Агрохимия и плодородие почвы

Агрохимия и плодородие почвы

 

Методы агрохимических исследований - вегетационный метод, полевые опыты.

Плодородие почвы – это ее способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Высокое плодородие почвы обеспечивает оптимальное питание растений, формирование высокого урожая и полноценной по качеству продукции для питания человека и кормов для животных.

 

В почве выделяются 3 фазы: твердая, жидкая (почвенный раствор) и газообразная (почвенный воздух).

Почвенный воздух. Характеризуется повышенным содержанием СО2. Постоянный газообмен между почвой и атмосферой приводит к обогащению надземного слоя воздуха углекислотой и улучшает воздушное питание растений. Избыточное содержание СО2 в почвенном воздухе приводит к подкислению почвенного раствора, что в свою очередь приводит к усилению растворения минеральных соединений почвы (фосфаты, карбонаты и др.), то есть возрастает доступность питательных соединений.

Избыток СО2 приводит к ухудшению дыхания роста корневой системы, а следовательно и растения в целом.

Почвенный раствор. Вода с растворенными в ней веществами (солями, кислотами, основаниями), газами и содержащимися в ней микроорганизмами называется почвенным раствором. Это самая динамичная и активная часть почвы. Содержание в нем катионов и анионов определяется, в первую очередь, типом почвы.

Для питания растений особенно важно содержание и соотношение в растворе Ca, Mg, K, NH4, NO3, SO4, H2PO4 ионов.

Концентрация солей в почвенном растворе зависит от типа почвы. Обычно она составляет сотые доли процента (около 0, 05%). При концентрации солей в почвенном растворе более 0, 2%, они оказывают вредное влияние на растение. На засоленных почвах концентрация солей может достигать нескольких процентов.

Изучение свойств и состава почвенных растворов, а также физиологических особенностей растений позволило разработать метод гидропоники. Этот метод широко используется в практике мирового сельского хозяйства.

Твердая фаза почвы  состоит из минеральной части (90-99% массы твердой фазы) и органической.

Органическое вещество почвы – это совокупность всех органических веществ, находящихся в форме гумуса и остатков животных и растений. Содержание гумуса в почве – важный показатель ее потенциального плодородия, активности в ней всех биологических процессов. На долю гумуса приходится 85-90% от общего количества органического вещества почвы.

• Количество гумуса в пахотных почвах зависит от типа почвы, природно-климатических условий, специализации севооборота, характера и интенсивности земледелия.

• При рациональном применении органических и минеральных удобрений в севооборотах с многолетними бобово-злаковыми травами содержание гумуса в почве возрастает, а качество его улучшается.

• Если удобрения не применяются, содержание гумуса снижается, что подтвердили исследования во всех зонах нашей страны.

 

Роль гумуса в питании растений и баланс гумуса

1. Гумус – источник элементов питания для растений. В нем содержится 98-99% азота, 30-40% фосфора, 90% серы от общего содержания их в почве.

2. Гумусовые кислоты совместно с неспецифическими органическими и минеральными кислотами разрушают почвенные силикаты и алюмосиликаты, растворяют карбонаты кальция и магния, фосфаты, делая их доступными для растений.

3. Гумусовые кислоты в высокодисперсном состоянии могут выступать в микроколичествах как стимуляторы роста растений.

4. Органические вещества почвы – источник пищи микроорганизмов. При отмирании микроорганизмов происходит высвобождение доступных для растений форм питательных элементов.

5. Органическое вещество почвы участвует в адсорбционных процессах в почве, повышая ее поглотительную способность и буферность, улучшает физические свойства почв (влагоемкость, водо- и воздухопроницаемость, тепловой режим.

 

Причины потерь гумуса пахотными почвами

1. Уменьшение количества растительных остатков, поступающих в почву, при смене естественного агроценоза агроценозом.

2. Усиление минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки и повышения степени аэрации почв.

3. Деградация гумуса из-за применения физиологически кислых удобрений и активации микрофлоры из-за вносимых удобрений.

4. Усиление минерализации из-за осушительных мероприятий и орошения.

5. Водная и ветровая эрозия почв.

