат цинка, сульфат цинка (растворимость в воде составляет до 98%), нитрат цинка и хлорид цинка. Наиболее перспективный метод в современной практике – это включение цинка в состав гранул сложных удобрений NP и NPK. Такая технология позволяет получить равномерное распределение микроэлемента в почве. Для повышения количества цинка в почве применяют также свиной навоз и птичий помет, которые содержат достаточное количество этого элемента.

Предпосевная обработка семян. Замачивание семян в цинкосодержащем растворе улучшает их прорастание, последующий рост и развитие растений, а также повышает урожайность. Рекомендуется для выращивания культур в почвах со средним дефицитом цинка. Для грунтов, бедных этим микроэлементом, такая обработка семян не будет иметь должного эффекта. Чаще всего для предпосевной обработки используют сульфат цинка (0,2 – 2,0 кг/т) или цинковые полимикроудобрения (до 4 кг/т).

Внесение цинковых удобрений в почву. Целесообразно применение цинкосодержащих удобрений в случае, если количество подвижных форм цинка в грунте не превышает 3 мг/кг (для минеральных почв) или 10 мг/кг (для торфяных почв). При основном внесении удобрения должны заделываться в почву для повышения доступности микроэлемента, поскольку цинк в почве малоподвижен. Необходимо также, чтобы водорастворимость удобрений была не менее 40 – 50%. Разовое внесение в почву 20 – 30 кг/га сульфата цинка позволяет обеспечить потребность растений в этом микроэлементе в течение 4 – 5 лет. Но количество удобрений и периодичность их внесения зависят во многом от типа грунта. Например, карбонатные почвы требуют более высоких норм расхода и сокращения сроков периодичности внесения.

Очень эффективен метод точечного внесения цинкосодержащих удобрений непосредственно в прикорневую зону, т.н. ленточный или припосевной способ. В этом случае для однолетних культур вносят ежегодно по 1 – 2 кг/га цинка, а для синтетических хелатов эта норма составляет 0,5 – 2,2 кг/га.

Внекорневые подкормки. Цинк, внесенный в почву, оказывает более существенное влияние на урожайность культур. Но для быстрого устранения симптомов дефицита этого микроэлемента применяют внекорневые подкормки. С этой целью используют 0,05 – 0,1% раствор сульфата цинка. Если корневая система культуры располагается в более глубоких слоях почвы, следует учитывать малоподвижность цинка в растении и дополнять внекорневую подкормку листовой. В этом случае при опрыскивании растения к раствору сульфата цинка добавляют карбамид, благодаря чему улучшается поступление цинка в растение. Во время вегетационного периода рекомендуется повторно проводить такие подкормки и опрыскивание.

Для большинства культур внекорневую подкормку проводят в период бутонизации – начала цветения. Для злаковых культур при внекорневых подкормках используют сернокислый цинк (содержание микроэлемента 22%), норма расхода составляет 150 – 200 г/га посевов. Плодовые культуры опрыскивают весной по распустившимся листьям (200 – 500 г cульфата цинка на 100 л воды) с добавлением 0,2 – 0,5 кг гашеной извести для нейтрализации кислотности и предотвращения возникновения ожога листьев. Для овощных культур внекорневые подкормки проводят с использованием хелатных форм и сульфатом цинка. Практическое применение хелатов цинка доказало их трех – пятикратное преимущество над его неорганическими солями. При наличии визуальных признаков дефицита цинка требуется внести не менее трети от уровня сезонного потребления этого элемента культурой.

Агрохимикаты , статья из раздела: Питательные элементы

Цинк – химический элемент, играет немаловажную роль в питании растений. В магматических породах элемент распределен почти однородно. Присутствует в почвах различных типов, широко распространен в природе. Является компонентом (действующим веществом) комплексных и микроудобрений, добавляется в минеральные удобрения. Используется в качестве основного удобрения, для предпосевной обработки семян, некорневого опрыскивания посевов.

