Более высокие концентрации питательного раствора вызвали резко отрицательное действие. В этих вариантах у растений в месячном возрасте в период цветения наблюдались подсыхание краев у средних и нижних листьев, подсыхание и побурение между жилками листа.
Неодинаковую чувствительность к концентрациям питательных веществ у отдельных растений, их отношение к уровню минерального питания на различных этапах онтогенеза необходимо учитывать при разработке системы удобрения сельскохозяйственных культур.
Соотношение макро- и микроэлементов в питательной среде и их поглощение растениями. Питание растений следует оценивать как по количественному показателю— динамике усвоения элементов питания за вегетацию, так и по качественному — соотношению элементов питания, усваиваемых растениями в разные фазы развития.
Исследования показали, что в усвоении элементов минерального питания растениями большую роль играет соотношение ионов в среде. Каждому виду растений необходимо определенное соотношение питательных элементов, изменяющееся в течение вегетации. Соблюдение этого соотношения оказывает определяющее действие на продуктивность растений и качество урожая. При поступлении элементов в корень имеет значение диаметр ионов в гидратированном состоянии. Исходя из этого, одновалентные катионы должны поступать в клетки корня быстрее, чем двух- и многовалентные.
Однако решающее значение принадлежит специфическим особенностям поглощающей системы. Например, калий поступает в корневую систему быстрее, чем рубидий и цезий, хотя диаметр гидратированных ионов последних двух элементов меньше. Аналогично этому хлор поступает в корни быстрее, чем ионы йода и брома. Следует отметить, что взаимоотношения ионов в питательной среде этим не ограничиваются.
Имеется много экспериментальных данных о влиянии соотношения элементов во внешней среде на их поступление и накопление в растениях.
Еще не решен вопрос: как зависит поступление питательных веществ от их концентрации во внешнем растворе? В наших опытах была установлена тесная зависимость между поступлением кобальта в растения и его концентрацией в растворе. При питании растений из раствора, содержащего смесь элементов, особенно из почвенного раствора, более существенную роль играет не концентрация, а соотношение элементов и их взаимное влияние.
Изменение уровня обеспеченности элементами питания вызывает многочисленные ответные реакции организма. В частности, при резком избытке любого необходимого элемента минерального питания защитная реакция растений может проявиться в увеличении поглощения других элементов. Небольшой избыток одного из микроэлементов, когда растению еще не грозит гибель, вызывает обычно резкое снижение поступления других минеральных элементов. Избыток элементов питания можно частично устранить внесением иных элементов. Так, в опыте с салатом и ячменем для обеих культур при небольшом избытке Mg положительное влияние оказал N, при избытке Си — Са и Fe, при избытке Zn — Mg.
Концентрация элементов в растительных тканях имеет три максимума — при оптимальной дозе, резком недостатке и резком избытке испытуемого элемента в субстрате.
Нормальное функционирование растительного организма осуществляется при строго определенном соотношении катионов и анионов во внешней среде. Это положение служит теоретической основой для разработки и обоснования состава питательных смесей. Наряду с этим сформулировано представление об антагонизме ионов при их поступлении в живую клетку.
С точки зрения обменной адсорбции это явление объясняется как конкуренция между ионами за обменное их поступление в доннановское пространство.
Однако далее на пути усвоения веществ клеткой взаимодействие элементов питания становится сложнее, так как простая конкуренция между одноименно заряженными ионами не может существенно влиять на этот процесс. На втором этапе поглощения веществ антагонизм ионов, по-видимому, возможен только при наличии у обоих ионов одинаковых химических свойств, а также способности образовывать ковалентные связи с одними и теми же метаболитами (переносчиками).
Следует также отметить, что при поступлении в растения отдельных макро- и микроэлементов, недостаток которых испытывается перед этим, происходит активизация ряда реакций обмена веществ, в результате чего улучшается общее физиологическое состояние растений. В свою очередь, это приводит к увеличению потребности в других элементах питания. По-видимому, один из механизмов часто наблюдаемого синергизма при добавлении в среду какого-либо элемента можно представить как увеличение поступления в растение других ионов вследствие улучшения реакций обмена веществ.