Роль химических элементов в жизни растений и вынос их с урожаем
Функции каждого макро- и микроэлемента в растениях строго специфичны, ни один элемент не может быть заменен другим. Недостаток любого макро- и микроэлемента приводит к нарушению обмена веществ и физиологических процессов у растений, ухудшению их роста и развития, снижению урожая и его качества. При остром дефиците питательных элементов у растений появляются характерные признаки голодания.
Азот входит в состав аминокислот, амидов, белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических азотистых соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении.
В естественных условиях питание растений азотом происходит путем потребления ими нитрат-иона 
и катиона аммония 
, находящихся в почвенном растворе и в обменно-поглощенном почвенными коллоидами состояния. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращений, в конечном итоге включаясь в состав органических соединений – аминокислот, амидов и, наконец, белка.
Нитратный азот способен накапливаться в растениях, не причиняя им вреда, в значительных количествах. Однако содержание нитратов в кормах, овощах и других растительных продуктах выше определенного предела вредно действует на организм животных и человека, потребляющих такие продукты.
При достаточном количестве углеводов аммиачный азот, поступивший в растения из почвы и образовавшийся при восстановлении нитратов, присоединяется к органическим кетокислотам – продуктам неполного окисления углеводов (щавелево-уксусной, кетоглутаровой или фумаровой), образуя первичные аминокислоты (аспарагиновую и глутаминовую). Этот процесс называется прямым аминированием и является основным способом образования аминокислот.
Все другие аминокислоты, входящие в состав белка (более 20), синтезируются переаминированием аспарагиновой и глутаминовой кислот. В процессе переаминирования под действием ферментов происходит перенос аминогрупп указанных и других аминокислот на другие кетокислоты. Переами-нирование имеет большое значение для синтеза белков, а также для дезаминирования аминокислот – отщепления аминогруппы от аминокислоты, в результате чего образуется аммиак и кетокислота. Последняя используется растениями для переработки в углеводы, жиры и другие вещества, а аммиак вновь участвует в синтезе аминокислот.
Большую роль в азотном обмене играют амиды – аспарагин и глутамин, которые образуются присоединением к аспарагиновой и глутаминовой кислотам еще по одной молекуле аммиака. В результате образования амидов происходит обеззараживание аммиака, накапливающегося при обильном аммиачном питании и недостатке в растениях углеводов.
В процессе роста и развития растений постоянно синтезируется огромное количество разнообразных белков. Для синтеза белков, как и других сложных органических соединений, требуется большое количество энергии. Основные источники энергии в растениях – фотосинтез и дыхание (окислительное фосфорилирование), поэтому существует тесная связь между синтезом белка и интенсивностью дыхания и фотосинтеза.
Наряду с синтезом в растениях происходит распад белков на аминокислоты с отщеплением аммиака под действием протеалитических ферментов. В молодых растущих органах и растениях синтез белков превышает распад, по мере старения процессы расщепления активизируются и начинают преобладать над синтезом.
Таким образом, сложный цикл синтеза органических азотистых веществ в растениях начинается с аммиака, а распад их завершается его образованием. Д. Н. Прянишников говорил, что «... аммиак есть альфа и омега в обмене азотистых веществ в растениях».
Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на развитии листьев: они мелкие, светло-зеленой окраски, преждевременно желтеют, а при остром и длительном азотном голодании отмирают, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшаются также формирование и развитие репродуктивных органов и налив зерна.
При нормальном азотном питании усиливается синтез органических азотистых веществ. Растения образуют мощные листья и стебли с интенсивно-зеленой окраской, хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие репродуктивных органов. В результате резко повышается урожай и содержание белка. Однако одностороннее избыточное азотное питание, особенно во второй половине вегетации, задерживает созревание растений; они образуют большую вегетативную массу, но мало зерна или клубней и корнеплодов. Избыточное азотное питание ухудшает и качество продукции. В корнеплодах сахарной свеклы снижается концентрация сахара и возрастает содержание «вредного» в процессе сахароварения небелкового азота, у картофеля снижается содержание крахмала, в овощах и кормах накапливаются опасные для человека и животных количества нитратов.
Фосфорявляется одним из важнейших элементов питания растений. Растения потребляют его главным образом в виде анионов Н2РО4 (или 
) из солей ортофосфорной кислоты (Н3РО4), а также из солей полифосфорных кислот после их гидролиза.
