Azot: Jest podstawowym składnikiem budulcowym białek, wchodzi także w skład witamin, nukleotydów, kwasów nukleinowych , chlorofilu. W największym stopniu wpływa na wzrost roślin (najbardziej plonotwórczy) , zwiększa zawartość w roślinie karotenu
i witamin, reguluje także pobieranie innych składników pokarmowych , zwłaszcza K i P. Niezbędny dla wszystkich organizmów żywych (roślinnych i zwierzęcych) Źródła azotu (rys. 4.2) to: substancja organiczna, biologiczne wiązanie wolnego N, nawożenie (organiczne i mineralne), wyładowania atmosferyczne, antropogeniczne zanieczyszczenia atmosfery. Około 99% N w glebie występuje w formach organicznych. Azot nie występuje w mineralnych skałach macierzystych naszych gleb. Czynnikiem decydującym o bieżącej dostępności dla roślin wyższych azotu z rozkładanej substancji organicznej (w pewnym zakresie także mineralnego azotu glebowego) jest stosunek C:N w glebie. Im jest on węższy, w tym większym stopniu rośliny mogą korzystać z tego azotu. Szeroki stosunek, przekraczający wartość 33 (duża ilość substancji organicznej o niskiej zawartości N, np. przyorana słoma) sprawia, że rozkładające substancję organiczną mikroorganizmy zużywają w całości uwalniane
związki azotowe, a nawet mogą dodatkowo pobierać mineralny azot glebowy, zubażając okresowo glebę w ten podstawowy makroskładnik (zbiałczanie mineralnego azotu glebowego). W takiej sytuacji na użytkach rolnych konieczne jest dodatkowe nawożenie azotowe. Stosunek C:N w poziomie próchnicznym gleb mineralnych kształtuje się często w przedziale 10-15, w warstwach głębszych gleby jest zwykle mniejszy
Rośliny pobierają azot w postaci NH+/4 N0-/3, mocznika , chelatów (związki kompleksowe substancji próchnicznej i metalu) oraz niektórych aminokwasów . W największych ilościach azot glebowy jest jednak pobierany w formach mineralnych - NH+/4+ i N0-/3, przy czym w środowisku kwaśnym dominuje pobieranie azotanów (N0-/3) , w obojętnym i alkalicznym - formy amonowej NH+/4 . Niewielka tylko ilość jonów NH+/4 pozostaje w roztworze glebowym, przeważająca ich część jest zatrzymywana w sposób wymienny przez kompleks sorpcyjny gleby.
Fosfor : Wchodzi w skład związków budujących komórki (nukleoproteidy, fosfolipidy), wpływa na rozwój generatywny roślin (stąd najwięcej zawierają go nasiona) , bierze udział w procesie oddychani a organizmó w żywych , wzmacnia system korzeniowy roślin, zwiększa sztywność łodyg (np. źdźbeł zbóż). Wpływa korzystnie na pobieranie wielu innych składników, ogranicza przyswajanie metali ciężkich, zwiększa odpornośćroślin na choroby, zmniejsza negatywne skutki przeazotowania gleby. Niedobór P po
woduje zaburzenia w przemianie materii.Ogólna zawartość fosforu w poziomach orno-próchnicznych gleb Polski kształtuje się na ogół w przedziale 0,01-0,2% suchej masy gleby (300-6000 kg P/ha). Około 50% tego składnika występuje w postaci organicznej. Rośliny
pobierają fosfor głównie w postaci anionu ortofosforanowego H2P0-/4 , nieco słabiej HP02-/4 i najsłabiej P03-/4 . Jony fosforanowe uwalniane w wyniku wietrzenia minerałów i mineralizacji substancji organicznej oraz dostarczane z nawozami, najlepiej są dostępne dla roślin w odczynie lekko kwaśnym i obojętnym (pH 6-7).