Содержание:

Сейчас цинк является четвертым в мире по объему производства и активно используется в производстве батареек, изготовлении сплавов и, конечно же, защите металлов от коррозии: тончайшая пленка из того самого таинственного белого порошка, оказавшегося оксидом цинка, надежно защищает его от появления ржавчины и разрушения. В промышленности цинк незаменим, но он и не менее важен для живых организмов. Несмотря на то, что в организме человека металл содержится в количестве всего 2,3 граммов, он входит в состав многих ферментов и гормонов, в том числе и молекул инсулина, при недостатке которого развивается заболевание сахарный диабет. [9]

Цинковая руда

Физические и химические свойства

Цинк (Zn) – элемент побочной подгруппы второй группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 30. Атомная масса – 65,39. Цинк обладает типичными свойствами металла и проявляет стабильную валентность +2. Характеризуется высокой комплексообразующей способностью. [2]

Цинк – голубовато-серебристый металл. При комнатной температуре хрупкий. При 100–150 °C становится пластичным, хорошо гнется и прокатывается в листы. При нагревании выше 200 °C очень хрупкий. На воздухе цинк покрывается тонким слоем оксида либо основного карбоната, который предохраняет его от дальнейшего окисления. Вода на цинк практически не действует, поскольку образующийся на поверхности металла при взаимодействии с водой гидроксид нерастворим и препятствует дальнейшему течению реакции. В разбавленных кислотах цинк растворяется и образует соответствующие соли. Данный металл образует амфотерные гидроксилы и растворяется в щелочах. При сильном нагревании на воздухе пары цинка воспламеняются и сгорают зеленовато-белым пламенем с образованием ZnO.

Общее содержание цинка в земной коре приблизительно равно 0,01 %. [3]

Содержание цинка в почвах, (мг/кг), согласно данным: [5]

Почвы

Среднее содержание

Пределы колебаний

Тундровые

Дерново-подзолистые

Серые лесные

Черноземные

Каштановые

Сероземные

Красноземные

Содержание в природе

Цинк широко распространен в природе. Среднее содержание в земной коре составляет примерно 83 мг/кг, в поверхностных слоях почв – от 17 до 125 мг/кг. В породах цинк содержится в виде простого сульфида, а также замещает магний в силикатах.

В процессе выветривания минералов образуется подвижный двухвалентный металл. Он легко адсорбируется минералами и органическими соединениями.

В большей части типов почв цинк аккумулируется в поверхностных горизонтах и ассоциирует с гидроксидами железа, алюминия и глинистыми минералами. [2]

В магматических породах распределен однородно. Наблюдается небольшое обогащение мафических пород (80–120 мг/кг) и слабое обеднение кислых пород (40–60 мг/кг).

Концентрация цинка в глинистых осадках и сланцах повышена до 80–120 мг/кг. В карбонатных породах и песчаниках составляет 10–30 мг/кг. [4]

Чернозем

Черноземы содержит много цинка.

Содержание цинка в различных типах почв

Содержание цинка в почвах стран СНГ колеблется от 25 до 100 мг/кг и в среднем составляет 50 мг/кг. Этой же величиной характеризуется среднее содержание цинка в почвах земного шара. Содержание цинка в почвах определяется наличием этого элемента в почвообразующих породах. Повышение содержания цинка в почве тесно связано с увеличением органического вещества в ней, что говорит о биологической аккумуляции данного элемента. [5]

Баланс цинка в почвах различных экосистем показывает, что его атмосферное поступление преобладает над выносом за счет выщелачивания и образования биомассы. Исключение составляют незагрязненные лесные районы Швеции, где вынос цинка водными потоками оказался выше поступления из атмосферы. [4]

Характерно, что почвы более тяжелого механического состава, суглинки и глины, содержат больше цинка по сравнению с супесчаными и песчаными. [5]

Базальты

Граниты

Глины, лессы, покровные суглинки, лессовидные суглинки

Черноземы

Красноземы

Высокое содержание Zn объясняется значительным количеством этого элемента в почвообразующих породах (андезитах и базальтах).

Тундровые почвы

имеют высокое содержание цинка по причине соответствующего химического состава почвообразующих пород и влияния тундровой растительности.