Поступивший в растения фосфор включается в состав различных органических соединений. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов, которые участвуют в построении цитоплазмы и ядра клеток. Он содержится в фитине (запасном веществе семени), который используется как источник фосфора во время прорастания, а также в фосфатидах, сахарофосфатах, витаминах и многих ферментах.
В тканях растений присутствуют в небольших количествах также неорганические фосфаты, которые играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат резервом фосфора для образования различных фосфорорганических соединений.
В растительной клетке фосфор играет исключительно важную роль в энергетическом обмене, участвует во многих процессах обмена веществ, деления и размножения. Особенно велика роль этого элемента в углеводном обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения.
Самые разнообразные превращения углеводов в растении начинаются с присоединения фосфорной кислоты к молекулам углеводов или с ее отщепления, то есть с их фосфорилирования или дефосфорилирования. При этом особенно важная роль принадлежит аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) и другим богатым энергией фосфорным соединениям.
Большая роль фосфора в углеводном обмене обусловливает положительное влияние фосфорных удобрений на накопление сахара в сахарной свекле и других корнеплодах, крахмала в клубнях картофеля и т.д. Фосфор играет также важную роль в обмене азотистых веществ в растении. Восстановление нитратного азота до аммиака, образование аминокислот, их дезаминирование и переаминирование происходят при участии фосфора. Этим и определяется тесная связь между азотным и фосфорным питанием растений. При недостатке фосфора нарушается синтез белка и уменьшается содержание его в растениях.
Фосфора больше всего содержится в репродуктивных и молодых растущих органах и частях растений, где идет интенсивный синтез органического вещества. Из более старых листьев он может передвигаться к зонам роста и использоваться повторно, поэтому внешние признаки его недостатка проявляются у растений, прежде всего на старых листьях. В этом случае они приобретают характерный красно-фиолетовый или голубоватый оттенок, иногда темно-зеленую окраску (например, у картофеля).
Растения наиболее чувствительны к недостатку фосфора в самом раннем возрасте, когда у них слабо развита корневая система с низкой усвояющей способностью. Отрицательные последствия от недостатка фосфора в этот период не могут быть исправлены в последующем даже обильным фосфорным питанием. Поэтому обеспечение растений фосфором в легкодоступной форме в начале вегетации, а также на всем ее протяжении имеет исключительно важное значение для роста, развития и формирования урожая. Это достигается сочетанием различных приемов внесения удобрений – основного, припосевного и подкормки.
Калий также один из основных элементов минерального питания. Физиологические функции калия в растительном организме разнообразны. Он оказывает положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их оводненность, набухаемость и вязкость, что создает нормальные условия обмена веществ в клетчатке, повышает устойчивость растений к засухе.
Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и образование органических кислот в растении, на процессы углеводного и азотного обмена. Повышая активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, калий способствует накоплению крахмала в клубнях картофеля, сахара – в сахарной свекле и других растениях; повышает устойчивость растений к заболеваниям, например, зерновых хлебов – к мучнистой росе и ржавчине, овощей, картофеля и корнеплодов – к возбудителям гнилей; у льна повышается выход и качество волокна, у зерновых – посевные качества семян.
Калия значительно больше в молодых частях и органах растения, чем в старых, а также чем в семенах, корнях и клубнях. При недостатке калия в питательной среде происходит отток его из более старых органов и тканей в молодые растущие органы, где он подвергается повторному использованию (реутилизации). При этом края и кончики листьев (прежде всего нижних) буреют, приобретают как бы обожженный вид, на пластинке появляются мелкие ржавые пятна. При недостатке калия клетки растут неравномерно, что вызывает гофрированность, куполообразное закручивание листьев. У картофеля на листьях образуется также характерный бронзовый налет.
Особенно часто недостаток калия проявляется при возделывании картофеля, корнеплодов, капусты, силосных культур и многолетних трав, что связано с большим потреблением ими калия. Зерновые злаки менее чувствительны к недостатку калия. Однако при остром дефиците калия они плохо кустятся, междоузлия стеблей укорачиваются, а листья, особенно нижние, увядают даже при достаточном количестве влаги в почве.