Определение расходов гумуса пахотного горизонта почвы сводится к определению азота, израсходованного культурой. Если принять среднее содержание азота в гумусе за 5%, то при выносе 100 кг этого элемента с урожаем растений почва потеряет 2000 кг/га гумуса.

 

Баланс гумуса

Для определения баланса гумуса необходимо также знать коэффициент гумификации. Коэффициент гумификации представляет собой долю углерода органических остатков, включающегося в состав гумусных веществ почвы. Коэффициент гумификации для корневых и пожнивных остатков зерновых и многолетних трав приравнивается к коэффициенту гумификации подстилочного навоза, а для пропашных он в 2 раза меньше. Для навоза коэффициент гумификации составляет 20-25% при содержании сухого вещества 25-50%.

 

Ожидаемый запас гумуса в почве за звено севооборота рассчитывается по формуле:

St = ( So + KrAt)(1- Km),

где St – запасы гумуса через t лет (т/га), So – исходные запасы гумуса (т/га), Kr – коэффициент гумификации пожнивных остатков в долях единицы, A – количество поступающих в почву свежих органических веществ, т/га, t – время (годы), Km –коэффициент минерализации гумуса.

 

Свойства, определяющие плодородие.

Эффективное плодородие - 45-60 ц зерновых с 1 га или 65-75 кормовых единиц

1. Состояние ППК и кислотность, рНсол.=6, 0-6, 5, сумма поглощенных оснований – 7-12 ммоль, степень насыщенности основаниями -80-90%, подвижный Аl - отсутствует

2. Гумус в пахотном горизонте: содержание 2, 5-3%, запас – 75-85 т/га, валовой N – 3-4 т/га, соотношение Сгк: Сфк =1, 1-1, 2.

3. Водно-воздушный режим: Плотность -1, 1-1, 2 г/см³, порозность 50-55%, воздухоемкость 25-30%, запас продуктивной влаги к началу вегетации в слое 0-50 см -150-180 см.

4. Характеристика пахотного горизонта: Мощность 25-30 см, хорошо выраженная мелко-комковатая структура, содержание водопрочных агрегатов размером 0, 25 мм -70-80%, подзолистый горизонт отсутствует.

5. Содержание доступного азота -3-4 мг/100 г или 100-120 кг/га, из них за вегетацию растения потребляют 50-60%

6. Содержание подвижного Р 25-30 мг/100 г или 600-700 кг/га, из них на вегетацию растение потребляет 7-9% (50-60 кг/га).

7. Содержание обменного К 20-22 мг/100 г или 500-550 кг/га, из них 40-50% потребляется растениями на вегетацию.

8. Микроэлементы, мг/кг:

МЕДЬ -3-4,

КОБАЛЬТ – 0, 8-1, 2,

МОЛИБДЕН – 0, 2-0, 4,

БОР – 0, 2-0, 6

ЦИНК – 5-7

 

 

Факторы, поддерживающие плодородие

 

1. Известкование

2. Восполнение органического в-ва

3. Сохранение oптимального баланса NPK

 

 

Питание растений

ТИПЫ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ

Питание растений – один из важнейших факторов их жизни. В процессе питания происходит обмен веществ между растениями и окружающей средой.

Неорганические вещества почвы, атмосферы и воды поступают в растение, где используются в синтезе сложных органических соединений, а ряд веществ выводится из растительного организма в окружающую среду.

Вся жизнь на Земле обусловлена созидательной работой высших и низших растений. Зеленые растения земного шара ежегодно образуют в пересчете на глюкозу до
400 млрд т свежих органических веществ, в том числе 115 млрд т на суше. При этом связывается до 170 млрд т СО₂ и разлагается при фотолизе в растениях 130 млрд т воды с выделением 115 млрд т свободного кислорода. Для синтеза органических веществ на земле растения используют до 2 млрд т азота и 6 млрд т зольных элементов.

Существует автотрофный и симбиотрофный (микотрофный и бактериотрофный) типы питания растений.