Potas Nie stanowi materiału budulcowego roślin, jak N i P, spełnia jednak bardz o istotną rolę jako regulator ich gospodarki wodnej , bierze także udział w procesach fotosyntezy i oddychania , zmniejsza negatywne skutki przeazotowania gleby (wpływ a na powstawanie reduktazy azotanowej - enzymu obniżającego zawartość w roślinie
azotu niebiałkowego) . Potas jest ponadto aktywatorem okoł o 60 różnych enzymów , wpływa na metabolizm węglowodanowy . Zwiększ a odporność roślin na choroby i na suszę. Polepsza smak owoców , zwiększając w nich zawartość cukrów i kwasó w organicznych. Dostępne dla roślin formy K występują w glebach w małych ilościach:
- około 1 % potasu całkowitegow roztworze glebowym ,
- 1,5-5% to potas zatrzymany w sposób wymienny na powierzchni koloidów mineralnych i organicznych - sorpcja wymienna .
Potas może być także sorbowany niewymiennie w przestrzeniach międzypakietowych niektórych minerałó w ilastych (illit, wermikulit) , ulegając uwstecznieniu (fiksa-cji, retrogradacji). W takiej postaci tylko w bardzo nieznacznej części może być pobrany przez rośliny, mimo to jest to dość korzystna forma jeg o magazynowania , zapobie
gająca intensywnemu jego wymywaniu , zmniejsza jednak efektywność nawożenia .
Wapń Reguluje gospodarkę mineralną rośliny, niedostatek Ca powoduje zanik selektywności w pobieraniu jonów; odpowiednia jego zawartość w glebie gwarantuje stan równowagi w roślinie między jonami 1- i 2-wartościowymi. Wpływa także na gospodarkę wodną roślin, inkrustuje błony komórkowe. Wapń jest niezbędny także do
kiełkowania pyłku i wzrostu łagiewki pyłkowej, stąd obserwowane obniżenie liczby owoców i nasion przy niedostatecznym zaopatrzeniu w ten składnik. Wapń wpływa na pobieranie i redukcję azotanów, a jego niedobór może powodować zahamowanie syntezy białka. Szczególne znaczenie ma Ca dla roślin motylkowatych, ułatwia zakaża
nie ich bakteriami symbiotycznymi z rodzaju Rhizobium i tworzenie się na korzeniach brodawek. Wapń odgrywa także ogromnie ważną rolę w glebie - wpływa stabilizująco na jej odczyn, zatem zwiększa jej zdolności buforujące, intensyfikuje bakteryjne procesy glebowe, korzystnie wpływa na odpowiedni kierunek procesu próchnicotwórczego, jest czynnikiem strukturo twórczym. Znaczna część wapnia glebowego występuje w postaci dostępnej dla roślin, tj. Ca++ , w roztworze glebowym i w kompleksie Oprócz przyswajalnej dla roślin formy jonowej wapnia szczególnie cenną jego postacią w glebie jest CaC0 3 , który jednak łatwo reaguje z H 2 C0 3 dając rozpuszczalny w wodzie Ca(HC0 3 ) 2 , a jako taki przechodzi do roztworu glebowego i tą drogą może być łatwo przemieszczony do warstw głębszych. Znaczna ilość Ca jest odprowadzana z plonem roślin
Magnez : Wchodzi w skład chlorofilu, jest aktywatorem około 20% znanych enzymów roślinnych, reguluje właściwości fizykochemiczne plazmy, wpływa na proces syntezy ATP i ADP oraz na przemieszczanie P w roślinie. Magnez występuje w glebie głównie w formie mineralnej, jego źródłem są minerały: oliwin, serpentyn, biotyt, hornblenda,
dolomit. Magnez przyswajalny (Mg2+ ), znajdujący się w roztworze glebowym i kompleksie sorpcji wymiennej, stanowiący 3-5% ogólnej jego zawartości w glebie, dość łatwo ulega przemieszczeniu w głąb profilu. Gleby lekkie o odczynie kwaśnym często cierpią na niedobór tego składnika. Duża zawartość Ca, K i NH 4 + ogranicza pobieranie Mg przez rośliny
