Значение магния в жизнедеятельности растений (часть 1)
Магний встречается в природе в виде трех изотопов. Основную массу его составляет изотоп Mg21 (78,6%), гораздо меньше найдено изотопов Mg25 (10.11%) и Mg28 (11,29%). Получено три искусственных радиоактивных изотопа магния: Mg23 и Mg27 с очень коротким периодом полураспада (исчисляется секундами) и Mg28 с периодом полураспада 21,2 час. Последний может быть использован как индикатор для биологических исследований. Во всех стойких соединениях магний двухвалентный и химически весьма активный, но в растениях встречается и четырехвалентный. Электронный потенциал двухвалентного магния относительно водорода составляет 2,4 в, поэтому он вытесняет большинство металлов из растворов солей в воде.
Земная кора содержит около 2,10 вес.% магния. Основная масса его в литосфере находится в виде силикатных минералов. В массивных горных породах часть магния содержится в виде алюминатов; некоторое количество его имеется в хлористых и фтористых соединениях, а также в форме сложных боратов и фосфатов. В почве магний встречается обычно в виде сульфатов, хлоридов, карбонатов, силикатов и алюмосиликатов, но в большинстве случаев преобладают магниевые силикаты. Небольшое количество магния обнаружено также в органическом веществе почвы. Количество поглощенного магния в почвах обычно сильно варьирует — от нескольких десятых долей процента до 3% и более. Даже в сравнительно богатых магнием почвах районов свеклосеяния содержание его на некоторых участках снижается до 0,25% (Власюк, 1937). В районах повышенного увлажнения часть магния из почвы вымывается в более глубокие горизонты, между тем как недостаточное увлажнение (благодаря господствующим восходящим токам влаги) способствует его накоплению в верхних слоях почвы.
Для нормального роста и развития растений магний необходим, как и другие макро- и микроэлементы. Его физиологическая роль в растительном организме очень велика и многообразна. Прежде всего, магний входит в состав хлорофилла. В форме фосфатов магний имеется в нуклеинах, фитине (который содержит фосфор и является двойной солью магния и кальция фитиновой кислоты) и в пектиновых веществах (Прянишников, 1952).
Неорганический магний обнаружен в клеточном соке растений. В отличие от кальция он наравне с фосфором находится преимущественно в жизнедеятельных тканях растительного организма. Магний способствует обмену веществ в клетке, активирует деятельность ферментных систем (Костычев, 1937). В частности, он необходим для процессов дыхания. Ионы магния активируют ферментную систему киназ, которые отщепляют фосфорную кислоту от аденозинтрифосфата и переносят ее на молекулы сахаров и их производных, а также на некоторые аминокислоты с последующим образованием новых органических веществ. Имеются указания на то, что магнии, очевидно, является составной частью коферментов, активирующих деятельность ферментов группы трансфераз (Рубин, 1961). Выяснено участие магния в активировании ферментов лимоннокислого цикла.
Существенною роль играет магний в накоплении аскорбиновой кислоты в растениях. Молекулы последней соединяются между собой через магниевый мостик (—Mg—) и таким образом приобретают устойчивость. На основании экспериментальных данных П.С. Романчук (1957) предполагает, что ионы магния, реагируя с нестойкими диэнольными группами аскорбиновой кислоты, ослабляют либо задерживают ее окисление. При этом наиболее сильное стабилизирующее влияние магния наблюдается в кислой среде (исключением является серная кислота). Щелочная среда ускоряет разрушение аскорбиновой кислоты, однако наличие магния, главным образом уксуснокислого, уменьшает это разрушение.
Ионы магния оказывают существенное влияние на окислительно-восстановительные процессы, протекающие в растениях. Недостаточность питания магнием сопровождается у растений повышением окислительного потенциала (Владимиров, 1948). В опытах М.М. Мазаевой (1961) активность пероксидазы в листьях растений, страдающих от магниевой недостаточности, как правило, превосходила таковую в листьях растений, обеспеченных магнием; усиление окислительных процессов, как известно, ведет к разрушению хлорофилла.
Достаточное обеспечение растений магнием способствует удлинению периода активной фотосинтетической деятельности хлорофилла (Романчук, 1963). Имеются указания на то, что магний играет большую роль в синтезе белков (Шиллинг, 1962). В опытах П.К. Магницкого (1952) внесение магниевого удобрения на почве, бедной магнием, не сопровождалось повышением белковости зерна ржи и овса, однако урожай зерна значительно возрос, в результате чего валовый сбор белка с единицы площади увеличивался.
Изучая с 1936 г. влияние магниевых змеевиков на повышение урожая и сахаристости сахарной свеклы на почвах Азово-Черноморского района, которые характеризуются слабой подвижностью фосфатов, мы установили, что магний усиливает подвижность фосфатов в почве и поступление их в растения (Власюк, 1937—1940). Дальнейшие исследования показали, что магний также способствует включению фосфатов в органические соединения (Щербаков, 1957; Trocme, 1960; Domnicr, 1961), что повышает степень использования фосфора из почвы и удобрений, а также интенсивность обмена фосфора в растениях.
