Лекция № 13

Тема:12 Применение минеральных удобрений и химических мелиорантов в целях защиты растений

1 Многоплановое действие минеральных удобрений

2 Влияние минеральных удобрений на развитие почвенных вредных организмов

3 Влияние минеральных удобрений на развитие наземно-воздушных организмов

4 Роль химической мелиорации почв в защите растений

Минеральное питание растений находится под контролем сложной, развернутой во времени генетической программы. Процессы мине­рального питания клеток растений определяются генотипом. На них влияют особенности всех элементов схемы: ДНК -РНК -белок - фермент - биохимическая реакция - физиологический процесс - свойства клетки - свойства органов - свойства организма.

Эти про­цессы питания тесно зависят от экологических условий, реакции ра­стений на которые также генетически обусловлены.

Общий прирост урожайности сельскохозяйственных культур от внесения удобрений на 2/3 зависит от минеральных и на 1/3 - от органических. Внесение минеральных удобрений -это прежде всего прямая компенсация потерь минеральных веществ почвы после их извлечения урожаем. Результаты внесения минеральных удобрений непосредственно отражаются на физических, химических и биологи­ческих свойствах почвы и могут привести к ее "оздоровлению" или "заболеванию".

Основные требования к подбору системы удобрения сельскохояйственных культур - оптимизация режима питания, удовлетворение потребностей растений в макро- и микроэлементах в течение вегета­ции, особенно в критические периоды роста и развития растений. Это достигается поэтапным внесением удобрений: основного - до по­сева, стартовой дозы, например, фосфора в рядки при посеве зер­новых культур и азотных подкормок по вегетирующим растениям в соответствии с результатами почвенной и растительной диагностики и с учетом условий увлажнения, развития растений и др. При разра­ботке системы удобрений ставится следующая задача.

Питательные вещества должны находиться в почве в подвижном состоянии и в дос­таточном сбалансированном количестве. Это позволяет растениям эф­фективно использовать их за относительно короткий период вегета­ции. По современным представлениям систему применения удобрений следует дифференцировать применительно к каждой экосистеме сель­скохозяйственных культур и каждой почвенной разности. При этом целью является не минимализация, а оптимизация применения удоб­рений.

Каждый питательный элемент имеет свое агроэкологическое зна­чение, но особая роль принадлежит азоту, фосфору и калию,

В земледелии нашей страны 1 кг питательных веществ удобрений дает в среднем прибавку 4 - 5 кг зерна. Максимальная эффективность минеральных удобрений достигается при применении их вместе с орга­ническими. Органические удобрения ослабляют отрицательное дей­ствие высоких концентраций минеральных удобрений и обеспечива­ют питание растений в течение всей вегетации. Дальнейшая оптими­зация минерального питания состоит в применении микроэлементов, улучшающих физиологические процессы в растениях и снижающих возможность поражения их болезнями, вредителями и сорняками.

Влияние минеральных удобрений на развитие почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов

Внесение минеральных удобрений оказывает значительное влия­ние на популяции вредных организмов, которые в неподвижном (пропагулы фитопатогенов, семена сорняков) или малоподвижном (нематоды, личинки фитофагов) состоянии длительное время вы­живают, сохраняются или обитают в почве. Особенно широко в по­чвах представлены возбудители обыкновенных корневых гнилей (В. sorokiniana, виды p. Fusarium). Название вызываемых ими заболева­ний - "обыкновенные" гнили - подчеркивает широту ареалов на сотнях растений-хозяев, Кроме того, они относятся к разным эколо­гическим группам почвенных фитопатогенов: В. sorokiniana - к вре­менным обитателям почвы, а виды рода Fusarium - к постоянным. Это делает их удобными объектами для выяснения закономерностей, характерных для группы почвенных, или корневых, инфекций в це­лом.

Под влиянием минеральных удобрений агрохимические свойства Пахотных почв существенно меняются по сравнению с их аналогами на целинных и залежных участках. Это оказывает большое влияние на выживаемость, жизнеспособность, а следовательно, и численность фи­топатогенов в почве.

Рассмотрим более подробно влияние отдельных видов минераль­ных удобрений на жизненный цикл почвенных вредных организмов.

Азотные удобрения.

Азот относится к основным элементам, необходимым для жизнедеятельности как растений-хозяев, так и вредных организмов. Он входит в состав четырех эле­ментов (Н, О, N, С), из которых на 99 % состоят ткани всех живых организмов. Азот как седьмой элемент таблицы Менделеева, имеющий во втором ряду 5 элек­тронов, может достраивать их до 8 или терять, замещаясь кислородом. Благодаря этому образуются устойчивые связи с другими макро- и микроэлементами.

Азот является составной частью белков, из которых создаются все их основные структуры и которые обусловливают активность генов.

Азот вхо­дит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой РНК и дезок-сирибонуклеиновой ДНК), обусловливающих хранение и передачу наследственной информации об эволюционно-экологических взаимо­отношениях вообще и между растениями и вредными организмами в экосистемах, в частности. Поэтому внесение азотных удобрений слу­жит мощным фактором как стабилизации фитосанитарного состоя­ния агроэкосистем, так и его дестабилизации. Это положение полу­чило подтверждение при массовой химизации сельского хозяйства.

Растения, обеспеченные азотным питанием, отличаются лучшим развитием надземной массы, кустистостью, площадью листовой поверности, содержанием хлорофилла в листьях, белковостью зерна и содержанием в нем клейковины.

Главными источниками питания азотом как растений так и вред­ных организмов являются соли азотной кислоты и соли аммония.

Под влиянием азота изменяется главная жизненная функция вред­ных организмов - интенсивность размножения, а следовательно и роль возделываемых растений в агроэкосистемах как источников воспроиз­водства вредных организмов. Возбудители корневых гнилей временно увеличивают свою популяцию в отсутствии растений-хозяев, исполь­зуя минеральный азот, вносимый в виде удобрений, для непосред­ственного потребления .

По данным И.И.Черняевой, Г.С.Муромцева, Л.Н.Коробовой, В. А. Чулкиной и др., сульфат аммония на нейтральных и слабоще­лочных почвах достаточно эффективно подавляет прорастание пропагул фитопатогенов и снижает плотность популяций таких широко распространенных фитопатогенов как виды родов Fusarium, Helmin-thosporium, Ophiobolus и утрачивает это качество при совместном вне­сении с известью. Механизм подавления объясняется поглощением иона аммония корнями растений и выделением в ризосферу корней иона водорода. В результате этого в ризосфере растений повышается кислотность почвенного раствора. Прорастание спор фитопатогенов подавляется. Кроме того, аммоний — как менее подвижный элемент — обладает пролонгированным действием. Он поглощается почвен­ными коллоидами и постепенно высвобождается в почвенный ра­створ.

Внесение азотных удобрений усиливает рост вегетативных органов растений, накопление в них небелкового азота (аминокислот), дос­тупного для патогенов; растет обводненность тканей, уменьшается толщина кутикулы, клетки увеличиваются в объеме, оболочка их становится тоньше. Это облегчает проникновение возбудителей в тка­ни растений-хозяев, усиливает их восприимчивость к болезням. Чрез­мерно высокие нормы внесений азотных удобрений вызывают дис­баланс в питании растений азотом и повышенное развитие болезней.

Азот лежит в основе всех ростовых процессов в растении. В связи с этим поражаемость растений болезнями и вредителями слабее при оп­тимальном питании растений. При повышении развития болезней на азотном фоне питания катастрофического снижения урожайности не происходит. Но сохранность продукции при хранении значительно снижается. Благодаря интенсивности ростовых процессов соотноше­ние между пораженной и здоровой тканью органов при внесении азотных удобрений изменяется в сторону здоровой. Так, при пораже­нии зерновых культур корневыми гнилями на азотном фоне пита­ния одновременно происходит рост вторичной корневой системы, в то время как при дефиците азота рост вторичных корней подавляется.

Таким образом, потребности растений и вредных организмов в азо­те как элементе питания совпадают. Это приводит как к росту урожай­ности при внесении азотных удобрений, так и к размножению вредных организмов. Более того, в агроэкосистемах преобладают минеральные формы азота, особенно нитратная, которые непосредственно потреб­ляются вредными организмами. В отличие от агроэкосистем, в есте­ственных экосистемах преобладает органическая форма азота, потреб­ляемая вредными организмами только при разложении органических остатков микрофлорой. Среди неё много антагонистов, подавляющих всех возбудителей корневых гнилей, но особенно специализирован­ных, как В. sorokiniana. Это ограничивает размножение возбудителей корневых гнилей в естественных экосистемах, где их численность по­стоянно поддерживается на уровне ниже ПВ.

Дробные внесения азотных удобрений в сочетании с фосфорными, замена нитратной формы на аммонийную, стимулируют общую биоло­гическую и антагонистическую активность почв, служат реальными предпосылками стабилизации и снижения численности вредных орга­низмов в агроэкосистемах. К этому добавляется положительное дей­ствие азотных удобрений на повышение выносливости (адаптивности) к вредным организмам — энергично растущие растения обладают повы­шенными компенсаторными способностями в ответ на поражение и по­вреждения, наносимые им возбудителями болезней и вредителями.