688

Впитании растений большое значение имеют живущие в почве микроорганизмы: бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, водоросли, дождевые черви и прочие простейшие, составляющие почвеннобиотический комплекс. В широком смысле от состава, численности и биологической активности почвенной биоты зависят плодородие почвы, еѐ «здоровье», уровень производства и качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей среды.

Питание растений связано с деятельностью почвенной биоты, в том числе различных многочисленных групп гетеротрофных и автотрофных, аэробных и анаэробных почвенных микроорганизмов. Наиболее активно микробиота функционирует в верхнем гумусовом слое почвы, где сосредоточен основной запас органического вещества и питательных веществ. Количество микроорганизмов особенно велико в ризосфере, то есть в той части почвы, которая непосредственно соприкасается с поверхностью корней. Используя в качестве источника питания и энергетического материала корневые выделения, микроорганизмы активно развиваются на корнях и вблизи них, способствуют мобилизации питательных веществ почвы.

Ризосферные и почвенные микроорганизмы играют важную роль в превращении питательных веществ почвы и удобрений. Они разлагают органическое вещество почвы, растительные пожнивные и корневые остатки, внесенные органические удобрения, в результате содержащиеся в них элементы питания переходят в усвояемую для растений минеральную форму. Высвободившийся при минерализации органических азотистых соединений аммонийный азот подвергается нитрификации. Параллельно с разложением органического вещества в почве наблюдаются процессы гумификации и иммобилизации элементов минерального питания вследствие биологического поглощения.

Некоторые почвенные микроорганизмы обладают способностью фиксировать газообразный атмосферный азот и вовлекать его в круговорот питательных веществ в земледелии. Помимо симбиотических азотфиксаторов (клубеньковых бактерий), живущих на корнях бобовых растений, в почве функционируют азотфиксаторы свободноживущие и ассоциативные, которые обитают в ризосфере различных (в том числе небобовых) культур.

Впроцессе жизнедеятельности почвенные микроорганизмы активно воздействуют на первичные и вторичные минералы почвы. Известны микроорганизмы, обладающие повышенной способностью переводить в доступную для растений форму фосфор и калий минеральной части почв.

При определенных условиях в результате деятельности микроорганизмов питание и рост растений ухудшаются. Микроорганизмы потребляют для питания и построения своих тел азот и зольные элементы, то есть могут стать конкурентами растений в использовании минеральных веществ. Вместе с тем, иммобилизация питательных элементов микроорганизмами носит временный характер, так как после их отмирания элементы питания могут высвобождаться в минеральной форме и вновь использоваться расте-

111

ниями. Иногда процесс иммобилизации выражен настолько сильно, что неблагоприятно отражается на питании растений. Например, в почву внесено большое количество свежего органического вещества, богатого клетчаткой, но бедного азотом (соломы, соломистого навоза). Микроорганизмы, получив источник энергетического материала, быстро размножаются и интенсивно потребляют минеральные соединения азота из почвы, закрепляя азот

ворганической форме. В результате питание растений азотом ухудшается и урожай снижается. Последующая минерализация иммобилизованного азота происходит постепенно, по мере естественного возобновления микробной биомассы. Полное ее возобновление в почве происходит на протяжении биологически активного периода года каждые 10 дней.

Благодаря огромной численности микроорганизмов, относительно короткой продолжительности их жизни и высокой скорости регенерации

вбиологический круговорот вовлекается большое количество микробной биомассы. При ее минерализации улучшается снабжение растений элементами питания. Прижизненное высвобождение микроорганизмами продуктов своего метаболизма (ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых и других биологически активных веществ) положительно сказывается на росте, развитии и продуктивности растений. Известно защитное действие микроорганизмов почвы от фитопатогенных форм бактерий и грибов. Высокая ферментативная активность почвенных микроорганизмов обусловливает их важное значение в разложении различных органических токсикантов.

Следует знать, что некоторые микроорганизмы выделяют ядовитые для растений вещества или являются возбудителями различных заболеваний. В почве имеются также микроорганизмы, восстанавливающие нитраты до молекулярного азота (денитрификаторы) и вызывающие большие газообразные потери внесенного азота удобрений и минерализуемого почвенного азота.

Очевидна необходимость создания с помощью приемов агротехники и мелиорации почв оптимальных условий не только для роста и развития растений, но и для нормального функционирования почвенной биоты, как важного фактора плодородия почв и питания растений, экологической устойчивости и безопасности сельскохозяйственного производства.

5.5ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ

ИСПОСОБЫ ЕЁ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Поглощение элементов питания в период роста растений происходит неравномерно. Недостаточная обеспеченность питания в тот или иной период их жизни ведѐт к снижению урожая и ухудшению его качества. При планировании системы питания растений необходимо учитывать критический период их развития, когда размеры потребления питательных элементов минимальные, но недостаток их в это время сказывается в последую-

112

щие фазы развития. У всех растений таким периодом является фаза всходов, когда корневая система слабо развита и не может усваивать достаточно питательных веществ из почвы. У зерновых культур это приводит к недобору урожая зерна (табл. 5.9).

Таблица 5.9

Влияние питания растений фосфором на урожайность ячменя

Высокая требовательность растений к минеральному питанию в этот период связана с началом интенсивных процессов дифференциации продуктивных органов. Последующее нормальное питание азотом, фосфором не может исправить ущерба, нанесѐнного в начале роста.

Вторым периодом, в котором растения весьма чувствительны к недостатку элементов питания, является фаза интенсивного накопления вегетативной массы, у зерновых выход в трубку – колошение, у зернобобовых и бобовых – цветение, у кормовых корнеплодов – начало образования корнеплода, у огурцов, томатов – начало плодоношения. Этот период максимального потребления элементов питания, под которым понимают период наибольшего поглощения питательных веществ. Так поступление азота в растения пшеницы к фазе колошения составляет до 97 %, фосфора и калия до 100 % от общего; у белокочанной капусты к фазе рыхлого кочана азота поступает 95-96 %, фосфора 100 % и калия 97 %. Из этого следует, что питание растений целесообразно проводить дробно.

В практике с целью удовлетворения потребности культур в элементах питания проводят основное, припосевное и послепосевное применение минеральных удобрений. Основное внесение удобрений дают до посева растений в высоких дозах, рассчитанных на питание в течение всего периода вегетации. Удобрения вносят под зяблевую вспашку или предпосевную культивацию на глубину от 12-15 до 22 см в слой основного роста корневой системы растений, весьма эффективным является внесение лентами с промежутками 15-20 см.

Припосевное удобрение вносят низкими дозами в гнѐзда, лунки при посадке овощных культур, а под зерновые, зернобобовые, травы при посеве зернотуковыми сеялками в рядки ниже семян или вправо, влево от семян на 2-3 см, чтобы между удобрением и семенами была прослойка почвы. Дозы припосевного удобрения изменяются от 8 до 30 кг/га и зависят от биологических особенностей культур, от их отношения к концентрации солей.

113

Послепосевное удобрение – это применение удобрений в период вегетации растений, в первую очередь при чѐтко выраженной физиологической недостаточности элементов питания для роста растений. Подкормки проводят корневые при междурядных обработках пропашных и овощных культур культиваторами растениепитателями КРН-4,2, КРН-5,4 и некорневым опрыскиванием водными растворами удобрений разными концентрациями. Оптимальной концентрацией макроудобрений является 0,1-0,2 %, допустимая до 0,5 % (исключение составляет мочевина, еѐ концентрация допускается до 10 %), а микроудобрений от 0,02-0,05 %. Лучшим периодом для подкормки – перед началом интенсивного роста растений утром до 10 или вечером после 17 часов. Опыт Китая, Кореи и других стран показывает, что дробное питание растений обуславливает более высокую урожайность сельскохозяйственных культур и хорошее качество продукции.

5.6 ВЫНОС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ УРОЖАЕМ

Важным показателем, который необходимо учитывать при определении потребности культур в удобрениях, является вынос питательных ве-

ществ с урожаем.

Общая потребность сельскохозяйственных культур в элементах минерального питания характеризуется размерами биологического выноса – количеством этих элементов во всей формируемой биомассе растений, то есть в надземных органах и корнях. Биологический вынос можно разделить условно на хозяйственный и остаточный. Хозяйственный вынос включает содержание питательных веществ в отчуждаемой с поля основной и побочной продукцией. Остаточный вынос включает питательные элементы, которые остаются в поле в составе корневых и пожнивных остатков, листовом опаде, потерях зерна и половы, а также некоторого количества питательных элементов, перешедших из корней в почву.

Если нетоварную часть урожая (солому или ботву) оставляют в поле, то содержащиеся в ней питательные элементы не учитывают в хозяйственном выносе. Остаточная часть выноса составляет значительную долю от биологического выноса, особенно у многолетних трав (50-60 %) и овощных культур (40-60 % у капусты белокочанной и огурца, 70-80 % у капусты цветной). У зерновых культур, картофеля, кукурузы на силос на остаточную часть выноса обычно приходится 20-35 % от биологического выноса этими культурами. Питательные элементы из пожнивно-корневых остатков, опавших листьев вновь вовлекаются в круговорот и в дальнейшем частично используются растениями.

В практических целях потребность сельскохозяйственных культур в питательных веществах характеризуют, как правило, размером их выноса с урожаем, то есть хозяйственным выносом. Вынос питательных элементов с урожаем сельскохозяйственных культур сильно различается (табл. 5.10), что обусловлено особенностями химического состава растений, колебаниями уровня формируемого урожая и изменением его структуры.

114

Таблица 5.10

Примерный вынос питательных веществ сельскохозяйственными культурами (Справочник агрохимика, 1976; Дудина Н.Х. и др., 1991)

Капуста, картофель, сахарная свекла, хлопчатник, подсолнечник, кормовые корнеплоды и силосные культуры для создания высокого урожая потребляют значительно больше питательных веществ, чем зерновые.

Вынос микроэлементов с урожаем сельскохозяйственных культур составляет лишь десятки или сотни граммов на 1 га (табл. 5.11), и потребность во многих из них может полностью удовлетворяться за счет почвы и внесения органических удобрений, а нередко только за счет запасов в семенах. Например, для формирования урожая растения потребляют с 1 га от 20 до 250 г бора. Вынос марганца с урожаем различных культур колеблется от 100 до 700 г/га, вынос меди измеряется десятками граммов с 1 га, а цинка – от 0,07 кг (капуста) до 1,5 (картофель, горчица) и 2,2 кг (сахарная свекла) с 1 га.

Относительное содержание элементов минерального питания в основной и побочной продукции разнообразных сельскохозяйственных культур определяется их видовыми особенностями, зависит также от сорта и условий выращивания. Содержание азота и фосфора значительно выше в хозяйственно-ценной части урожая – зерне, корне- и клубнеплодах, чем в соломе и ботве. Калия же больше содержится в соломе и ботве, чем в товарной части урожая.

Таблица 5.11

Средний вынос микроэлементов растениями, г/га (Кидин В.В., 2009)

Вынос питательных веществ растениями из почвы возрастает с увеличением урожая. Однако прямой пропорциональности между величиной урожая и размером выноса основных питательных элементов часто не наблюдается. При большем уровне урожайности затраты питательных веществ на формирование единицы продукции обычно снижаются.

У корне- и клубнеплодов, подсолнечника в зависимости от условий выращивания может сильно изменяться структура урожая. Это вызывает резкие различия в размерах потребления основных питательных элементов и соотношении между ними. Например, в лесостепных районах на каждые 10 т урожая корнеплодов и соответствующего количества ботвы сахарная свекла потребляет 50 кг азота, 15 – Р2О5 и 60 кг К2О. В Нечерноземной зоне свекла формирует больше ботвы и на каждые 10 т корнеплодов ей требуется 80-100 кг азота, 35-Р2О5 и 145 кг К2O.

Самое продуктивное использование растениями питательных веществ из почвы и удобрений обеспечивается при наиболее благоприятных почвенно-климатических условиях, высоком уровне агротехники в сочетании с правильным применением удобрений. Одновременно достигается минимальное потребление питательных элементов на единицу урожая товарной продукции.

116

Контрольные вопросы

1.Химический состав растений. Основные органические вещества, их содержание и значение.

2.Элементный состав растений. Органогенные и зольные элементы питания, макро- , микро - и ультрамикроэлементы, их процентное содержание в растениях.

3.Содержание и роль азота в растениях. Внешние признаки недостатка его для растений.

4.Внешние признаки недостатка и избытка фосфора у растений.

5.Физиологическая роль бора, молибдена, кобальта, цинка, марганца, меди, содержание их в растениях.

6.В виде каких соединений элементы питания поступают в растения. Из каких фаз почвы? Понятие «питание растений».

7.Корневое питание растений, роль корня.

8.Периодичность поступления питательных элементов в растения и роль ее в применении удобрений.

9.Вынос элементов питания растения из почвы, его значение. Виды выноса, использование в практике, круговорот питательных веществ в земледелии.

10.Методы регулирования питания растений.

11.Некорневое питание растений. Его положительные и отрицательные стороны.

12.Физиологическая реакция солей – удобрений.

117

ГЛАВА VI

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ИЗВЕСТКОВАНИЯ КИСЛЫХ ПОЧВ

6.1ОТНОШЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

КРЕАКЦИИ ПОЧВЫ

На территории Пермского края преобладают дерновоподзолистые и серые лесные кислые почвы. По состоянию на 01.01.2011 г. (см. табл. 2.3) сильнокислые и среднекислые почвы составляют 49,1 %, слабокислые – 28,3 %; почв с рН > 5,5 всего 22,6 %, практически 77 % почв Пермского края кислые, на которых возможно получение урожаев зерновых не более 20 ц/га.

Негативные свойства кислых почв:

–высокая концентрация водорода, алюминия и марганца;

–недостаток подвижных форм азота, фосфора, калия и микроэлемен-

тов;

–низкая биологическая активность почвы;

–плохие агрохимические и физико-химические свойства;

–интенсивное развитие в почве вредных микроорганизмов и грибов;

–повышенная мобилизация вредных тяжѐлых металлов.

Растениям для нормального роста и развития кроме достаточного (оптимального) количества воздуха, тепла, воды, света и питательных веществ, необходима благоприятная реакция почвы. Только при благоприятной среде корневая система в полной мере обладает избирательной способностью, усваивает необходимые элементы питания для синтеза органических веществ. В процессе длительной эволюции различные растения по разному приспособились к кислотности почв, алюминию и марганцу. Однако большинство предпочитают слабокислую или близкую к нейтральной реакцию среды. В таблице 6.1 приведены оптимальные значения рН для культур, выращиваемых в Предуралье.

Таблица 6.1

Отношение сельскохозяйственных культур к реакции почвы (Анспок П.И., 1981)

Окончание таблицы 6.1

Различные растения отличаются разными интервалами реакции почвы, в которых они могут хорошо развиваться. Узким интервалом оптимальной реакции среды характеризуются лен, брюква, смородина, крыжовник, земляника, картофель. Эти культуры весьма чувствительны к повышенной кислотности и щелочности почвы.

Овес, озимая рожь, гречиха, просо, тимофеевка, редис, морковь, томаты, наоборот, могут развиваться в кислой и щелочной среде.

В кислой среде сильно страдает корневая система многих культурных растений, прежде всего, нарушается обмен веществ в них, замедляется поступление элементов в растение, корневая система ослизняется, плохо перезимовывают озимая рожь и клевер. Это явление обусловлено наличием в сильнокислых почвах больших количеств подвижных форм алюминия и марганца.

Длительными опытами Пермского НИИСХ установлена зависимость урожайности ячменя и озимой ржи от величины рН почвы (табл. 6.2).

119

Таблица 6.2

Влияние кислотности почв на урожайность зерновых культур, ц/га (Попова С.И., 1981)

Для озимой ржи оптимальное значение рН – 5,6-6,0, для ячменя – от 5,1 до 5,5, то есть ячмень развивается при слабокислой реакции среды. Снижение кислотности на 0,5 рН ведѐт к удвоению урожайности без удобрений и повышению эффективности минеральных удобрений.

Растения особенно чувствительны к кислой реакции в первый период роста в фазе всходов. В опытах Н.С. Авдонина (1965) с ячменѐм наблюдалась такая закономерность:

Аналогичная закономерность у клевера, люцерны, свѐклы, капусты. На развитие культур негативное влияние оказывают подвижный

алюминий и марганец. Все сельскохозяйственные растения по отношению

кподвижному алюминию Н.С. Авдонин (1965) подразделил на 4 группы:

–устойчивые к алюминию – овес, тимофеевка;

–среднеустойчивые – люпин, картофель, кукуруза, просо;

–с повышенной чувствительностью – лен, горох, фасоль, гречиха, ячмень, яровая пшеница;

–сильно чувствительные – свекла, клевер, люцерна, озимая рожь, озимая пшеница.

Согласно рекомендациям ВИУА (1992), по чувствительности к избытку в почве марганца выделяется три группы растений:

1 – очень чувствительные – озимая рожь и пшеница, сахарная, кормовая и столовая свекла, лен и люцерна;

2 – чувствительные – яровая пшеница, ячмень, горох, вика, все виды капуст, картофель, рапс, клевер луговой, брюква, морковь, турнепс, огурец, томат, лук и чеснок;

3 – относительно чувствительные – овес, тимофеевка, овсяница луго-

вая.

120