Дерново-подзолистые, серые лесные и сероземные почвы

Потребность с/х культур в цинке и симптомы его недостатка, согласно данным: [10] [8]

Задержка роста, короткие междоузлия, маленькая поверхность листа.

Зернобобовые

Хлороз листьев, асимметричность листовой пластинки, волнистые края листьев

Масличные

Овощные

Пятнистость листьев, листья становятся желтыми до бронзовых

Пятнистость листьев, листья становятся желтыми до бронзовых, хлоротические пятна на листьях, карликовость растений.

Пятнистость листьев, листья становятся желтыми до бронзовых

Мелколистность, скручивание листовых пластинок и черешков, хлоротические пятна на листьях, карликовость растений.

Пятнистость листьев, листья становятся желтыми до бронзовых

Пропашные

На верхних, средних, а иногда и нижних листьях – серовато- бурый оттенок до бронзового. Листья узкие с завернутыми внутрь краями. Клубни мелкие.

Свекла сахарная, кормовая, столовая

Кормовые

Кукуруза на силос и зеленую массу

Хлороз верхних листьев

Плодовые

Мелколистность, розеточность, крона редеет, плоды уродливые, окраска нетипична.

Цитрусовые

Пятнистость листьев, плоды толстокожие, мякоть сухая, опадают преждевременно.

Виноград

Ягоды мелкие, деформированные

Подвижный цинк

Основной и наиболее подвижной формой цинка считается его двухвалентный катион (Zn 2+ ), но в почве присутствуют и некоторые другие формы этого элемента. Главные факторы, контролирующие подвижность цинка в почвах, аналогичны тем, что и у меди. Однако цинк предположительно присутствует в более растворимых формах. Глины и органические вещества почвы способны удерживать цинк достаточно сильно, поэтому его растворимость в природных условиях ниже, чем в чистых экспериментальных. Предположительно существуют два механизма адсорбции цинка почвами:

в кислой среде – адсорбция, связанная с катионным обменом;
в щелочной среде – хемосорбция, которая зависит от присутствия органических лигандов.

Адсорбция цинка ослабляется при pH ниже 7. К этому приводит конкуренция со стороны других ионов. При повышенных pH и возрастании в почвенном растворе концентрации органических соединений цинк-органические комплексы вносят свой вклад в растворимость цинка.

Органическое вещество способно связывать цинк в устойчивые формы. Это приводит к накоплению данного металла в органическом горизонте почв и торфе. Но устойчивость цинк-органических соединений в почвах относительно низка. Считается, что цинк более растворим в почвах, чем другие тяжелые металлы.

Цинк наиболее подвижен и биологически доступен в почвах:

Кислотное выщелачивание особенно действенно для мобилизации металла, поэтому наблюдается потеря данного элемента в некоторых почвах, например, в подзолах и бурых кислых, развитых на песках.

Цинк неподвижен в почвах, богатых кальцием и фосфором, в хорошо аэрируемых почвах с содержанием соединений серы, а также при содержании в земле повышенного количества насыщенных кальцием минералов и водных оксидов. [4]

Данные в таблице представлены согласно: [5]

Роль в растении

Биохимические функции

Основные функции цинка в растениях:

метаболизм углеводов, фосфатов и протеинов;
образование ауксинов, ДНК, рибосом.

Кроме того, цинк влияет на проницаемость мембран, стабилизирует клеточные компоненты и системы микроорганизмов, повышает устойчивость растений к сухому и жаркому климату, грибковым и бактериальным заболеваниям. [4]

В растениях цинк не участвует в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку находится в двухвалентной форме.

В ксилеме

встречается в виде свободного двухвалентного катиона, а также в составе комплексов с органическими соединениями.

Во флоэме

цинк связан в комплексы, поскольку она характеризуется более высокими концентрациями органических соединений и значениями рH. Мобильность соединений цинка во флоэме выше, чем марганца.

Метаболические функции цинка основываются на его способности формировать комплексные соединения с N-, О- и S-лигандами.

Металл входит в состав многих ферментов в качестве интегрального компонента, выполняя при этом каталитическую и структурную функции.

Каталитическую функцию

цинк выполняет в ферментах карбоангидразе и карбоксипептидазе. В этом случае металл координируется четырьмя лигандами, три из них представлены аминокислотными остатками (гистидин, глутамин, аспарагин), а четвертый – это молекула воды.

Структурную функцию

цинк несет в алкогольдегидрогеназе и Zn-белках, включенных в репликацию ДНК и экспрессию генов. В данном случае атомы цинка координируются S-группами четырех остатков цистеина.

К цинкосодержащим ферментам относятся щелочная фосфатаза, фосфолипаза, РНК-полимераза и многие другие. Кроме того, цинк выступает активатором многих ферментов.

Цинк тесно связан с белковым синтезом. Он является структурным компонентом рибосом. Влияние цинка на белковый синтез осуществляется через регуляцию активности РНК-азы, существенно возрастающую в условиях Zn-дефицита. Интересно, что повышение активности этого фермента опережает появление у растений симптоматики недостатка цинка.

Цинк связан с метаболизмом ауксинов. При его дефиците в тканях уменьшается уровень индолилуксусной кислоты (ИУК). [2]

Недостаток (дефицит) цинка в растениях

Дефицит цинка в растениях проявляется чаще всего на кислых почвах, подверженных сильному выветриванию, на карбонатных и переизвесткованных почвах. На карбонатных почвах недоступность этого элемента обусловлена адсорбцией его глинистыми минералами и карбонатом кальция. Недостаток цинка может усугубиться внесением фосфорных удобрений. Симптомы дефицита цинка обнаруживаются в растениях при содержании его не более 15 пмоль на сухую массу. [2]

Основные причины дефицита цинка:

низкое содержание в почве;
карбонатность почв и значение pH больше семи;
низкое содержание органического вещества в почве;
слабая микробиологическая активация данного элемента в почве;
ограниченное поглощение цинка корнями, вызванное зоной сужения развития корневых систем;
различия свойств генотипов и видов растений;
антагонистические эффекты. [4]

Повышенной чувствительностью к недостатку цинка характеризуются хмель, гречиха, картофель, свекла, клевер луговой, картофель. Содержание данного металла в сорных растениях выше, чем в культурных. Кроме того, повышенным его содержанием отличаются хвойные породы. Максимально высокое содержание цинка обнаружено в ядовитых грибах. Потребность в цинке у плодовых культур выше, чем у полевых. [10]

Недостаток цинка приводит к высокой концентрации неорганического фосфора в растениях. Горох и томат при дефиците увеличивают поглощение фосфора, но вследствие этого нарушается его утилизация. При этом, содержание неорганического фосфора возрастает, и снижается содержание фосфора в составе нуклеотидов, а также липидов и нуклеиновых кислот. Добавление цинка в питательный раствор приводит к нормализации использования поглощенного фосфора.

При цинковом дефиците в два-три раза подавляется деление клеток. Это приводит к изменению внешнего строения листьев, нарушению растяжения клеток и дифференциации тканей, меристематические клетки гипертрофируются, продольное растяжение столбчатых клеток льна угнетается, уменьшается размер хлоропластов, уменьшается количество митохондрий. [10]

Наиболее чувствительны к недостатку цинка плодовые культуры, особенно цитрусовые. У всех растений его дефицит приводит к задержке роста. [10]

Характерные внешние признаки недостатка цинка – заторможенный рост, короткие междоузлия, маленькая площадь поверхности листовой пластинки. Эти симптомы могут сочетаться с хлорозом и проявляться в большей степени при увеличении освещенности.Надо учитывать, что хлороз и некроз старых листьев обычно имеют вторичное происхождение и являются причиной токсичности бора или фосфора.

Кроме того, при дефиците цинка рост побега подавляется больше, чем рост корней, а урожай семян снижается сильнее, чем урожайность вегетативных органов. [2]

Данные в таблице представлены согласно: [10] [8] [2]

Избыток цинка

Большинство растительных генотипов и видов обладает высокой степенью приспособляемости к избыточным значениям цинка. Обычные симптомы переизбытка цинка – хлороз, особенно у молодых листьев, и замедление роста растений. [4]

Читайте также: