Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химический состав и минеральное питание растений. Учебное пособие
.pdf
тельное влияние на использование элементов питания оказы-
вают свойства почвы.
Коэффициент использования питательных веществ из
почвы (КИП) – это усвояемая растениями часть питательных
веществ, выраженная в процентах. КИП зависит от:
1) условий почвенной среды (степени закрепления почвой
того или иного элемента);
2) от биологических особенностей растений.
В целом можно отметить, что чем выше содержание эле-
ментов питания в почве, тем ниже КИП.
ва
КИП
100,%
с
где, а– урожайность культуры, ц/га
в – потребление питательных веществ, кг/ц (вынос)
с – содержание подвижной формы элемента питания в па-
хотном слое, кг/га
При внесении органических и минеральных удобрений величина КИП увеличивается, так как усиливается мобилизация
питательных веществ почвы.
Величины КИП весьма условны, они меняются на разных
почвах; изменяются в зависимости от погодных условий; при
расчетах учитывается только пахотный слой почвы.
В среднем для всех культур принимают следующие величины КИП:
N - 50 – 60%; Р
– 10 – 15%; К2О – 20 – 40%.
2О5
В зависимости от условий увлажнения КИП может значительно изменяться (таблица 12).
Таблица 12 – Коэффициенты использования из почвы в зависимости от условий увлажнения
Коэффициенты
Агротехнический фон
использования из почвы
N- NО
В условиях дефицита влаги
При достаточном увлажнении
В условиях орошения
20-50 10-12 1-2
70-80 20-30 5-7
120-150 30-40 10-15
101
3
Р2О5 К
2
О
На черноземных почвах КИП подвижного фосфора нахо-
дится в пределах 5 – 15%. Установлено, что чем выше содержание фосфатов в почве, тем ниже КИП. В среднем принимают, что при низкой обеспеченности фосфором КИП равен 12 –
15%; при средней – 7 – 10%; при высокой – 5%.
На почвах близких к нейтральной реакции КИП равен
12%; нейтральных почвах – 15%.
Коэффициент использования из почвы обменного калия
зависит в значительной степени от гранулометрического состава почвы. Для дерново-подзолистых почв рекомендует следующие величины КИП, % (таблица 13).
Таблица 13 - Зависимость КИП, % от гранулометрического состава почвы (Кулаковская Т.)
Культуры
Зерновые 30 35
Пропашные, овощи 40 45
Суглинистые
Супесчаные почвы
почвы
Коэффициент использования питательных веществ из
удобрений (КИУ, %) показывает долю их потребления расте-
ниями от общего количества вносимого с удобрениями элемента питания. Определяется чаще всего разностным методом – отношением разности в выносе данного элемента в удобренном и
неудобренном вариантах к количеству вносимого в почву питательного вещества:
КИУ
В
– вынос питательного вещества на удобренном варианте,
у
,%
ВоВу
С
кг/га
– вынос питательного вещества на неудобренном вари-
В
0
анте, кг/га
С – количество элемента питания, внесенного с удобрением, кг/га
КИУ являются более стабильными величинами, чем КИП.
Тем не менее, они тоже меняются в зависимости от почвенноклиматических условий и от биологии культур.
102
Наряду с перечисленными можно применять дифференцированные по эффективному плодородию почв и разностные коэффиц-иенты использования минеральных и органических
удобрений (таблица 14).
Таблица 14 - Примерные величины КИУ, %
Год
действия
Минеральные удобрения при разбросном внесении
1 50 - 60 20 - 25 50 – 60
Минеральные удобрения при локальном внесении
1 60 - 80 30 50 - 80
Последействие минеральных удобрений
2 10 15 10
Органические удобрения (подстилочный навоз)
1 20 – 30 25 – 30 50 – 60
2 20 – 25 10 - 15 10 - 15
N Р2О5 К
КИУ,%
2
О
КИУ уменьшается:
1) при увеличении дозы вносимого удобрения;
2) с увеличением содержания в почве данного элемента;
3) с повышением кислотности почвы;
4) при разбросном внесении по сравнению с локальным.
Вопросы для самопроверки:
1. Укажите содержание сухого вещества и воды для различных групп
растений?
2. Что характеризует транспирационный коэффициент?
3. Какую роль играют устьица?
4. Что означает «сосущая сила корня»?
5. Что представляет собой сформировавшаяся корневая система рас-
тений и какие размеры она может сформировать?
6. Расскажите о строении корня и какая часть его отвечает за по-
глощение воды и ионов?
7. Перечислите факторы, влияющие на формирование корневых систем.
8. Расскажите о поступлении ионов в растения.
9. Что такое «свободное» и «доннановское» пространство и их роль в
поглощении элементов питания.
10. Какие механизмы поступления элементов питания в растения вы
еще знаете?
11. Укажите способы передвижения ионов с поверхности клетки.
103
12. Какие теории описывающие механизм передвижения ионов и моле-
кул с внешней поверхности мембраны на внутреннюю ее сторону вы
знаете?
13. Под влиянием каких факторов питательные вещества, адсорбиро-
ванные почвенными коллоидами, могут стать доступными для
растений?
14. В чем заключается суть усваивающей способности корневой систе-
мы?
15. Опишите адсорбционный характер процесса поглощения пита-
тельных веществ растением.
16. Что определяет интенсивность поступления катионов и анионов из
наружного раствора?
17. В чем заключается взаимовлияние ионов при поступлении их в рас-
тение.
18. Какой прием является единственно возможным методом подкорм-
ки культурных растений.
19. Перечислите преимущества и недостатки внекорневого питания.
20. Как растения относятся к условиям питания в различные периоды
роста.
21. Как определяются коэффициенты использования питательных ве-
ществ растениями из почвы и удобрений.
22. Какие факторы оказывают влияние на повышение коэффициентов
использования питательных веществ растениями из почвы и удобрений.
104
РАЗДЕЛ 3.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ
НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ
Из факторов, определяющих концентрацию химических
элементов в растениях выделяют:
1. Генетические – концентрация химических элементов
во многом определяется видом, возрастом, органом, сортом
растения. Химический состав растений возможно использовать
даже как классификационный признак.
2. Экологические – на содержание в растениях элементов
оказывают влияние экологические условия произрастания
(условия увлажнения, температура и др.). При этом особая
роль принадлежит почвам. Так как основная часть минеральных веществ поступает через корни, то избыток или недостаток
определенных элементов в почве сказывается на их содержании
в растениях. Содержание в растениях целого ряда элементов
определяется закономерностями взаимодействия между элементами. Если в питательной среде возникает избыток или недостаток определенных химических элементов в растения попадает большее или меньшее, по сравнению с нормальным,
количество этих же элементов. В результате нарушаются обычные связи между элементами в организме. Это приводит к тому,
что в растении изменяется, и весьма существенно, концентрации других элементов.
На поступление питательных элементов в растения влияют
много факторов. Одни из этих факторов агроном может регулировать посредством агротехники и применения удобрений,
другие приходится лишь учитывать в своей деятельности.
Факторы, влияющие на поступление питательных элементов и химический состав растений:
1) Наличие и соотношение в почве элементов минераль-
ного питания
Элементы питания в почве могут находиться в почвенном
растворе (минеральные и органические растворимые соединения), в органическом веществе почвы (растительные остатки,
гумусовые вещества) и в твердой фазе почвы. Для растений доступны все растворимые, а также обменнопоглощенные формы
элементов питания. Остальные соединения непосредственно
недоступны растениям и могут усваиваться ими после перехода
в более доступную форму (в результате разрушения первичных
105
минералов, минерализации органического вещества и т.д.).
Наличие элементов питания зависит от уровня потенциального
плодородия, от генетических особенностей почв и их механического состава. Под влиянием внешних условий часть элементов
может переходить в неусвояемую форму, что уменьшает поступление их в растения.
Существенно влияют на доступность питательных элементов сами растения – под влиянием различных веществ, выделяемых растениями, недоступные соединения почвы переходят
в усвояемую форму. Эта способность разная у различных растений.
2) Взаимодействие ионов при поступлении в растения
Минеральные элементы наиболее активно поступают в растения при определенной концентрации питательных веществ в почвенном растворе. При недостаточной концентрации питательных
веществ растения хуже растут и страдают от недостатка питательных элементов. Но и избыточная концентрация солей в почвенном растворе (например, в засоленных почвах) также вредна для
растений – происходит плазмолиз клеток, увеличивается осмотическое давление раствора, затрудняется поступление воды и питательных веществ в растения (таблица 15).
Таблица 15 - Влияние концентрации питательного раствора на
рост и урожай огурца (Журбицкий З.И.)
Концентрация
питательного
раствора
г/л мМ/л г % г % г %
Вода - 10 - - - - 0
0, 41 2, 9 138 53, 7 145 60, 5 27 8, 6 19
0, 74 5, 4 175 68, 0 152 63, 5 99 31, 6 65
2, 13 15, 7 265 103, 0 230 96, 0 174 55, 5 76
3, 56 25, 9 257 100, 0 240 100, 0 314 100 130
4, 96 36, 2 188 72, 8 205 85, 5 130 41, 5 65
6, 93 46, 5 177 69 110 46, 0 53 16, 9 48
Масса 10
растений в
возрасте 26
дней
Зеленая
масса при
уборке
Урожай
плодов
огурца
Число плодов в
зеленой массы
урожае на 100 частей
106
Как видно из данных таблицы с увеличением концентрации
питательного раствора до 15, 7-25, 9 мМ/л развитие растений
улучшилось, самый высокий урожай плодов получен при концентрации раствора 25, 9 мМ/л.
Растения по-разному относятся к повышенной концентрации почвенного раствора: одни выносят значительную концентрацию, другие – нет. Оптимальная концентрация питательного раствора не одинакова не только для разных растений, но и
для одного и того же растения в разные фазы развития. Ионы
элементов питания лучше усваиваются из растворов умеренно
повышенных концентраций, а вода лучше поглощается корневой системой, расположенной в неудобренной почве. Отрицательное отношение большинства овощных культур к концентрации почвенного раствора обосновывает преимущество локального очагового внесения удобрений, когда в очаге лучше
усваиваются удобрения, но при этом не задерживается усвоение воды корнями, находящимися в неудобренной почве. Также при этом обосновывается необходимость дробного внесения
удобрений под овощные культуры. В молодом возрасте растения весьма чувствительны к повышенной концентрации почвенного раствора, а с возрастом переносят более высокую концентрацию солей.
У различных растений неодинаковая чувствительность к
концентрации питательных веществ в почве и это обстоятельство следует учитывать при разработке системы удобрений.
Наиболее чувствительны – лук, морковь; несколько меньше –
горох, огурцы. Относительно устойчива капуста, а наибольшую устойчивость проявляют томаты и свекла, под которые
можно вносить повышенные дозы удобрений.
Кроме общей концентрации солей имеет значение и соотношение между отдельными питательными элементами. Питательный раствор не должен быть односторонним; он должен
быть физиологически уравновешенным, т.е. таким, в котором
имеются все питательные вещества в оптимальном для данного
растения соотношении. Раствор какой-либо одной соли - неуравновешен. Развитие корней лучше происходит в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов – каждый
ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого
иона в клетки корня. Антагонизм может проявляться между
107
ионами: К – Са; К – Мg; Nа – К; Nа - Са; Nа – Мg; Са – Мg; Сl–Н
РО
2
-
; Сl- – NО
4
-
; Сl- – SО
3
2-
4
; NО
- SО4 и т.д. Таким обра-
3-
зом, явление антагонизма проявляется между одноименно за-
ряженными ионами.
В процессе поступления питательных веществ в растения
проявляется и синергизм ионов, когда поглощение одних
ионов способствует лучшему поглощению других. Как правило, разноименно заряженные ионы, наоборот, содействуют
друг другу при поступлении в растения. Например, Cl
-
, NO
3
-
и
другие анионы содействуют поступлению в растения катионов
+
, Сa2+, Mg2+ и других. Введение в питательную среду по-
К
движных ионов содействует поступлению в растения ионов
противоположного заряда. Это объясняет, в частности, положительное действие хлористого натрия на сахарную свеклу. В
то же время нитрат – ион, хлор и другие анионы способствуют
поступлению в растения катионов – калия, магния и других
(таблица 16).
Таблица 16 - Взаимодействие между макро- и микроэлементами в растениях (Кабата–Пендиас А.и Кабата Х.)
Элемент Антагонизм Синергизм
Ca
Mg Al, Be, Ba, Cr, Mn, F, Zn Al, Zn
P
K Al, B, Hg, Cd, Cr, F, Mo, Mn, Rb -
S As, Ba, Fe, Mo, Pb, Se F, Fe
N B, F, Cu B, Cu, Fe, Mo
Cl Br, I -
Al, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, F,
Fe, Li, Mn, Ni, Pb, Sr, Zn
Al, As, B, Be, Cd, Cr, Cu, F, Fe, Hg,
Mo, Mn, Ni, Pb, Rb, Se, Si, Sr, Zn
Cu, Mn, Zn
Al, B, Cu, F,
Fe, Mo, Mn, Zn
Одни и те же ионы могут положительно или отрицательно
действовать на поглощение других. При этом направленность
действия может изменяться в зависимости от условий. Явление
антагонизма и синергизма в поглощении макро- и микроэлементов может определяться реакцией среды, уровнем содержания в среде и в растении других элементов минерального питания, их соотношениями, видом растений, температурой внешней среды и другими факторами. В зависимости от перечислен-
108
ных условий явления антагонизма и синергизма могут переходить одно в другое.
Различные удобрения в разной степени увеличивают концентрацию почвенного раствора. Значительно увеличивают хорошо растворимые азотные и калийные удобрения. Фосфорные
удобрения обычно лишь незначительно повышают концентрацию почвенного раствора в силу своей малой растворимости. И
если происходит повышение концентрации почвенного раствора под влиянием суперфосфата, то это следует отнести за счет
растворения присутствующих здесь сульфатов.
Вредное влияние одностороннего избытка какого-либо
иона в известных пределах может быть устранено соответствующим повышением концентрации иона-антагониста. Раствор,
отдельные составные части которого находятся в таких соотношениях, при которых происходит наиболее эффективное использование растением питательных веществ, может быть
определен как физиологически уравновешенный.
В практике сельского хозяйства часто приходится сталкиваться с явлениями антагонизма ионов. Например, отрицательное влияние избытка кальциевых солей на люпин, сераделлу, лен, гречиху и другие может быть в значительной степени устранено путем внесения достаточно высоких доз калия.
3) Влияние реакции почвенного раствора на питание рас-
тений
Реакция почвенной среды имеет важное физиологическое
значение для сельскохозяйственных культур. Реакция среды во
многом определяет поступление в растения элементов питания.
В кислой среде улучшается поступление анионов, а поглощение катионов усиливается при подщелачивании. Это обстоятельство следует учитывать при выборе форм удобрений на той
или иной почве. Для аммонийного питания оптимальная рН
равна 7, а для нитратного – 5, 5. Более того, в растениях, выращенных на кислых почвах при аммонийном питании, отмечено пониженное содержание кальция (что может, в частности, привести к вершинной гнили томатов). Во избежание потерь кальция следует вносить известь.
Действие высокой кислотности усиливается также при ряде
других факторов:
а) при низкой освещенности;
109
б) при избыточном увлажнении.
При уменьшении степени кислотности начинает тормозиться поглощение Мn, Zn, Со. Отсюда следует, что недостаток
марганца и цинка чаще всего отмечается на карбонатных почвах.
Большинство культурных растений и почвенных микроорганизмов лучше развиваются при слабо кислой или нейтральной реакции (рН 6–7). Культуры по-разному относятся к реакции почвенной среды, причем некоторые имеют широкий
интервал рН, благоприятный для их роста и развития (например, томат - оптимальная рН 5–8), а другие – более узкий (сахарная свекла, оптимальная рН 7–7, 5).
4) Особенности корневой системы и сорта и химический
состав растений
Для усвоения питательных веществ из почвы и удобрений
большое значение имеют особенности корневой системы отдельных овощных культур. Сильно разветвленная корневая система (например, у редиса), охватывающая более плотно все
частички почвенного слоя, лучше используют питательные
вещества, чем мало ветвящиеся (например, у лука). У моркови
корневая система интенсивно растет в глубину и медленно – в
стороны. Поэтому при рядковом внесении удобрений их следует максимально приблизить к рядку. Корневая система огурцов
хорошо развивается в горизонтальном направлении, поэтому
удобрения лучше вносить сбоку от рядка семян. Капуста, столовая свекла, морковь имеют максимальную глубину проникновения корней и хорошо используют основное удобрение.
Большой значение имеет способность корневой системы
усваивать малодоступные и слаборастворимые соединения.
Лучше других культур используют труднорастворимые фосфаты огурцы, капуста, свекла. Хуже – лук и томаты, особенно в
молодом возрасте. В целом можно отметить, что наиболее требовательны к условиям почвенного плодородия лук и огурцы,
менее – морковь, томаты, капуста, свекла.
Влияние на поступление питательных веществ из почвы
оказывают и сортовые особенности культур (таблица 17).
Таблица 17 – Химический состав сортов редиса в период убор-
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]