У большинства растений преобладает автотрофный тип питания (греч. «троф» – «пища»), т.е. самостоятельное обеспечение азотом и неорганическими элементами почвы и углекислым газом, из которых синтезируются органические вещества самого растения. Кроме зеленых фотосинтезирующих растений к автотрофным организмам относятся некоторые бактерии, осуществляющие углеродное питание путем фотосинтеза или хемосинтеза.

Симбиотрофное питание предполагает участие в минеральном питании растений бактерий ( бактериотрофное питание) или грибов ( микотрофное питание).

При симбиотрофном типе питания наблюдается взаимное использование продуктов обмена веществ для питания. Границы симбиоза не всегда определены, поэтому часто трудно определить пользу, приносимую одним организмом другому.

При симбиозе высшего растения с грибами микориза гриба обеспечивает высшее растение водой и растворенными в ней минеральными солями и другими веществами, грибы же используют углеводы и ряд органических соединений, синтезируемых высшим растением. Биологическое значение микоризы заключается также и в увеличении поглощающей поверхности корней высшего растения за счет развития мицелия гриба. В последние годы открыты микоризные грибы, улучшающие питание высших растений фосфором, особенно на почвах с низким содержанием доступных форм этого элемента.

Наиболее наглядным примером бактериотрофного типа питания растений является симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. При создании условий, обеспечивающих эффективный симбиоз, величина биологической фиксации азота достигает несколько сотен килограммов на 1 га в год.

Ежегодно в почву в результате симбиотической фиксации поступает до 40× 10⁶ т азота.

 

Фотосинтез

Через листья осуществляется углеродное питание растений (фотосинтез), т.е. происходит ассимиляция зелеными листьями углекислого газа из атмосферы с помощью солнечной энергии. Поэтому фотосинтез называют еще воздушным питанием растений.

6СО₂ + 6Н₂О + 674 ккал ®С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Солнечная энергия, поглощаемая в процессе фотосинтеза, расходуется на разложение воды на кислород и водород. Освободившийся кислород частично используется на дыхание растений, а большая часть его выделяется в атмосферу. Что касается водорода, то он дает, по-видимому, начало еще не изученным веществам, которые активно присоединяют углекислый газ без предварительного разложения его на углерод и кислород.

Образовавшиеся в процессе фотосинтеза простые сахара представляют исходный материал для синтеза сложных углеводов: сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁, крахмала (C₆H₁₀O₅)n, клетчатки (C₆H₁₀O₅)n, а также белков, жиров, органических кислот и др. Прямыми продуктами фотосинтеза могут быть не только углеводы, но и некоторые органические вещества, в частности белки. Образование углеводов и белков происходит в хлоропластах.

Направленность действия фотосинтетического аппарата зависит от видовых особенностей растения, возраста листьев и всего растения, интенсивности и качества света (красный свет – углеводы, синий – белки), уровня азотного питания и др.

Существуют два пути синтеза белка: не зависящий от света (связано со сложными процессами вторичного превращения углеводов) и фотосинтетический (протекает только на свету в хлоропластах и не связан с превращением углеводов).

Поглощение света хлорофиллом а – наиболее активно при длине волны 400-500 нм и 650-700 нм (синяя и красно-оранжева я части спектра).

Образование органических веществ в процессе фотосинтеза происходит с поглощением большого количества солнечной энергии. Однако лишь небольшая ее часть (2–4%), попадающая на поверхность вегетирующих растений, используется ими на синтез органических веществ. Остальная часть солнечной энергии используется на транспирацию, а также, отражаясь, бесследно теряется в атмосфере. За период вегетации растение испаряет воды в 300–500 раз больше, чем вес его сухого урожая.

Растение испаряет воду для охлаждения. Процесс испарения связан с большой затратой тепла. На испарение листьями расходуется не менее 25, а в южных районах до 70–95% энергии солнечных лучей, попадающих на растение. Это приблизи-тельно в 10–45 раз больше, чем запасается в урожае растений.

