Кальций и магний в питании растений и при взаимодействии с почвой

В современных интенсивных технологиях выращивания полевых культур система удобрения предусматривает внесение не только NРК, но и всех необходимых для растения макро- и микроэлементов.

Внесение кальция вообще воспринималось лишь в контексте известкования с ориентировочной нормой внесения известковых материалов 3-7 т/га. Лишь несколько лет назад ученые и сельхозпроизводители настойчиво и убедительно заговорили о внесении кальция не столько как известнякового материала, а как элемента питания в значительно меньших нормах – 200-500 кг/га. Кроме того, предложены кальциевые удобрения (сульфат кальция), у которых доступность этого элемента в 200 раз выше, чем в известняковых материалах.

Что касается магния, то теоретически все знают о необходимости его внесения. Однако на практике в большинстве случаев преобладает листовое внесение, которое не может закрыть всей потребности растения в этом элементе. Кроме того, предложение магниевых (сложных) удобрений на рынке меньше, чем серных. В составе тукосмесей магний содержится в меньшем количестве, или же содержание его ниже по сравнению с серой. Поэтому именно этот, несколько недооцененный, элемент может стать ограничивающим фактором дальнейшего роста урожайности полевых культур.

 

Магний

Магний принадлежит к основным элементам питания.

Физиологическая роль магния связана с влиянием на активность многих ферментов. Он играет важную роль в процессе фотосинтеза – активирует фермент, который катализирует участие СО₂ в фотосинтезе. Принимает непосредственное участие в синтезе АТФ – носителя энергии в растениях. Вследствие использования энергии молекулы АТФ растение из углекислого газа и воды синтезирует глюкозу – первое звено сложной цепи фотосинтеза. Магний влияет на все процессы в клетках растений, где происходит передача химической энергии или ее накопление (фотосинтез, дыхание, гликолиз и др.). Он не только участвует в синтезе углеводов, но и обеспечивает их транспортировку в подземную часть растения, благодаря чему формируется хорошо развитая корневая система, а у озимых культур растет также содержание сахаров и повышается морозостойкость.

Также это важная составляющая хлорофилла, который содержит 15-20 % всего магния, который усваивается растением. Центральное место в молекуле хлорофилла принадлежит атому магния, с которым связаны различные химические группировки. Среднее содержание магния в растениях – 0, 5-1 %. Входит в состав фитина и других органических веществ.

Магний в виде ионов в клеточном соке поддерживает осмотический потенциал клеток. Он положительно влияет на усвоение фосфора и его перемещение по растению, процессы дыхания, преобразование минерального азота в белковые соединения. Активирует большинство ферментов, в первую очередь тех, которые обеспечивают белковый и углеводный обмены. Вместе с кальцием магний участвует в формировании пектиновых веществ стенок клеток. Усваивается магний только в форме ионов Mg2⁺. В основном магний вместе с фосфором накапливается в молодых органах растений и в семенах. В отличие от кальция, он более подвижен и может повторно использоваться растением. Из старых листьев он поступает в молодые, а после цветения происходит отток магния из листьев в семена – он концентрируется в зародыше. В семенах магния больше, а в листьях меньше, чем кальция. Недостаток магния резче сказывается на урожае семян, корней и клубней, чем соломы или ботвы.

Придефицитемагния в растениях ухудшается рост и продукционный процесс, замедляется синтез азотсодержащих соединений, снижается качество продукции, уменьшается содержание хлорофилла и устойчивость к болезням. Проявляется это в виде своеобразного междужилкового хлороза. Листья становятся пятнистыми (мраморность), бледными, желтоватыми. Это начинается с краев нижних листьев. У злаков появляются хлорозные полосатые пятна вдоль листовой пластинки. Магний в растении очень мобилен (реутилизируется), поэтому сначала эти признаки появляются на старых листьях. Позже между жилками на листке появляются бурые пятна, тогда как жилки остаются зелеными, в отличие от проявлений признаков дефицита серы. При сильном дефиците магния листья отмирают и опадают, растение может не плодоносить. Признаки недостатка магния чаще всего проявляются во второй половине вегетации.

