Следует отметить важное значение разработки высокоэффективных способов применения удобрений, при которых достигалась бы максимальная продуктивность при ограниченном внесении элементов питания. Коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений для большинства культур ниже потенциально возможных. Неиспользованная часть удобрений увеличивает затраты на урожай, может вызывать уменьшение и ухудшение качества его, загрязнение сельскохозяйственных продуктов, почвы, воды. Микроэлементы, являясь жизненно необходимыми, при достижении определенных концентраций в среде становятся высокотоксичными как для растений, так и для других организмов.
Наряду с учетом биогеохимических условий выращивания сельскохозяйственных культур необходимо создание высокопродуктивных сортов, эффективно использующих элементы минерального питания. В настоящее время в этом направлении ведут интенсивную исследовательскую работу: изучают полиморфизм по признакам минерального питания у культурных растений; проводят поиск доноров среди дикорастущих видов, отличающихся эффективным поглощением ионов в экстремальных условиях существования; выясняют физиолого-биохимические механизмы, определяющие различия растений в процессах минерального питания.
При химизации особое внимание необходимо уделять сбалансированному питанию растений, изучению взаимосвязи между макро- и микроэлементами. При использовании сбалансированного питательного раствора в условиях гидропоники по сравнению со стандартными урожай овощных культур увеличивается на 30—54 %, растения более полно используют макро- и микроэлементы, происходит экономия питательного раствора.
Правильный выбор доз, сроков и способов внесения удобрений, соотношения питательных элементов не только обеспечит получение высокого урожая, но и позволит исключить загрязнение почвы и продукции токсичными элементами и соединениями, поддерживать естественное плодородие почвы на необходимом уровне.
При использовании макроудобрений в высоких дозах резко увеличивается подвижность микроэлементов в почве: они мигрируют в нижележащие горизонты. Так, в карбонатном черноземе на глубине 2 м содержание цинка увеличилось в 6—10 раз, магния — в 2—4, железа — в 1,5 раза.
Поступление микроэлементов в растения зависит от биологических особенностей растений, в первую очередь от катионообменной емкости корней, биохимического состава и прочности связи ионов с клеточными оболочками. Поглощение микроэлементов осуществляется как метаболическим, так и неметаболическим путем; соотношение между ними меняется в зависимости от свойств, возраста, биологических особенностей культуры. Так, в поглощении свинца, кадмия, меди, лития преобладает пассивный перенос, а цинка и магния — активный и пассивный переносы. Превалирование пассивного поступления ряда ионов тяжелых металлов объясняется отчасти нарушением структуры клеточных мембран, вызываемым содержанием тяжелых металлов в клетке и приводящим к дополнительному диффузному поступлению их в растения.
Для оптимизации питания необходимо учитывать не только действие вносимых элементов, но и их взаимное влияние (антагонизм и синергизм ионов).
При увеличении дозы азота повышается поступление молибдена, меди, свинца, кобальта (при N60 в 1,5 раза, при N90 в 2 раза по сравнению с контролем), снижается накопление меди. Предпосевная обработка семян сои молибденом увеличивает концентрацию в растении не только этого элемента, но и цинка, железа, меди в надземной массе, кальция, цинка, меди, кобальта, марганца в корнях. Обработка семян раствором соли цинка приводит к увеличению содержания железа в надземной массе, цинка, кобальта — в корнях сои. Внесение в почву кобальта повышает аккумуляцию меди в корнеплодах редиса.
Увеличение концентрации никеля в проростках подсолнечника снижает содержание кальция и магния в листьях и марганца во всех органах. Повысить устойчивость растений к токсичному действию никеля (хлороз, некроз тканей) можно, например, за счет увеличения концентрации магния в растворе.