 

Транспирация и ф/с

 

Образование АТФ при фотофосфорелировании

Макроэргические фосфатные связи и макроэргические соединения можно разделить на две основные группы:

1) глицерофосфат, 3-фосфоглицериновая кислота, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-6-фосфат и некоторые другие соединения (у соединений этой группы величина свободной энергии гидролиза фосфатной связи колеблется от 0, 8 до 3, 0 ккал на 1 М);

2) аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), аденозиндифосфорная кислота (АДФ), 1, 3-дифосфоглицериновая кислота, фосфоэнолпиро-виноградная кислота и некоторые другие вещества (у соединений этой группы величина свободной энергии гидролиза фосфатной связи колеблется в пределах от 6 до 16 ккал на 1 М).

Растение может усваивать через лист:

Серу в форме SO3

Азот мочевины СО(NH2)2

Микроэлементы

Тяжелые металлы

Галогены

Органические соединения

 

Корневая система растений

При прорастании зерновки трогается в рост главный зароды-шевый корень, затем появляются несколько новых зародышевых корешков. После начала кущения от стебля у основания листьев образуются узловые, или, как их еще называют, придаточные, корни, которые формируют вторичную корневую систему, выполняющую ту же функцию, что и зародышевые корни. Каждый корень имеет три основные зоны:

1) зону роста и растяжения длиной 1, 5 мм – именно за счет деления клеток этой верхушечной меристемы происходит рост корня;

2) зону корневых волосков, или всасывания, характеризу-ющуюся наличием особых выростов – корневых волосков длиной до 1 мм, а длина самой этой зоны 1–2 см;

3) зону боковых корней.

В полевых условиях выращивания основное значение в питании растений принадлежит зоне корневых волосков, так на-зываемой поглощающей зоне.

От корня к листьям движется восходящий, или транспирационный, ток водных растворов солей. Ассимиляционный, нисходящий, ток органических веществ направляется от листьев к корням.

Восходящий ток осуществляется почти исключительно по трахеальным элементам ксилемы, а нисходящий – по сотовидным элементам флоэмы.

Скорость передвижения продуктов фотосинтеза из листьев в корни 40–100 см/ч. Еще быстрее поступают через корневую систему растений элементы питания, в том числе и внесенные в почву удобрения.

Например, при погружении ячменя корнями в раствор, содержащий меченый фосфор 32Р, его находили в листьях через 5 мин. Из корешков четырнадцатидневной кукурузы он поступал в листья через 2 мин.

Скорость поглощения питательных веществ существенно изменяется с возрастом корня. Так, по мере старения растений кукурузы (с 20 до 80 дней) скорость поглощения N, Р, K, Са и Mg уменьшается в десятки раз и более.

 

Синтетическая функция корней

Корни являются не только органами поглощения минеральных элементов и воды. Они обладают синтетической способностью. В них образуются многие органические соединения: белки, аминокислоты, амиды, алкалоиды, фитогормоны.

 

Питание растений

 

Питательные элементы

В состав растения входят почти все элементы периодической системы Д.И. Менделеева. Однако физиолого-биохимическая роль некоторых из них еще недостаточно изучена.

В наибольшем количестве растения поглощают азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу.

Эти элементы называют макроэлементами. Их содержание в растениях исчисляется целыми процентами или десятыми долями их.

При сжигании органического вещества все элементы, кроме азота, остаются в золе, поэтому их часто называют зольными элементами.

Растениям необходимы также элементы, потребляемые ими в небольших количествах, но играющие важную роль в различных процессах обмена веществ. Их называют микроэлементами. Это железо, бор, цинк, марганец, медь, молибден, кобальт, йод и др.

Их содержание их в растении исчисляется сотыми и тысячными долями процента.

 

Макроэлементы – S, N; P, K, Ca, Mg (зольные эл-ты).

Микроэлементы – B, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, I.

 

Антагонизм ионов

Катионы антагонисты: H⁺, K⁺, NH⁴⁺, Ca²⁺, Mg ²⁺

Анионы антагонисты: Cl^-, NO₃^-, HCO₃^-, SO₄^2-, H₂PO₄^-

Периоды в питании растений

Первый период – критический. Он совпадает с начальными фазами роста растений. В этот период растения особо чувствительны как к недостатку, так и к избытку питательных веществ.

Второй период - периода максимального потребления питательных веществ. Он характерен для более поздних фаз развития и определяется биологическими особенностями растений.

