Медь (Cu) в почве присутствует в виде различных соединений и форм,
которые различаются по подвижности и доступности для растений. Основные
формы:
- Растворимая форма – ионы Cu²⁺ и комплексные
соединения с органическими кислотами в почвенном растворе. Обеспечивает
непосредственное питание растений. Концентрация обычно низкая, что
связано с высокой способностью меди к сорбции и осаждению.
- Связанная форма – медь, адсорбированная на
поверхности минералов глинистого и органического происхождения.
Адсорбция происходит за счёт ионного обмена и координационных связей.
Связанная медь может постепенно переходить в доступную форму при
изменении кислотности и влажности почвы.
- Неорганические соединения – оксиды (CuO, Cu₂O),
сульфаты (CuSO₄), карбонаты (CuCO₃). Обычно малорастворимы, могут
аккумулироваться в верхнем слое почвы.
- Органические комплексы – медь, связанная с гумусом
и другими органическими веществами. Эти комплексы относительно
стабильны, но могут участвовать в биохимических процессах под действием
микробной активности.
Поглощение меди растениями
Медь поглощается корнями преимущественно в виде ионов Cu²⁺. Процесс
регулируется как концентрацией меди в почвенном растворе, так и
физиологическим состоянием растения. Основные механизмы:
- Ионный обмен – замещение ионов водорода и кальция в
клеточных мембранах корня на ионы меди.
- Образование хелатов с органическими кислотами –
лимонная, яблочная кислоты способствуют растворению связанной меди и её
транспорту в клетки.
- Микробиологическое воздействие – микроорганизмы
могут выделять вещества, способствующие мобилизации меди, увеличивая её
доступность для растений.
Медь преимущественно поглощается корнями, но часть может проникать
через листья при внесении медьсодержащих удобрений в виде растворов.
Листовое питание особенно эффективно при дефиците элемента в почве.
Функции меди в растениях
- Катализатор ферментативных реакций: участвует в
окислительно-восстановительных процессах, является кофактором ферментов,
таких как аскорбатоксидаза, цитохромоксидаза, супероксиддисмутаза.
- Синтез хлорофилла и фотосинтез: медь необходима для
формирования ферментов, участвующих в переносе электронов. Недостаток
меди приводит к хлорозу молодых листьев.
- Обеспечение структурной целостности тканей:
участвует в формировании лигнина, необходимого для укрепления клеточных
стенок.
- Защита от стрессов: медь участвует в системах
антиоксидантной защиты, снижая повреждение клеток активными формами
кислорода.
Дефицит и токсичность меди
Дефицит меди проявляется:
- хлороз и некроз кончиков молодых листьев;
- замедление роста, особенно побегов и корней;
- снижение синтеза лигнина, что приводит к ломкости стеблей;
- понижение активности ферментов и фотосинтетической способности.
Токсичность меди наблюдается при превышении
критических концентраций:
- задержка роста, увядание листьев;
- бурые и черные пятна на листьях;
- угнетение микробной активности почвы, снижение азотфиксации
бобовых;
- накопление меди в тканях, что может привести к генеративным
нарушениям.
Влияние
почвенных факторов на доступность меди
- pH почвы – при повышении pH медь связывается в
малорастворимые соединения, доступность снижается; в кислых почвах
растворимость и токсичность меди повышаются.
- Органическое вещество – гумус увеличивает
связывание меди в стабильные комплексы, снижая её токсичность, но
поддерживая доступность через микробные процессы.
- Тип почвенной текстуры – глинистые и ило-гумусные
почвы удерживают больше меди за счёт сорбции, песчаные почвы имеют
высокую подвижность и риск вымывания.
- Конкуренция с другими микроэлементами – избыток
железа, марганца и цинка может снижать поглощение меди растениями через
механизмы антагонизма.
Методы восполнения дефицита
меди
- Корневое внесение – использование медьсодержащих
удобрений (сульфат меди, оксихлорид меди) с учётом доступной формы и
кислотности почвы.
- Листовое питание – применение растворов медных
хелатов или сульфата меди для быстрого восполнения дефицита, особенно на
молодых листьях и чувствительных культурах.
- Коррекция кислотности и органического состава почвы
– известкование кислых почв снижает растворимость меди, компосты и
органические удобрения поддерживают её обменную доступность.
Биогеохимические циклы меди
Медь участвует в круговороте веществ в агроэкосистеме:
- накопление в органическом веществе почвы и растительных
остатках;
- мобилизация под действием микроорганизмов и корневых выделений;
- возврат в почвенный раствор через минерализацию органических
соединений;
- возможное вымывание в водоемы и перенос с эрозионным стоком.
Эффективное управление медным режимом почв требует комплексного
подхода, учитывающего физико-химические свойства почвы, биологические
процессы и физиологические потребности растений.