Siarka Jest stałym składnikiem białek, bierze udział w procesach oksydoredukcyjnych komórki oraz w procesie fotosyntezy; odgrywa dużą rolę w gospodarce azotowej roślin, jej niedobór ogranicza syntezę białek. Dobre zaopatrzenie roślin w siarkę zwiększa ich odporność na mróz i suszę, poprawia także jakość plonó w (zwiększa wartość biologiczną białka) . Pierwotnym jej źródłem w glebie są siarczki (piryt, markazyt), wtórnym gips i anhydryt, a także imisje odprzemysłowe i nawożenie (niekiedy wchodz i w skład balastu nawozów mineralnych , np . Superfosfatu). Siarka jest pobierana prze z rośliny z gleby w postaci S02-/4 , moż e być też przyswajana prze z liście w postaci S0 2 , jednak nadmierne stężenie dwutlenku siarki w powietrzu (> 0,05 % obj.) może powodować uszkodzeni a liści roślin
Żelazo Występuje w glebach mineralnych w dużych ilościach (średnio 2,5%), ale jego pobieranie przez rośliny jest niewielkie. Bierze udział w procesach oksydacyjno-reduk-cyjnych, szczególnie w procesie oddychania , a także fotosyntezy (uczestniczy w syntezie chlorofilu). Rośliny pobierają go w postaci Fe 3+ , Fe 2 + i chelatów. Źródłem żelaza w glebie są minerały: limonit, hematyt, syderyt, magnezyt , piryt. Wodorotlenki żelaza odznaczają się zdolnościam i sorpcyjnymi (sorpcja wymienna ) i strukturotwórczym i (zlepiają elementarn e cząstki gleby). Niedobory żelaza mogą wystąpić przy pH > 6, natomiast w glebie kwaśnej stopień jego rozpuszczalnośc i i przyswajalności jest wysoki, co sprzyja uwstecznianiu fosforu (patrz podrozdz . 4.1.1).
Mangan Jest niezbędny dla roślin i zwierząt, spełnia rolę katalizatora w procesie oddycha nia, bierze udział w przemianach węglowodanów oraz azotu. Jeg o zawartość w glebach waha się w szerokich granicach od 10 do 400 0 mg/kg. Najwięcej zawierają go gleby
wytworzone ze skał magmowych . Przyswajany jest w formie zredukowanej (Mn 2+ ) , dlatego większa jego dostępność ma miejsce w glebach źle przewietrzanych i kwaśnych. W glebach o wysokiej zawartości CaC0 3 mogą wystąpić niedobor y dostępnego
dla roślin Mn .
Cynk Jest niezbędny dla zwierząt i roślin, na jego niedobór są zwłaszcz a wrażliwe drzewa owocowe i zboża. Jeg o zawartość w glebie może się wahać w granicach 25-100 0 mg/kg. Bierze udział w reakcjach enzymatycznych roślin, które pobierają go z gleby w formie Zn 2 + oraz chelatów.
Miedź Należy do najważniejszych regulatorów procesów oksydacyjno-redukcyjnych w roślinie. Pobierana przez rośliny w postaci kationu Cu 2 + oraz chelatów. Jest silnie wiązana przez substancję organiczną, stąd na młodych glebach torfowych występuje
76 często niedobór jej przyswajalnych form, co może wywoływać u zbóż fizjologiczną chorobą „nowin " - rośliny słabo się kłoszą i nie zawiązują ziarna. W glebie występuje od kilku dokilkudziesięciu mg Cu/kg, zawartość w roślinie > 20 mg/kg świadczy 0 toksyczny m poziomie dostępnych dla roślin form tego pierwiastka w glebie.
Bor Pełni ważną rolę w gospodarce węglowodanowej roślin, wpływa na procesy kwitnienia i owocowanie (rozwój generatywny rośliny), gospodarkę wodną i pobieranie soli mineralnych . Najmocniej na jego niedobór reaguje burak cukrowy (sucha zgnilizna liści sercowych) . Bor nie jest natomiast konieczny dla zwierząt. Rośliny pobierają go w formie anionów BO 3 - lub B 4 0 72 ~ . Jeg o zawartość w glebie wah a się od 5 do 100 mg/kg. Przy kwaśnym odczynie bor jest łatw o przyswajany przez rośliny i ulega intensywnemu wymyciu z gleby. W glebach słabo zasadowych jes t trudno przyswajal
ny, przy pH > 8,5 następuje ponowny wzrost jeg o przyswąjalności.
Molibden Bierze udział w przemianach azotu w roślinie, współdział a przy wiązaniu wolnego azotu przez bakterie symbiotyczne . Najczęstsza jeg o zawartość w glebach mieści się
w przedziale 0,5+5 mg/kg. Pobierany jest przez rośliny głównie w formie Mo0 4 i Mo 2+ . Wzrost pH gleby zwiększa jeg o przyswajalność
Krzem
Występuje w głównych minerałach skał glebotwórczych - krzemianach i w kwarcu, jeg o całkowita zawartość w glebach mineralnych wynos i 20+45% , najwięcej jest go w glebach piaszczystych . Przez rośliny jest pobierany w postaci kwasu mono-or-to-krzemoweg o (H 4 Si0 4 ) , jednak nie stwierdzon o jego niezbędnośc i dla prawidłoweg o przebiegu procesó w fizjologicznych większośc i z nich. Dla niektórych gatunkó w jest jednak konieczny, np . dla skrzypu, ryżu i zbóż ; wzmacnia ich źdźbła i zwiększa odporność na choroby. Niedobór przyswajalnego krzemu może wpływać także na zwiększone pobieranie przez rośliny metali ciężkich. Obecność kwasu mono-orto-krzemowego zwiększa rozpuszczalność związków fosforu, a co za tym idzie - jego przyswajalność dla roślin, obniża ponadto aktywność glinu. Z powyższych względów, w każdym przypadku , pewn a ilość kwasu mono-orto-krzemowego w glebie jest pożądana .
7 7
Glin
Gleby Polski zawierają go w ilości 5-12% , występuje głównie w postaci glino-krzemianów oraz wodorotlenków i fosforanów glinu. Jony glinu są zatrzymywane w kompleksie sorpcyjnym zarówno przez koloidy mineralne , jak i organiczne (szczególnie przy odczynie kwaśnym) . W roztworze glebowym glin pojawia się przy pH < 5
(glin aktywny) i w miarę zakwaszania się środowiska glebowego jego ilość wzrasta. Pod wpływem wapnowania glin wymienny i ruchomy (aktywny ) ulega wytrąceniu w formie wodorotlenku. Podwyższona zawartość glinu ruchomego jest szkodliwa, a wysoka - nawet toksyczna dla roślin, gdyż: uszkadza stożki wzrostu korzeni, niszczy włoś-niki korzeniowe, hamuje podział komórek, wpływa ujemnie na tworzenie się organów generatywnych, powoduje uwstecznianie fosforu (wytrącanie się fosforanów glinu). Glin nie jest niezbędny dla zdecydowanej większości roślin (potrzebny między innymi dla grzybów, widłakó w i mchów) . Prawdopodobnie zwiększ a odporność roślin na suszę.
Sód
Jego niezbędność dla większośc i gatunków roślin nie została dowiedziona (niezbędny dla słonorośli), chociaż coraz częściej przeważ a pogląd, że minimalna jego ilość jest konieczn a dla wszystkich roślin. Sód jest natomiast konieczny, i to w znacz nych ilościach, dla zwierząt. Z tego też względu pobranie prze z rośliny z gleby odpo wiedniej ilości Na jest niezbędne i stanowi o wartości odżywczej produktów pochodzenia roślinnego. Stąd równoważnikowy stosunek K : Na w paszy jest jednym z kryteriów oceny jej jakości .
Sód wpływa na fizykochemiczne właściwośc i plazmy oraz na gospodarkę wodną roślin. Przy niedoborach potasu w glebie sód może w pewny m zakresie go zastępować . Gleby Polski zawierają 0,18-0,37 % sodu. Podwyższon a zawartość Na w glebie pogarsza jej właściwości sorpcyjne i strukturę (działa dyspergująco na agregaty glebowe) , powoduje zaskorupianie się gleb, ponadt o na większość roślin oddziałuje szkodliwie.