 

Динамика накопления питательных элементов в растениях, % от максимума

Срок и фаза роста	Озимая пшеница			Ячмень			Овес
	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О	N	Р2О5	К2О
Осень и ранняя весна	47	30	43	–	–	–	–	–	–
Начало колошения	69	65	68	71	56	73	51	36	54
Цветение	90	93	95	96	74	100	82	71	100
Полная спелость	100	100	82	100	100	64	100	100	83

 

Тепловой режим

Корни растения не могут развиваться и усваивать пищу при низкой температуре. Весной, на холодных почвах растения медленно развиваются не из-за недостатка пищи и воды, а потому, что корневая система не способна поглотить воду и питательные ионы в холодной среде.

Отрицательное влияние на поступление питательных веществ в растения оказывает и чрезмерно высокая температура. Для поступления азота и фосфора в растения оптимальная температура почвы – 15-20°С.

 

Световой режим

Важным фактором, влияющим на питание растений, является свет. Поглощение питательных веществ корневой системой растения и использование их в синтетических процессах на свету происходят активнее, чем в темноте. При плохом же освещении процесс фотосинтеза протекает слабее, затормаживается поступление ассимилятов в корневую систему, а следовательно, ослабляется поступление питательных элементов в растение.

Загущение посевов приводит к снижению величины урожая.

Поздняя уборка покровной культуры ухудшает условия перезимовки клевера.

Многоярусная посадка многолетних декоративных растений усиливает риск плохой перезимовки.

 

Питание растений АЗОТОМ

 

Азот входит в состав: белков, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов.

Доступные растениям азотистые соединения образуются главным образом из органического вещества почвы в результате его разложения.

Количество органического вещества зависит от вида угодья.

Большие запасы азота в органическом веществе находятся в почве под лугами и сенокосами; при распашке же происходит интенсивная их минерализация.

Главный источник азота в почве – перегной (гумус), но он непосредственно не используется на питание растений, так как азот в нем находится в недоступной форме.

В гумусе содержится около 5% азота.

Только 1-3% от общего запаса азота почвы находится в минеральной, доступной для растений форме.

 

Параметры гумусного состояния почв - …

 

 

Цикл азота

 

	Азот атмосферы
Атмосферные выпадения		Азот урожая		Минеральные азотные удобрения
			Газообр. потери
Орг. удобрения
		Азот раст. остатков			Эрозионные процессы
Биологическая фиксация				Денитрификация
	Азот орг. в-ва		NO3
		NH3		Вымывание

Глобальный цикл азота

В атм. 4∙ 10¹⁵ м³ азота

10% - электрическая фиксация

30% - пром. фиксация

60% - биологическая фиксация

 

[Цикл азот при

участии растений]

 

 

Несимбтотические азотфиксаторы – цианобактерии, носток, Gunnera sp.

N₂ + 16AT-P + 8e^- + 8H⁺ ® 2NH₃ + 16AD-P + 16P + H₂

 

[Схема азотфиксации]

 

 

Нитрагин

Для повышения продуктивности симбиотической азотфиксации используют нитрагин – препарат, содержащий специально отселекционированные высокоактивные штаммы клубеньковых бактерий. Необходимость инокуляции бобовых растений нитрагином объясняется следующими причинами. Бобовые культуры, впервые вводимые в той или иной зоне, вследствие узкой специфичности бактерий к растению-хозяину оказываются лишенными своего симбионта и не могут быть накопителями азота из атмосферы, а полностью переходят на питание азотом за счет почвы и удобрений.

Целесообразность применения нитрагина вызвана еще и тем, что наряду с активными штаммами Rhizobium в почвах довольно широко распространены неактивные и малоактивные клубеньковые бактерии, которые не могут обеспечить бобовые растения биологическим азотом. Неактивные и малоактивные штаммы клубеньковых бактерий составляют 1/3 и больше. Поэтому применение нитрагина, содержащего высокие титры активных селекционных штаммов клубеньковых бактерий, – один из главных приемов повышения не только урожайности бобовых культур, но и уровня накопления общего и биологически связанного азота в растениях и почве.

Препарат клубеньковых бактерий производят главным образом на стерильном торфе, в 1 г которого содержится в среднем 3–4 млрд бактерий. На почвах, где долгое время возделываются основные бобовые культуры, применение нитрагина дает следующие прибавки урожая: зерна сои – 2–4 ц/га, гороха и люпина – 1–2, зеленой массы бобовых культур – 80–100, сена клевера и люцерны – 50 ц/га. Использование этого приема существенно увеличивает и содержание белка в урожае бобовых культур.

Недостаток Co, Mo, Р приводит к ухудшению азотфиксации.

Азотный обмен в растениях

Растение лучше растет и развивается, когда обе неорганические формы азота (NH₄⁺, NO₃⁺) присутствуют в почве. Использование какой-либо одной формы – аммония или нитрата неблагоприятно влияет на соотношение катионов и анионов в клетке, а также на клеточный рН.

Сложная система транспорта, присоединения и распределения контролирует потребление азота.

Поступление ионов в растение – перенос через белковые каналы в ЦПМ.

Система, отвечающая за потребление нитратов растением, состоит из 2-х подсистем – системы с низким сродством к аниону (так называемый анионный канал) и проводящей системы с высоким сродством к аниону. Последняя регулируется клеточной АТФ и зависит от электрохимического градиента протона водорода.

 

Аминирование кетокислот

 

COOH-CO-CH₂-COOH (+NH₃, -H₂0) ® COOH-C=NH-CH₂-COOH (+Н₂) ® COOH-CHNH₂-CH₂-COOH

 Щавелевоуксусная к-та                            Иминощавелевоуксусная к-та            Аспарагиновая к-та

 

Переаминирование

 

              COOH-CH₂-CHNH₂-COOH + CH₃-CO-COOH (+аминотрансфераза) ®

                  Аспарагиновая к-та             Пировиноградная к-та

              CH₃-CHNH₂-COOH + CООH-CH₂-CO-COOH

                     Аланин                     Щавелевоуксусная к-та

 

              2CH₃-CO-COOH + СО(NH₂)₂ ® CH₃-CHNH₂-COOH

                Пировиноградная Мочевина    Аланин

Аминокислоты

В настоящее время известно около 90 аминокислот, 70 из них находятся в растениях в свободном состоянии и не входят в состав белков, а 20 аминокислот принимают участие в образовании белковой молекулы.

В растениях происходит не только синтез белков, но и их распад через аминокислоты до аммиака. 

 

Азотный обмен в растениях

В молодых растениях, а также в молодых органах преобладает синтез белков, а распад их незначителен. По мере старения растений и их органов, распад белков преобладает над синтезом. В этом случае, наблюдается образование аммиака, однако в растениях он, как правило, не накапливается, а, по мере появления, присоединяется к аспарагиновой и глютаминовой кислотам, образуя соответственно аспарагин или глютамин.

Если же органических кислот нет, например при отсутствии фотосинтеза, то тормозится и образование аминокислот, и связывание ими аммиака. В этих случаях аммиак может накапливаться в количествах, вызывающих отравление растений.

Эти сложнейшие превращения азотистых веществ в растениях одним из первых экспериментально определил Д.Н. Прянишников: ...«аммиак есть альфа и омега азотистого обмена веществ в растениях», т.е. с аммиака начинается и им заканчивается обмен азотистых веществ в любых растениях. Это положение имеет важное теоретическое и практическое значение.

Методом меченых атомов было показано, что процесс синтеза аминокислот за счет аммиачного азота происходит довольно быстро: в течение 15–20 мин после введения (NH₄)₂SO₄, меченного ¹⁵N, в корнях растений находят аминокислоты с ¹⁵N.

Нитраты могут накапливаться в растениях. Переход нитратов в аммиак совершается по мере использования его на синтез аминокислот. Нет синтеза – нет и образования аммиака из нитратов. Нитраты – лучшая форма питания растений в молодом возрасте, когда фотосинтетическая активность невелика и не образуются в достаточном количестве углеводы и органические кислоты.

Для культур, в которых содержится достаточное количество углеводов (например, клубни картофеля), аммиачные и нитратные формы азота в начале роста растений практически равноценны. Для культур, в семенах которых углеводов содержится мало (например, сахарная свекла, лен, злаковые травы и хлебные злаки), нитратные формы азота имеют преимущество перед аммиачными. Источники азота по-разному влияют на направленность физиолого-биохимических процессов в растениях. При аммиачном питании увеличивается восстановительная способность растительной клетки, что приводит к образованию восстановленных органических соединений (масла, жиры). При нитратном источнике азота преобладает окислительная способность клеточного сока, ведущая к усилению процессов образования органических кислот. Для нитратного питания важно обеспечить растение фосфором и молибденом. Недостаток молибдена задерживает восстановление нитратного азота до аммиака, что приводит к накоплению нитратов в растениях в свободном состоянии.

Питание растений ФОСФОРОМ

 

Ротамстедская опытная станция (Англия) - Sir John Bennet Lawes (1814-1900). В 1842 г. Дж. Лооз получил патент на производство суперфосфата. В год перерабатывали 40 тыс. тонн костей, но этого не хватало, начали исп. фосфориты. В это время на базе бурого угля начинается производство удобрений, в т.ч. калийные.

Первый опыт с суперфосфатом – 1843 г., бессменно выращивали пшеницу (+NPK) и изучали н влияние на нее этих эл-тов.

 

Глобальный цикл фосфора

[схема]

 

Цикл фосфора в агроценозе

 

                            Орг. удобрения (0-40 кг/га)        Фосфорные удоб. (0-1000 кг/га)

 

Вынос с урожаем (5-40) О.В. почвы (15-600) + Фосфор мин. части почвы (80-2000)

                 

        Поглощ. растениями (5-50)                              смыв

                            

                                           В-раств. Р (5-120)

                                                                               Вымывание и эрозия (0-260)

 

Питание растений КАЛИЕМ

 

Минеральные удобрения делают из руд – сильвинита. Месторождения – Пермская обл., Соликамск. Также есть месторождения сульфатов и хлоридов. Нитраты – искусственные.

 

Цикл калия

                      Урожай          Пожнивные остатки      Орг. удобрения

Мин. удобрения

 

                   Поглощение растениями                        Эрозия

      

               ПР (К⁺)    К минералов     Обменный К

Вымвание                                 Фиксированный К

 

Фиксация калия почвой

Наиболее интенсивно калий фиксируется в солонцах. Черноземы фиксируют калий лучше, чем дерново-подзолистые почвы.

Применение навоза и известкование кислых почв ­ закрепление калия в необменной форме.

Внесение калийных удобрений снижает фиксацию калия почвой, так как фиксирующая способность почвы не беспредельна. Из всех катионов, имеющих значение в питании растений, фиксируются аммоний и калий.

Фиксация одного из этих элементов предотвращает и даже исключает фиксацию другого.

Фиксация калия почвой резко снижает коэффициент использования его из вносимых удобрений. Например, на маршевых (наносных) почвах Голландии фиксируется 21–59% вносимого на протяжении многих лет калия. В Канаде вследствие фиксации калия почвой растения использовали лишь 25–48% этого элемента, вносимого с минеральными удобрениями.

 

Поступление К в растения – через ЦПМ, задействовано ~20 белков. K: Na = 1: 1 у живых орг., у растений – в основном К.

 

Роль калия в растении

Принимает активное участие в фотосинтезе: поддерживает тургор устьица; влияет на отток сахаров. Принимает активное участие в синтезе белка; активирует ферменты, деятельность АТФ, осуществляет приток ассимилянтов. Активирует процессы дыхания, а следовательно и образование АТФ. Обеспечивает транспорт воды, питательных элементов и ассимилянтов (глюкозы, фруктозы, сахаров) в растении.

 

К не входит в состав орг. в-в. Он адсорбируется почвенными коллоидами. В его присутствии дольше живут белки.

 

Питание растений КАЛЬЦИЕМ

 

Цикл кальция

 

Атм. осадки                                         Отчуждение

 

                        Растения

Орг. в-во                                                Известь, доломит, орг. и мин. удобр.

 

Почв. минералы     ПР       Са, Mg, ППК

                        

                       Вымывание                Эрозия

 

Если вносить только СаСО₃, а не доломитовую муку, будет недостаток магния.

При внесении 60 т/га навоза вносится 1 т/га Са. Са присутствует и в фосфоритной муке. Использование дификата – отхода сахарной промышленности, содерж. Са, ­ оструктуренность П.

Вымыванию Са способствуют – использование физ. кислых удобрений (NH₄)₂SO₄, хлориды, азотные и калийные удобрения. С ­ урожая ­ кол-во отчужденного Са. Смыв.

 

Роль Са в растениях

- Растения потребляют кальций только корневой системой в форме Са²⁺.

- В органах растений содержание Са колеблется от 0, 2 до 1, 5%.

- Основная доля Са - в вакуолях (до 70%), в ЦП концентрация Са на 3-4 порядка ниже.

- Кальций участвует во второй сигнальной системе растений – через образование цитокеназ. Его участие в этих системах обеспечивает устойчивость растений к всевозможным стрессам (низкие и высокие температуры, высокие концентрации солей в растворе).

- Кальций играет важную роль в увеличении резистентности растительной клетки к проникновению в нее Pythium, Sclerotium, Botrytis и Fusarium. Считется, что эта особенная функция Са также связана с участием его во вторичной сигнальной системе.

- В растительной клетке кальций входит в состав мембран и отвечает за их проницаемость (совместно с К⁺ и Na⁺).

- Участвует в процессах деления и роста клетки.

- Увеличивает потребление клетками корня К⁺ и NO^3-

 

Кальций в растениях

Кальция больше содержится в вегетативных частях растений. Так, в клубнях картофеля содержится около 7% этого катиона, а в листьях и стеблях – 93%; в семенах кукурузы содержится 3, 4% кальция, а в других частях растений – 96, 6%.

Большая часть кальция в отличие от других питательных веществ не отчуждается с с/х продукцией, а возвращается на поля.

 

Вынос Са с урожаем

Зерновые культуры при урожае 20 ц/га выносят около 20 кг СаО с 1 га,

клевер при урожае 60 ц/га – около 140,

подсолнечник при урожае семян 13 ц/га – 135,

капуста при урожае 500 ц/га – до 300,

горох, вика, фасоль с урожаем 20–30 ц/га зерна – 40–60,

картофель и сахарная свекла с рожаем 200–300 ц/га корне- и клубнеплодов – 60–120 кг с 1 га.

 

Дефицит Са.

Недостаток кальция прежде всего сказывается на развитии корневой системы. При остром дефиците Са перестают образовываться корневые волоски, корень ослизняется и загнивает.

При резком его недостатке появляется хлоротичность листьев, отмирает верхушечная почка и прекращается рост стебля. 

Появляется желтый не сухой ободок по краю листа.

Яблоки – мягкая дряблая мякоть.

Огурцы – бороздка с 2-х сторон и ломкие, закручивающиеся внутрь верхушки листьев.

Крестоцветные – закручивание листьев.

Томат – пожелтение листьев.

Злаковые – последний лист и колос не выпускаются.

Плодовые - ¯ устойчивость. Картофель – парша (грибок).

Неправильная загнутая форма перца.

 

 

Питание растений МАГНИЕМ

 

Роль магния в растениях

Растения потребляют Mg из почвенного раствора в виде иона Mg²⁺.

Ca²⁺, K⁺, NH₄⁺, H⁺ - подавляют поступление Mg²⁺ в растения.

От 15 до 30% Mg в растениях сосредоточено в хлорофилле.

Больше его в семенах и молодых растущих частях растений.

В зерне он локализуется в зародыше.

Сод-ся в хлорофилле (а – СН₃, b – COOH), фитине (в нем запасаются для ф/с Р, СА, Mg).

Mg в растениях

При высоких урожаях сельскохозяйственными культурами выносится 10–70 кг MgO с 1 га.

Наибольшее количество магния поглощают: картофель, сахарная и кормовая свекла, табак, зернобобовые и бобовые травы.

Достаточно чувствительны к недостатку этого элемента конопля, просо, сорго, кукуруза.

Самый характерный признак недостатка магния – межжилковый хлороз.

 

Дефицит магния

1234567Следующая ⇒

Поделиться: