Нормальное развитие и рост растений во многом зависят от количества элементов питания в почве и их соотношения. Недостаток одного элемента не может быть восполнен избытком другого. Продолжительный дефицит отдельных питательных элементов в почве приводит к расстройству физиологических функций растений и появлению внешних признаков патологии — изменению окраски, деформации органов, уменьшению размеров.
Увеличение относительного содержания в почве ряда веществ минерального питания также влечет за собой изменение физиологических функций растений и часто повышает предрасположенность растений к заболеваниям.
У разных видов растений в разные периоды роста и развития потребность в макро- и микроэлементах различна.
Азот используется всеми растениями в больших количествах и играет определяющую роль в росте и развитии. Азот незаменим как составная часть хлорофилла, является основой белков и небелковых азотистых веществ. Недостаток азота в почве вызывает такие явления, как общее угнетение, хлороз, уменьшение размеров органов, например хвои у ели. При длительном азотном голодании побеги деревьев становятся тоньше и короче, листья мельчают и желтеют (хлоротичная окраска), иногда может наблюдаться накопление антоциана (красноватая окраска). Недостаток азота в усвояемых формах наблюдается в почвах с низким содержанием бактерий, осуществляющих процессы нитрификации. В лесу недостаток азота наблюдается в песчаной и каменистой почвах (легко растворимые соединения азота вымываются в недоступные корням слои), а также в переувлажненных почвах с медленным разложением гумуса.
Избыточное поступление азота в ткани растения стимулирует нарастание вегетативной массы. Ткани становятся рыхлыми, сочными, листья — темно-зелеными, происходит увеличение их размеров, цветение задерживается. Растения, получившие избыток азота, становятся более уязвимы для ряда патогенов и вредителей, хуже переносят воздействие экстремальных температур.
Калий является одним из основных элементов, необходимых растениям. Он играет существенную роль в повышении устойчивости растений к инфекционным болезням и неблагоприятным факторам внешней среды. В случае недостатка калия у растения возникает расстройство в регулировании тургора, так как калий необходим при гидратации коллоидов протоплазмы. Недостаток калия вызывает нарушения, приводящие к накоплению в клетке токсичных продуктов азотного обмена. Недостаток калия затормаживает рост растений, наблюдается потеря ими тургора. На листьях, сначала с верхушки по краю, а затем между жилками, начинается пожелтение и отмирание (некроз) тканей. У сосны и ели недостаток калия часто проявляется пожелтением хвои.
При избытке калия симптомы более всего схожи с симптомами высокого содержания солей. Растение угнетенное, темно-зеленое, листья мелкие. Избыток калия мешает нормальному усвоению кальция, меди, бора, цинка и других элементов. Отмечено, что на почвах с повышенным содержанием калия усиливается поражение растений побеговым раком.
Калий становится доступным для растений после разложения силикатными бактериями ортоклаза, присутствующего в почвах повсеместно.
Магний входит в состав хлорофилла и играет важнейшую роль в фотосинтезе. Недостаток магния проявляется в разрушении хлорофилла. Так как магний реутилизируется из старых побегов в более молодые, повреждения больше видны на старых частях ветки. У лиственных пород на старых листьях между жилками образуются осветленные пятна. Процесс может идти вплоть до некротизации тканей. На хвойных породах происходит частичное пожелтение хвои, начиная с ее верхнего конца. Недостаток магния наблюдается на кислых почвах.
Избыток магния возникает чаще как следствие нарушения соотношения кальция и магния, и симптомы его выглядят аналогично симптомам недостатка кальция. От излишка магния страдают корни растений.
Фосфор является одним из основных элементов, необходимых растениям, так как входит в состав нуклеиновых кислот и соединений, обеспечивающих энергетические процессы в живой клетке. Фосфор необходим во все периоды жизни растения, особенно при цветении и плодоношении. Недостаток фосфора вызывает замедление роста и развития, приводит к формированию слабой корневой системы. При недостатке фосфора нижние листья становятся темно-зелеными, потом краснеют и усыхают. Покраснение хвои у сосны и ели при недостатке фосфора похоже на повреждение осенними заморозками.
Избыток фосфора встречается редко, его передозировка не вызывает видимых изменений в растениях, однако в этом случае хуже усваиваются железо, цинк и некоторые другие микроэлементы.
Железо в растительной клетке присутствует в хлорофилле, осуществляя транспорт электронов в фотосинтетической системе. Недостаток железа проявляется на молодых листьях в виде пожелтения между жилками и общего посветления хвои. Постепенно наступает общее замедление роста растения.
Усвояемые подвижные формы железа составляют ничтожную часть от его общего количества в почве. Подкисление почвы способствует увеличению количества усвояемого железа, а известкование, наоборот, его уменьшает. Подвижность соединений железа увеличивается при внесении органических удобрений.
Избыток железа наблюдается редко и характеризуется отмиранием листьев без изменения цвета. Излишек железа препятствует усвоению фосфора и марганца.
Марганец необходим для регуляции окислительных и восстановительных процессов, в первую очередь при реакциях фотосинтеза и дыхания. Недостаток марганца проявляется в образовании мелких хлорозов и некрозов между жилками, вначале на молодых листьях.
Недостаток марганца наблюдается на уплотненной, переувлажненной, богатой кальцием, щелочной почве. При увеличении кислотности почвы недостаток марганца уменьшается.
Избыток марганца вызывает уменьшение содержания хлорофилла и некротизацию краев более старых листьев. При этом растениями хуже усваивается железо.
Цинк входит в состав ряда ферментов, в том числе способствующего синтезу гормона роста — гетероауксина. Дефицит цинка вызывает измельчание листьев, медленный рост, межжилковый хлороз и/или деформацию листьев, схожую по виду с деформацией, вызываемой вирусными заболеваниями. У сосны замечательной в Австралии в ответ на недостаток этого элемента происходит фасциация (уплощение) верхушечного побега. Недостаток цинка наблюдается чаще всего на песчаных грунтах. Избыток цинка наблюдается редко.
Медь играет важную роль в синтезе белков и углеводов, являясь компонентом ряда ферментов, связанных с окислительно-восстановительным процессом, в том числе при фотосинтезе и дыхании. Недостаток меди проявляется в увеличении размера молодых листьев, наблюдается их вялость, скрученность. Симптомы схожи с симптомами засухи.
Недостаток меди могут испытывать деревья на почвах, богатых органикой (торфяники), так как гумусные вещества связывают ионы меди.
Избыток меди вызывает некроз и опадение нижних листьев.
Бор необходим в синтезе нуклеиновых кислот, углеводном обмене, процессах оплодотворения, дифференциации меристемных клеток и образовании структуры клеточных стенок. Недостаток бора приводит к накоплению в клетках веществ фенольной природы в токсичных для растения количествах. Недостаток бора проявляется всегда на более молодых органах растения. Листья остаются мелкими, на них появляются светлые расплывчатые пятна, затем их края свертываются вниз, деформируются. Рост побегов приостанавливается, точка роста отмирает. Недостаток бора способствует повреждению растений морозом (особенно вершин), что приводит к кустистости.
Недостаток бора часто наблюдается на почвах с большим количеством кальция. Бор, нарушая усвоение растениями железа, устраняет токсичность меди и алюминия и усиливает поглощение хлора, азота и кальция.
Избыток бора может быть вызван неправильным применением борсодержащих удобрений.