Кальций необходим для нормального роста надземных органов и корней растений. Потребность в нем проявляется еще в фазе прорастания. При недостатке кальция и резком преобладании в почвенном растворе одновалентных катионов (Н+, Na+, K+) или катионов Mg2+ нарушается физиологическая уравновешенность раствора. Рост и развитие корней приостанавливаются, они становятся утолщенными, не образуют корневых волосков, клеточные стенки их ослизняются, темнеют и теряют способность поглощать питательные элементы. Дефицит этого элемента задерживает рост листьев, на них появляются светло-желтые пятна, затем листья желтеют и преждевременно отмирают. Кальций, в отличие от азота, фосфора и калия, не может повторно использоваться, поэтому признаки кальциевого голодания появляются прежде всего на молодых листьях.
Кальций усиливает обмен веществ в растениях, передвижение углеводов, превращение азотистых веществ, ускоряет распад запасных белков семян при прорастании, играет важную роль в построении нормальных клеточных оболочек и установлении кислотно-щелочного равновесия в растениях.
Кальций поступает в растения в течение всего периода активного роста. При наличии в растворе нитратного азота поступление его в растения усиливается, а в присутствии аммиачного азота вследствие антагонизма между катионами Са2+и 
– снижается.
Растения очень отличаются по уровню потребления кальция. При урожайности 20 – 30 ц/га зерновых, 200 – 300 ц/га корнеклубнеплодов и 500 – 700 ц/га капусты с 1 га посевов рожь, пшеница, ячмень и овес выносят от 20 до 40 кг СаО, горох, вика, фасоль, гречиха, лен – 40 – 60, картофель, люпин, кукуруза, сахарная свекла – 60 – 120, клевер, люцерна – 120 – 250, капуста – 300 – 500 кг.
Различные части и органы растения содержат разное количество кальция: в листьях и стеблях его значительно больше, чем в семенах. Поэтому большая часть кальция, вынесенного из почвы через корма и подстилку, попадает в навоз, т.е. возвращается на поля.
Гораздо больше кальция теряется из почвы из-за выщелачивания. Потери его за сезон из пахотного и подпахотного горизонтов почвы в пересчете на СаО могут достигать 400 – 500 кг/га. Однако ввиду того, что в республике для известкования применяются довольно высокие дозы известковых удобрений и значительное количество кальция поступает с органическими и фосфорными удобрениями, в среднем по республике на 1 га содержится до 600 кг кальция.
Магнийвходит в состав молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Он содержится также в пектиновых веществах и фитине, который накапливается преимущественно в семенах. При недостатке магния уменьшается содержание хлорофилла в зеленых частях растений, листья, прежде всего нижние, становятся пятнистыми – «мраморными», бледнеют между жилками, а вдоль жилок сохраняется зеленая окраска (частичный хлороз). Затем листья постепенно желтеют, скручиваются с краев и преждевременно опадают. Развитие растений замедляется, ухудшается их рост.
Магний, как и фосфор, содержится главным образом в растущих частях и семенах. В отличие от кальция он более подвижен и может перераспределяться растением: из старых листьев – в молодые, а после цветения – из листьев в семена. Недостаток магния больше сказывается на репродуктивных органах растений (семенах, корнях, клубнях), чем на вегетативных (соломе, ботве). Этот элемент играет важную роль в различных жизненных процессах: участвует в передвижении фосфора в растениях и углеводном обмене, влияет на активность окислительно-восстановительных процессов.
Потребность растений в магнии различна: с 1 га посевами разных культур выносится от 10 до 80 кг MgO. Наибольшее его количество используют картофель, сахарная и кормовая свекла, зернобобовые культуры, бобовые травы. Чувствительны к недостатку магния конопля, просо, гречиха, кукуруза.
В почвах магния содержится меньше, чем кальция. Особенно бедны им сильнооподзоленные кислые почвы легкого гранулометрического состава, поэтому использование на них известковых удобрений, содержащих магний, значительно повышает урожай.
Сера имеет важное значение в жизни растений. Основное количество ее находится в растительных белках (сера входит в состав аминокислот цистеина, цистина и метионина) и других органических соединений – ферментах, витаминах, горчичных и чесночных маслах. Сера принимает участие в азотном и углеводном обмене растений, в процессе дыхания и синтезе жиров. Больше серы содержат растения из семейства бобовых и капустных (крестоцветных), а также картофель. При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений.
Железо входит в состав окислительно-восстановительных ферментов растений и участвует в синтезе хлорофилла, процессах дыхания и обмена веществ. При недостатке железа вследствие нарушения образования хлорофилла у сельскохозяйственных культур, особенно у плодовых деревьев, развивается хлороз. Листья теряют зеленую окраску, затем бледнеют и преждевременно опадают.
Бориграет большую роль в жизни растений, он необходим для синтеза углеводов, увеличивает образование сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле, волокна в прядильных культурах, усиливает процессы цветения и оплодотворения.
Более требовательны к бору и чувствительны к его недостатку корнеплоды, бобовые культуры, лен, картофель и овощные. У сахарной, кормовой и столовой свеклы дефицит бора вызывает поражение гнилью сердечка и появление дуплистости корнеплодов. Лен при недостатке бора поражается бактериозом (кальциевым хлорозом), что резко снижает выход и качество волокна. При борном голодании бобовых культур нарушается развитие клубеньков на корнях и снижается симбиотическая фиксация азота, замедляется рост и формирование репродуктивных органов. Картофель при недостатке бора поражается паршой, у плодовых деревьев появляется суховершинность, развиваются наружная пятнистость и опробковение тканей плодов. Недостаток бора чаще всего проявляется на известкованных дерново-подзолистых почвах.
Молибден входит в состав фермента нитратредуктазы, с которой связано восстановление в растениях нитратов. Особенно требовательны к наличию молибдена в почве бобовые и овощные культуры, корнеплоды, рапс. Внешние признаки недостатка молибдена сходны с признаками азотного голодания: резко тормозится рост растений, они приобретают бледно-зеленую окраску (листовые пластинки деформируются и листья преждевременно отмирают).
Дефицит молибдена ограничивает развитие клубеньков на корнях бобовых культур, резко снижает урожай и содержание белка в растениях. Недостаток молибдена при больших дозах азота может приводить к накоплению в растениях, особенно в овощных и кормовых, повышенных количеств нитратов, токсичных для человека и животных. Молибден входит также в состав хлоропластов, участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, фотосинтезе, дыхании, образовании пигментов, витаминов и т.д. Растениям не хватает молибдена обычно на кислых почвах, особенно легкого гранулометрического состава.
Марганецвходит в состав окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в процессах дыхания, фотосинтеза, углеводного и азотного обмена растений. Он играет важную роль в усвоении растениями нитратного и аммонийного азота. Наиболее требовательны к его наличию в доступной форме в почве свекла и другие корнеплоды, картофель, злаковые, черешня, яблоня и малина.
Характерный симптом марганцевого голодания – точечный хлороз листьев. На листовых пластинках между жилками появляются мелкие желтые хлоротичные пятна, затем пораженные участки отмирают. Недостаток марганца чаще всего наблюдается на нейтральных и щелочных, а также на легких почвах.
Медь также входит в состав целого ряда окислительно-восстановительных ферментов и принимает участие в процессах фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. Недостаток меди на осушенных торфяных почвах вызывает «болезнь обработки», или «белую чуму», у зерновых культур, что приводит к побелению и засыханию листьев. Пораженные растения совсем или частично не образуют колосьев или метелок, а образовавшиеся соцветия бесплодны либо слабо озернены, что резко снижает урожай зерна, а при остром медном голодании плодоношение полностью отсутствует.
Цинкоказывает многостороннее действие на обмен энергии и веществ в растениях, так как входит в состав ферментов и принимает участие в синтезе ростовых веществ – ауксинов. При недостатке цинка тормозится рост растений, нарушается фотосинтез, синтез углеводов и белков, обмен фенольных соединений. Признаки цинкового голодания: задержка роста междоузлий, хлороз и мелколистность, розеточность.
От недостатка цинка чаще всего страдают плодовые культуры и лен на близких к нейтральным и нейтральных почвах с высоким содержанием фосфора. При сильном поражении ветви плодовых отмирают, что приводит к появлению «суховершинности». При недостатке цинка на известкованных почвах лен может поражаться бактериозом, что резко снижает урожай и качество льнопродукции.
Кобальт – элемент, необходимый для растительных и животных организмов. Он входит в состав витамина В12. Кобальт усиливает деятельность клубеньковых бактерий, входит в состав многих ферментов. При недостатке кобальта нарушается обмен веществ у человека: снижается образование гемоглобина, белков, нуклеиновых кислот. При содержании в кормах кобальта менее 0,07 мг/кг сухого вещества животные заболевают акобальтозом.
Наиболее бедны кобальтом дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического состава. После известкования потребность в кобальте возрастает. Низким считается содержание в 1 кг почвы 1,0 мг кобальта, средним – от 1,1 до 2,5, высоким – от 2,6 до 3,0 мг, избыточным – более 3,0 мг.
Содержание питательных элементов в растениях и вынос их с урожаем
Относительное содержание азота и зольных элементов в растениях и их органах может колебаться в широких пределах – в зависимости от биологических особенностей культуры и сорта, возраста и условий питания. Содержание азота и фосфора значительно выше в хозяйственно ценной части урожая – зерне, корне- и клубнеплодах, чем в ботве и соломе, калия же больше в соломе и ботве (табл. 2.3).
2.3. Содержание основных элементов питания в растениях*
| Культура | N | P2O5 | K2O | MgO | CaO |
| Пшеница: | |||||
| зерно | 2,50 | 0,85 | 0,50 | 0,15 | 0,07 |
| солома | 0,50 | 0,20 | 0,90 | 0,10 | 0,18 |
| Горох (семена) | 4,50 | 1,00 | 1,25 | 0,13 | 0,09 |
| Картофель (клубни) | 0,32 | 0,14 | 0,60 | 0,06 | 0,08 |
| Лен: | |||||
| семена | 4,00 | 1,35 | 1,00 | 0,47 | 0,27 |
| солома | 0,62 | 0,42 | 0,37 | 0,20 | 0,69 |
| Сахарная свекла (корни) | 0,24 | 0,08 | 0,25 | 0,05 | 0,06 |
| Капуста (кочаны) | 0,33 | 0,10 | 0,35 | 0,08 | 0,07 |
| Томаты (плоды) | 0,26 | 0,07 | 0,32 | 0,06 | 0,04 |
| Травы (сено луговое) | 0,70 | 0,70 | 1,80 | 0,41 | 0,95 |
* Для пшеницы, гороха и трав – % от сухого вещества, для других культур – % от сырой массы.
Капуста, картофель, сахарная свекла для создания высокого урожая потребляют гораздо больше питательных элементов, чем зерновые культуры.
Вынос элементов питания растениями из почвы возрастает с увеличением урожая. Однако прямой пропорциональной зависимости между этими показателями часто не наблюдается. При большем уровне урожайности затраты питательных элементов на формирование единицы продукции обычно снижаются.
В урожае зерновых культур соотношение N, Р2О5 и К2О колеблется в сравнительно небольших пределах и составляет 2,5 – 3:1:1,8 – 2,6. В среднем, следовательно, этими культурами азота потребляется в 2,8 раза, а калия в 2,2 раза больше, чем фосфора. Для сахарной свеклы, кормовых корнеплодов, картофеля и капусты характерно гораздо большее потребление калия, чем азота, и соотношение N, Р2О5 и К2О может составлять 2,5 – 3,5:1:3,5 – 5.
Наиболее продуктивное использование растениями питательных элементов из почвы и удобрений обеспечивается при благоприятных почвенно-климатических условиях, высоком уровне агротехники. Одновременно достигается минимальное потребление элементов питания на единицу урожая основной сельскохозяйственной продукции. Средние размеры потребления азота, фосфора и калия на формирование товарной продукции основных сельскохозяйственных культур приведены в табл. 2.4.
2.4. Средний вынос азота, фосфора и калия с 10 ц основной и соответствующим количеством побочной продукции, кг
| Культуры | Вид продукции | N | P2O5 | K2O |
| Озимая пшеница | Зерно | |||
| Озимая рожь | » | |||
| Озимая тритикале | » | 11,5 | ||
| Ячмень | » | |||
| Овес | » | |||
| Гречиха | » | |||
| Люпин | » | |||
| Горох | » | |||
| Лен-долгунец | Волокно | |||
| Сахарная свекла | Корни | 1,6 | 6,5 | |
| Кормовая свекла | » | 3,5 | 1,1 | 7,9 |
| Картофель | Клубни | 5,4 | 1,6 | |
| Кукуруза на силос | Зеленая масса | 3,3 | 1,2 | 4,2 |
| Однолетние бобово-злаковые травы | Сено | 17,4 | 5,4 | 25,9 |
| Многолетние бобово-злаковые травы | » | 17,3 | 5,4 | 25,7 |
| Многолетние злаковые травы | » | 14,9 | 4,5 | 24,1 |
| Многолетние бобовые травы | » | 21,4 | 5,1 | 22,2 |
| Крестоцветные (в среднем) | Зеленая масса | 4,5 | 1,4 | 5,4 |
| Озимый рапс | Семена | |||
| Яровой рапс | » | |||
| Просо | Зерно |
Располагая такими данными применительно к конкретным условиям выращивания, можно рассчитать необходимое количество питательных элементов для получения планируемого урожая или вынос их с урожаем. Последний зависит от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, условий их питания, химического состава и структуры урожая.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Каково содержание воды и сухого вещества в различных видах сельскохозяйственной продукции?
2. Какие основные функции выполняет вода в растительных организмах?
3. Охарактеризуйте содержание в растениях и состав растительных белков. Что такое «сырой белок»?
4. Перечислите основные углеводы и укажите их содержание в растениях.
5. Укажите химический состав растительных масел и их содержание в основных масличных культурах.
6. Каков элементарный химический состав сухого вещества растений?
7. Какие элементы называются органогенными и почему? Что такое макро- и микро- и ультрамикроэлементы?
8. Назовите основные органические соединения, в состав которых входит азот, и укажите признаки его недостатка у растений.
9. Какую роль в физиологии растений играют фосфор, калий, кальций, магний, сера? Назовите характерные признаки их недостатка у растений.
10. Перечислите основные функции микроэлементов в растениях и характерные признаки голодания растений при недостатке отдельных микроэлементов.
11. На основании данных о потреблении азота, фосфора и калия на единицу урожая рассчитайте величину выноса с 1 га этих элементов с урожаем зерновых культур при урожайности 20, 30, 40 и 50 ц/га и с урожаем картофеля при урожайности 100, 200, 300 ц/га.
Питание растений
Питание растений – это поглощение и усвоение ими питательных элементов из окружающей среды. Различают воздушное и корневое питание растений.
Воздушное питание – это усвоение зеленым растением углекислого газа из воздуха в процессе фотосинтеза с образованием при участии воды и минеральных соединений органических веществ. Фотосинтез протекает на свету с помощью хлорофилла, содержащегося в листьях. При световой фазе фотосинтеза происходит разложение воды с выделением кислорода, богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Из этих соединений в следующей темновой фазе фотосинтеза образуются углеводы и другие органические соединения из СО2.
При образовании в качестве продукта фотосинтеза простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение процесса выглядит так: 6СО2 + 6Н2О + 2874 кДж → С6Н12О6 + 6О2. Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения.
Аминокислоты, белки и другие органические азотсодержащие вещества в растениях синтезируются из минеральных соединений азота, фосфора и серы и промежуточных продуктов обмена (синтеза и разложения) углеводов.
Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания.
Корневое питание – это усвоение корнями воды и минеральных элементов – азота и зольных элементов в виде ионов (катионов и анионов), а также незначительных количеств некоторых органических соединений. Так, азот может поглощаться в виде анионов 
и катионов 
, фосфор и сера – в виде анионов фосфорной и серной кислот Н2РО4 и 
, калий, кальций, магний – в виде катионов К+, Са2+, Mg2+, а микроэлементы – в виде соответствующих катионов или анионов.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные элементы в доступную форму.
Между воздушным и корневым питанием существует тесная связь: некоторые питательные элементы могут поступать в растение как из почвы, так и из воздуха. Так, небольшое количество углекислого газа поступает в корни из почвы, а серы, азота, бора и других элементов – из водных растворов, при некорневых подкормках – через листья. Для бобовых основным источником азота является воздух.
Корневая система растений и ее поглотительная способность.Корень, прежде всего, является органом, закрепляющим растение в почве. Через него поступают в растение вода и растворенные в ней питательные элементы. В корнях также происходит синтез органических веществ, в частности аминокислот. Корневые системы растений развиты неодинаково и поэтому обладают различной поглотительной способностью. Например, корневая система льна по сравнению с озимой рожью менее развита и у льна слабее способность усваивать питательные элементы из почвы.
Поглощать питательные элементы способна не вся корневая система. По мере старения (опробковения) корней они утрачивают эту способность. Основную массу питательных элементов поглощают молодые растущие участки корня и корневые волоски. Чем больше растущая поверхность корней, тем интенсивнее в растение поступают питательные элементы. Максимального развития корневая система обычно достигает в фазу цветения растений.
Корень является также органом, куда происходит отток органических веществ, образованных в листьях: сахара – у сахарной свеклы, крахмала – у картофеля и т.д. Кроме того, через корень могут выделяться вещества, синтезированные в растении: сахара, аминокислоты, органические кислоты, витамины, ферменты, ростовые вещества, а также небольшая часть минеральных соединений.