Значительную потребность в магнии имеют зерновые культуры – особенно овес, озимая рожь. В значительных количествах в нем нуждается рапс. Магний способствует транспортировке сахаров осенью из листьев к корням, вследствие чего формируется мощная корневая система. Оптимальное питание этим макроэлементом способствует накоплению жиров и эфирных масел.

Чувствительны к его недостатку сахарная свекла, картофель и бобовые, кукуруза, просо, конопля, сорго. Много магния выносят из почвы сахарная свекла (60-70 кг/га), картофель (40-60), рапс, бобовые (20-40), меньше – зерновые (10-20 кг/га). Среди зерновых больше всего – овес.

У зерновых культур недостаток магния приводит к снижению урожайности, торможения синтеза белков, уменьшение их содержания и ухудшения качества.

На кукурузе недостаток магния проявляется при неблагоприятных грунтовых и климатических условиях, в случае разрушенной структуры почвы и негативно влияет на процессы цветения и опыления, что ограничивает завязывание кочанов и формирование зерна.

У озимого рапса магний повышает концентрацию питательных веществ в клеточном соке корневой шейки, а следовательно, напрямую влияет на морозостойкость. Поврежденные во время зимовки растения рапса быстро отрастают при подкормки сернокислым магнием. Наблюдается прямая корреляционная связь между оптимальным количеством магния в рапсе и содержанием масла и урожайностью этой культуры.

 

У сахарной свеклы причиной снижения урожая может быть недостаток магния, который тормозит накопление в корнеплодах сахарозы и повышает содержание растворимого азота. Внесение магниевых удобрений повышает содержание сахара в корнеплодах на 1 %.

Магний имеет большое значение в формировании урожая клубней картофеля. Он увеличивает количество клубней, усиливает синтез крахмала. Хорошее обеспечение магнием снижает негативное влияние избыточного питания азотом.

В почве магния в 5-10 раз меньше, чем кальция и серы. Особенно бедны магнием сильно оподзоленные кислые почвы легкого механического состава. Сплошные обследования почв показали, что магния (и кальция) не хватает для нормального роста и получения высоких урожаев даже в плодородных черноземах и темно-серых оподзоленных почвах.

Повышенное содержание магния характерно для глинистых почв. Песчаные почвы беднее на него, поскольку магний из них легко вымывается. Этот макроэлемент лучше усваивается растениями на нейтральных почвах. Дефицит магния усиливается при внесении калийных удобрений, поскольку магний и калий являются антагонистами. При увеличении содержания калия в почвенном растворе растение меньше впитывает магния.

Происходит интенсивное обеднение почвы магнием. Он достаточно подвижен и легко вымывается из почвы. Почвенные потери магния составляют ежегодно 20-40 кг/га, поэтому рекомендуется регулярно вносить его в почву. В отличие от калия, магний легко вымывается также и на тяжелых почвах.

Дефицит магния объясняется уменьшением объемов внесения органических удобрений, использованием высококонцентрированных минеральных удобрений. Ранее проблему обеспечения почв магнием в значительной степени решали известкованием, поскольку его содержат большинство известняковых удобрений. Тогда же и урожайность была меньше, а следовательно, и вынос из почвы был меньше, особенно с репродуктивными частями растений: семенами, зерном, корне- и клубнеплодами. Последние 25 лет известкование почв в стране практически не проводится, сегодня лишь единичные хозяйства применяют его, но в недостаточных объемах, что является одной из главных причин дефицита магния.

Часто растения имеют большую потребность в магнии, чем в фосфоре, который систематически вносили раньше и который трудно вымывается из почвы. Установлено, что между магнием, фосфором, азотом и калием существуют сложные взаимосвязи.

Магний особенно важен для усвоения NРК в больших количествах в случае выращивания по интенсивной технологии.

Поскольку он влияет на рост растений, то больше в нем нуждаются молодые растения, а следовательно, магний следует вносить в основное удобрение, а не только как листовую подкормку.

Магний лучше использовать для основного внесения в почву, перемешивая его со слоем 10-20 см. Этот элемент хорошо усваивается также через листья: в 14-15 раз быстрее, чем калий или фосфор. Ионы магния имеют меньший размер и легко проникают сквозь кутикулу. Этот макроэлемент в виде сернокислого магния вносят вместе с карбамидом и микроэлементами.

Часто недостаток магния связан с низким содержанием фосфора в растении. Даже если нет видимых признаков нехватки магния, все чаще наблюдается высокая эффективность удобрения этим элементом. Визуальные признаки дефицита проявляются при большой нехватке, но раньше их проявлений происходит снижение урожайности и качества продукции. Только с помощью химического анализа почвы можно установить «скрытый» недостаток магния. Дефицит этого элемента питания наступает, если содержание магния – менее 2 мг/100 г почвы, что соответствует средней степени обеспечения почв.

Кальций

Кальций нужен для нормального роста надземных органов и корней растений. Потребность в нем возникает уже в фазе прорастания. При сильном дефиците кальция, особенно когда в питательном растворе преобладают одновалентные катионы (H⁺, Na⁺, K⁺) или катионы Mg²⁺, нарушается физиологическое равновесие раствора. Корни останавливают рост, утолщаются, а корневые волоски разрушаются (стенки клеток слизнут, так как пектиновые вещества и липоиды при отсутствии кальция растворяются, содержание клеток вытекает, ткань превращается в осклизлую бесструктурную массу).

Кальций обеспечивает хорошее развитие корневой системы, способствуя формированию большего количества корневых волосков, с помощью которых из почвы в растения поступает основная масса воды и растворенных в ней питательных веществ. Кальций нужен растению постоянно, он накапливается в старых листьях и не может повторно использоваться, поэтому молодые листья покрываются светло-желтыми пятнами (хлороз) и погибают.

Роль кальция тесно связана с фотосинтезом, поскольку он улучшает синтез хлорофилла. Кальций активирует ферменты, усиливает обмен веществ, положительно влияет на процесс преобразования азотсодержащих соединений в растениях.

Важная роль принадлежит кальцию в создании клеточных оболочек, поддержании кислотно-щелочного равновесия (буферности) в растительных организмах. Он влияет на обмен углеводов и белков, обеспечивая лучшую их транспортировку, входит в состав пектиновых веществ и других органических соединений. Этот макроэлемент нейтрализует тяжелые металлы в почве, повышает вязкость цитоплазмы, способствуя лучшей жаростойкости растений.

В растениях кальций находится в форме солей пектиновой кислоты, сульфата, карбоната, фосфата и щавелевокислого кальция. Значительная часть кальция в растениях (от 20 до 65 %) растворимый в воде.

При наличии нитратов в почвенном растворе ускоряется проникновение кальция в растения, а при содержании аммиачного азота (NH₄⁺) – снижается вследствие антагонизма между катионами. Мешают поступлению кальция ионы водорода и другие катионы в случае их высокой концентрации в растворе.

Различные культуры имеют значительные различия по количеству потребления кальция. Больше всего кальция требуют капуста, люцерна, клевер. Эти культуры характеризуются очень высокой чувствительностью к повышенной кислотности почвы. Но потребность растений в кальции и уровень их способности воспринимать кислотность почвы не всегда совпадают. Например, зерновые культуры мало усваивают кальция, но рожь и овес хорошо выдерживают кислую реакцию почвы, а ячмень и пшеница – очень плохо. Картофель и люпин нечувствительны к высокой кислотности, но кальция потребляют очень много.

Потери этого макроэлемента происходят не столько вследствие вынесения с урожаем (в семенах кальция меньше, чем магния, и он возвращается в почву с листьями и стеблями растений), сколько в результате выщелачивания. При внесении физиологически кислых минеральных удобрений в условиях влажного климата потери кальция могут представлять 0, 6-2 ц/га и более.

Дефицит кальция влечет за собой:

1. П отерю гумуса, в результате чего ухудшаются физические, физико-химические, биологические свойства почв, а именно:

- увеличивается ее удельная плотность;

- ухудшается структура, буферность;

- увеличивается кислотность;

- уменьшаются обеспечения элементами минерального питания и степень насыщения

основами;

- снижается интенсивность биологических процессов, замедляется разложение

растительных остатков.

2. Ухудшается устойчивость против грибных болезней.

3. Уменьшается эффективность минеральных удобрений на 30-50 % в зависимости от уровня кислотности почвы.

4. Снижается урожайность культуры.

Симптомы дефицита кальция

Характерно скручивание листьев по краям и повреждения почек.

Буреют жилки на листьях, так как проводящие пучки забиваются бурыми продуктами распада клетчатки.

Задерживается рост листьев, на них появляются светло-желтые пятна (хлоротичнисть), после чего молодые листья отмирают.

Старые листья остаются нормальными, кальций не реутилизируется (не поддается повторному использованию), он почти не двигается с нижней части растения к точке роста.

 

Известкование кислых почв

По требовательности к кислотности почвы культуры разделяют на 5 групп:

- чувствительные к кислотности, хорошо растут при нейтральной или слабощелочной реакции – рН 7-8 люцерна, сахарная свекла, капуста, горчица и др;

- требуют слабощелочной и близкой к нейтральной реакции, лучше растут при рН 6-7 пшеница, кукуруза, ячмень, рапс, горох, соя, фасоль, подсолнечник и др;

- выдерживают умеренную кислотность, лучше растут при рН 5, 5-6 рожь, овес, просо, гречка, морковь и тому подобное;

- легко переносят умеренную кислотность, хорошо растут при рН 5-6 картофель, лен, табак, томаты и др;

- малочувствительны к повышенной кислотности, лучше растут при рН 4, 5-5 люпин,

Исследованиями известкования и его влияния на плодородие почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур занимались российские ученые И.А. Стебут, Д.И. Менделеев, А.Н. Энгельгардт, П.А. Костычев, Д.Н. Прянишников, П.С. Коссович, К.К. Гедройц, О.К. Кедров-Зихман и др.

В научную основу теории и практики известкования легло учение о почвенном поглощающем комплексе, разработанную К.К. Гедройцем. Согласно положению учения, многие агрономические свойства почвы зависят от степени насыщенности почвенного поглощающего комплекса кальцием.

Известкование, как прием улучшения свойств почвы, известен давно, однако его применение для повышения урожаев культур стало проводиться только с прошлого столетия. По экономической эффективности и ресурсообеспеченности известкованию нет альтернативы.

Известкование почв – прием химической мелиорации, заключающийся во внесении в почву карбоната, оксида или гидроксида кальция и/или магния для нейтрализации избыточной кислотности.

Поддерживающее известкование слабокислых почв показывает экономическую эффективность. При увеличении доз извести с 2, 1 до 6, 3 т/га окупаемость одного рубля затрат по севообороту в среднем за 11 лет составила 3, 6-3, 9 руб.

Экономическая эффективность в конкретных производственных условиях может сильно зависит от рыночных условий, экономических возможностей предприятия, окупаемости при известковании под отдельными культурами.

Согласно обобщенным ВИУА данным 2300 опытов под отдельными культурами и в агроценозах, эффективность известкования возрастает с ростом кислотности почв, а также на почвах с одинаковой кислотностью при росте доз извести.

Известкование способствует улучшению качества продукции: повышается содержание сахаров в корнеплодах, жира и белка в семенах, каротина и аскорбиновой кислоты в овощах и травах, улучшаются посевные качества семян.

Известкование кислых почв является способом снижения поступления радионуклидов в растения. Согласно данным белорусских ученых внесение извести в дозах, эквивалентных гидролитической кислотности, уменьшает содержание стронция-90 и цезия-137 в продукции в 1, 5-2 раза, в отдельных случаях – в 3 раза. Дозы известковых удобрений на таких почвах зависят от уровня загрязнения радионуклидами.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: