Тема 3. Методы растительной диагностики питания сельскохозяйственных культур

1. Визуальная диагностика.

2. Химическая диагностика.

3. Функциональная диагностика.

4. Почвенная диагностика.

Минеральное питание один из наиболее доступных факторов регулирования жизнедеятельности растений.Поэтому в настоящее время главная задача агрохимии - своевременное и направленное воздействие через процессы корневого питания на ход формирования урожая. Это возможно при правильной диагностики питания растений, т.е.своевременном выявлении недостатка питательных элементов.

Цель методов почвенной и растительной диагностики, входящих в состав комплексной диагностики питания – обеспечение постоянного контроля за условиями выращивания и корректировка питания растений в процессе вегетации, что способствует наиболее полному использованию питательных элементов почвы и удобрений.

Комплексная диагностика

Комплексная диагностика питания предусматривает регулярное выполнение агрохимического анализа почв, в том числе ежегодную (весеннюю, осеннюю) оценку обеспеченности их азотом, а также оперативную диагностику питания растений в течении вегетации.

Растительная диагностика – включает визуальную, химическую (тканевую и листовую) и функциональную.

Визуальная

Визуальная – метод основан на изменении морфологических признаков растений, вызываемых недостатком или избытком питательных элементов в почве. Его результаты зависят от опыта специалиста, выполняющего данную работу. Изучают внешний вид растения, общее состояние, массу, высоту растений, длину междоузлия и т.д.

Азот- при недостатке наблюдается угнетение вегетационного роста, листья светло зеленые, желто-зеленые до желтых. При избытке азота – широкие, сочные листья от темно-зеленого до голубовато-зеленого цвета, увеличивается масса растений.

Фосфор – при недостатке фосфора листья темно-зеленые, грязно-зеленые, затем красноватые до пурпурных. Листья мелкие, цветки уродливые и мелкие. У плодовых преждевременное опадение плодов. Избыток – приводит к преждевременному старению, начинается с пожелтения листьев.

Калий – недостаток калия замедляет рост, молодые листья мелкие, листья нижних ярусов имея нормальную окраску, становятся чашеобразными, и на краю листа точечные некрозы.Избыток редко встречается.

Химическая диагностика

Для разных растений разработаны оптимальные концентрации содержания элементов питания в листьях.

Тканевая

Определение содержания неорганических соединений в тканях растений: нитратов, фосфатов,калия и т.д.

Определение обеспеченности элементами питания на срезах тканях менее точен, чем в вытяжке из растений или листьях.

Листовая

Валовой анализ химического состава листьев целого растения или отдельных органов

Тема 4. Агрохимические свойства и плодородие почв

1. Состав почвы

2. Минеральная часть почвы.

3. Органическая часть почвы.

4. Содержание и формы питательных элементов в почве.

5. Органическое вещество почвы и его значение для плодородия.

6. Поглотительная способность почвы.

7. Емкость поглощения.

8. Виды почвенной кислотности и щелочности.

9. Степень насыщенности почвы основаниями. Буферная способность почвы.

10. Агрохимическая характеристика основных типов почв России.

Состав почвы

Почва – сложная саморегулирующаяполикомпонентная биокосная единая система, содержащая тесно взаимодействующие между собой твердую, жидкую и газовую фазы.

Газовая фаза – почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим кислорода. В почве происходит постоянное потребление О₂ и выделение СО₂ в результате разложения органических веществ ее, дыхание корней растений,животных, насекомых, микроорганизмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается диоксидом углерода, что улучшает условия фотосинтеза и повышает продуктивность растений. В результате растворения СО₂в повышенной влаге образуется, угольная кислота, при диссоциации которой высвобождаются ионы Н⁺ и НСО₃^-и подкисляется почвенный раствор

Концентрация углекислоты в повышенном растворе зависит от концентрации СО₂ в воздухе.

Жидкая фаза – почвенный раствор образуется из воды, поступающей с осадками, из грунтовых вод, при конденсации водяных паров и растворимых в почвенном растворе веществ твердой и газообразной фаз.

В зависимости от типа почвы в почвенном растворе могут присутствовать анионы: НСО₃^-;ОН^- -; Cl^-; NO₃^-;SO₄^2-; H₂PO₄^- и др) и катионы: Н⁺; Na⁺; K⁺; Ca²⁺;NH₄⁺; Mg²⁺ и др.,а также соли железа и алюминия и различные воднорастворимыеорганические вещества. Кроме того, в почвенном растворе содержатся растворимые газы:О₂, СО₂, NH₃ и др. Поступление солей в него происходит за счет разрушения минералов, разложения органических веществ в почве микроорганизмами,внесения органических и минеральных удобрений. Общее количество солей в почвенном растворе колеблется от сотых долей процента до нескольких процентов Обычно содержаниеводорастворимых солей в почвах составляет около 0,05%.Избыток их в почве > 0,2% оказывает вредное воздействие на растение.

Твердая фаза почвы состоит из минеральной (90-99%) и органической(10-1%) частей.

Минеральная часть – обломки и частицы первичных пород и минералов, оксиды, соли и др. соединения, образовавшиеся в процессе выветривания и почвообразования.

Органическая часть –остатки растительных и животных организмов и продукты их разложения, кислород, кремний,аммоний и железо составляют почти 93% твердой фазы.

Минеральная часть почвы имеет сложный химический, минерологический и механический состав. Состоит из частиц различных минералов размером от миллионных долей мм. до1 мм и более.

Минералы, содержащиеся в почве по происхождению подразделяются на первичные и вторичные.

Первичные минералы –кварц, полевые шпаты, слюды, роговые обманки и пироксены – входят в состав материнские почвообразующие породы, возникшие в результате выветривания и разрушения горных пород. В почвах эти минералы присутствуют, главным образом, в виде частиц песка(от 0,005 до 1 мм)и пыли от (0,001 до 0,05 мм)и в незначительном количестве в виде илистых менее 0,001 мм и коллоидных (менее0,25 микрона) частиц из первичных минералов при их разрушении под влиянием химических процессов и жизнедеятельности различных организмов в почве образуются гидраты полуторных окислов, различные соли, а также вторичные минералы, так называемые минералы глин– каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц.

Органическая часть почвы– это комплекс разнообразных органических соединений разделенных на 2 гр.

1. собственно гумус,устойчивые к разложению консервативные вещества – свободные и связанные фульвокислоты, гуминовые кислоты и гумин.

2. негумифицированные органические вещества растительного и животного происхождения.

Гумусовые вещества (гумус)– высокомолекулярные азотсодержащие соединения специфической природы. На их долю приходится 80-90% общего количества содержащегося в почве органического вещества.Гумус подразделяют на три группы веществ: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты содержат52-58% углерода, 34-39% - кислорода, 3,3-4,8% - водорода и 3,6-4,1% - азота. Каждая молекула содержит 4 карбоксильные (COOH), 3-6 фенольных (OH), первичные и вторичные спиртовые (OH), а также метоксильные (OCH3) и карбонильные(CO) групп. Наличие многих функциональных, обуславливают активное участие гуминовых кислот в процессах обменного поглощения ионов и образование соединений с солями,минералами.

Фульвокислоты – содержат меньше углерода и азота, но больше кислорода, чем гуминовые кислоты, имеют более простое строение, но так же функциональные группы следовательно могут взаимодействовать с такими же соединениями, а также с железом, алюминием и гуминовыми кислотами. Фульвокислотыболее подвижны, азотистые соединения легче подвергаются гидролизу.

Гумин – представляет собой комплекс сложных эфиров гуминовых и фульвокислот прочно связанных с глинистыми минералами и другими веществами минеральной части, что и обуславливает его высокую устойчивость к химическому и микробиологическому разложению. Они влияют на емкость,буферность почв, передвижение и превращение питательных элементов.

Содержание органического вещества в пахотном слое разных почв колеблется от очень низкого менее 1% до очень высокого более 10% и является основным критерием плодородия почв.

Органическое вещество важный источник элементов питания для растений.

Негумифицированные вещества составляют 10-20% общего запаса органических веществ, но являются непосредственным источником питательных веществ для растения(растительные остатки, корни, остатки червей, насекомых).

Поглотительная способность почвы

Способность почвы поглощать ионы и молекулы различных веществ из раствора и удерживать их называется поглотительной способностью почв.

Виды поглотительной способности

Биологическая - связана с наличием в почве корней живых растений и микроорганизмов, которые поглощают из почвенного раствора азот и зольные элементы и переводят их в различные органические соединения своих тел (нитратный азот). Интенсивность зависит от температуры, водновоздушного режима, реакции среды, количества и состава органического вещества в почве.

Механическая – это наиболее простой вид поглощения связанных с наличием в почве тончайших пор и капиллярных ходов. Почва способна задерживать мелкие твердые частицы, взвешенные в фильтрующееся через нее воде. Механической поглотительной способностью обуславливается сохранение в почве наиболее ценной коллоидной фракции.

Физическая – это положительная и отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул различных веществ. Положительное поглощение в основном молекул органических веществ, а из минеральных щелочи. Минеральные кислоты и растворимые в воде соли поглощаются отрицательно.

Химическая – способность почвы удерживать некоторые ионы путем образования в результате химических реакций между отдельными солями нерастворимых или труднорастворимых в воде соединений.

Физико-химическая (обменная) – способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы (как минеральных так и органических), поглощать различные катионы из раствора,причем поглощение одних сопровождается выделением в раствор эквивалентного количества других, ранее поглощенных твердой фазой почвы.

Емкость поглощения (емкость катионного обмена, ЕКО) – максимальное количество обменно-поглощенных катионов в почве, выражается мг экв на 100 г почвы обозначается – Т.

Возрастает с увеличением в почве органического вещества от супесчаных к суглинистым и глинистым. Сильно колеблется от 5-10 в дерновоподзолистых легких почвах до 20-70 в черноземах. При подкислении снижается. Т играет огромную роль в питании растений,определяет буферные свойства почв, ре6акцию среды и т.д.

Кислотность почвы

Реакция почвенного раствора обусловлена соотношением ионов Н и ОН. Реакция почвы оказывает большое разносторонние влияние на усвоение питательных веществ. рН – отрицательный логарифм ионов (Н+)

Очень сильно кислые рН менее 4

Сильнокислые – 4,1-4,5

Среднекислые – 4,6-5,0

Слабокислые – 5,1-5,5

Нейтральные – более 6

Слабощелочные 7,5-8,5

Щелочные – 8,6-10,0

Различают следующие виды кислотности: актуальная и потенциальная, которая делится на обменную и гидролитическую.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией в нем ионов водорода. Определяется измерением рН водной вытяжки.

Потенциальная кислотность– обусловлена обменно-поглощенным ППК ионами водорода, алюминия, железа и марганца.

Обменная кислотность – обусловлена наличием в ППК ионов водорода,алюминия, железа и марганца которые могут быть вытеснены в раствор катионами нейтральных солей (KCl KNO3 K2SO4)

Гидролитическая кислотность. При обработке почв раствором нейтральной соли не все поглощенные ионы водорода переходят в раствор, т.е не выявляется вся потенциальная кислотность. Более полно ионы водорода из ППК можно вытеснить действуя на почвугидролитически щелочной солью, уксуснокислым натрием,она больше, чем обменная и выражается мг.экв/100г почвы

Актуальная щелочность – обусловлена наличием в почвенном растворе гидролитически щелочных солей, при диссоциации которых преобладаютгидроксидные

Потенциальная щелочность – в ППК почвах содержится в обменно-поглощенном состоянии Na.

Степень насыщенности почв основаниями – сумма поглощенных оснований выраженная в процентах от емкости поглощения. (мг.экв/100г. почвы.)

Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора в кислую или щелочную сторону называется буферной способностью почвы. Чем выше емкость поглощения и степень насыщенности почв основаниями, тем выше буферная способность почв.