Глава 4. Влияние азотных удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур

Условия питания культурных растений наряду с их сортовыми особенностями имеют решающее значение в повышении урожая и улучшения его качества. Особенно существенную роль в формировании урожая играет азот. Уже в первых опытах с удобрениями в Сибири с учетом влияния азотных удобрений на качество урожая был подтвержден давно установленный в европейских регионах страны факт существенного увеличения урожая зерновых культур, повышение белковости зерна пшеницы и содержания в нем клейковины. Исследованиями И.И.Синягина доказано, что увеличение белка в зерне пшеницы под влиянием удобрений отмечено по всем предшественникам, в том числе по чистому пару, который, как известно, относительно богат усвояемым азотом. Существенно повысилось на фоне удобрений и содержание клейковины в зерне. Следует, однако, заметить, что в связи с метеорологическими условиями увеличение содержание белка в зерне под влиянием удобрений не имеет вполне устойчивого характера.

Азотные удобрения, поступающие в растения, быстро уже в корнях превращается в аминокислоты, из которых затем синтезируются белковые вещества, нуклеиновые кислоты, хлорофилл, витамины, алкалоиды и другие соединения. Поэтому лучшие условия азотного питания способствуют более интенсивному накоплению этих соединений в растениях. При недостатке азота содержание белков и особенно небелковых азотистых соединений в растениях значительно понижается. Относительное содержание крахмала и сахаров при этом более высокое. Однако резкий недостаток азота может вызвать снижение содержания подвижных форм углеводов за счет увеличения клетчатки и других нерастворимых форм углеводов. При внесении азотных удобрений содержание "сырого протеина" увеличивается, а углеводов снижается.

Это снижение объясняется тем, что на многих этапах азотного обмена (при восстановлении нитратов до аммиака, биосинтезе аминокислот из аммиака, биосинтезе амидов, азотистых оснований, нуклеиновых кислот, белков и других соединений) растение затрачивает много энергии, которая получается главным образом за счёт траты углеводов в процессе их окисления. Углеродный скелет образующихся азотистых соединений также строится за счет углеводов или продуктов их превращений, вследствие чего при усиленном азотном питании значительная часть фиксированных при фотосинтезе углеводов затрачивается на биосинтез азотистых соединений. Таким образом, при усиленном азотном питании содержание углеводов или жиров в растениях понижается.

Для повышения качества урожая сельскохозяйственных культур важное значение имеют и формы применяемых азотных удобрений. В частности, при аммиачном питании растений обмен веществ смещается в сторону накопления большего количества восстановленных соединений (эфирных масел, алкалоидов), а при нитратном источнике азота усиливается образование окисленных соединений, главным образом органических кислот. Для получения качественного урожая важен не только абсолютный уровень снабжения растений теми или иными элементами питания, но и соотношение между отдельными элементами, главным образом, между азотом и фосфором, азотом и калием, N,Р,К и микроэлементами. Изменяя их соотношения, можно заметно регулировать интенсивность и направленность процессов обмена и вызывать наибольшее накопление белков или углеводов.Важнейшими химическими соединениями, ради получения которых выращиваются многие растения, являются сахароза и моносахариды. Пищевая ценность многих овощей определяется, прежде всего, содержанием в них сахаров. Поэтому при выращивании овощных и плодово-ягодных культур необходимо создавать такие условия, при которых происходит накопление наибольшего количества сахаров. Каждый килограмм действующего вещества фосфорных и калийных удобрений обеспечивает увеличение сбора сахара на 10,5-17,5 кг, эти удобрения оказывают наибольшее положительное действие на сахаристость продукции. Кроме того, под действием этих удобрений повышается содержание и ряда витаминов.

Исключительно важное значение имеет проблема повышения качества урожая и содержание в нём жира, особенно в ягодах облепихи, семенах тыквенных культур, подсолнечника и других масличных культур. Жиры в растениях образуются из углеводов, поэтому между содержанием белков и жиров существует обратная зависимость: при наибольшем содержании жира количество белка в семенах уменьшается, и наоборот. Поэтому для повышения содержания жира в семенах необходимо способствовать накоплению углеводов и, следовательно, усилению синтеза жиров в семенах и снижению содержания белков. На повышение масличности семян наибольшее положительное влияние оказывают фосфорные и калийные удобрения. При внесении этих удобрений содержание жира в семенах повышается на 2-4%. Азотные удобрения усиливают интенсивность синтеза белков, в результате чего содержание белков в семенах повышается, а жира - снижается.

Следовательно, азот оказывает отрицательное влияние на накопление жира в семенах, а фосфор и калий действуют положительно. При местном внесении удобрений под сельскохозяйственные культуры оплата единицы удобрений значительно повышается. Наибольшее положительное влияние на урожай и содержание жира в семенах оказывает местное внесение фосфорных удобрений при посеве. При местном внесении 10 г суперфосфата содержание жира в семенах увеличилось более чем на 4%. Азотные удобрения при местном внесении оказывают отрицательное влияние на урожай и содержание жира в семенах, а под действием калия количество жира значительно повышается.

Наряду с изменением содержания жира в семенах под влиянием удобрений наблюдается изменение качественного состава жира, количество ненасыщенных жирных кислот возрастает. Фосфорные и калийные удобрения наиболее сильно вызывают увеличение содержания ненасыщенных жирных кислот в масле. Кроме этого повышается техническая ценность жира, такой жир легче высыхает, и из него получают олифу и лак лучшего качества.

Существенное действие на качество жира оказывают азотные удобрения, когда возрастает содержание насыщенных жирных кислот в масле, а содержание ненасыщенных кислот снижается. В соответствии с этим йодное число масла под действием азота понижается. Таким образом, условия, вызывающие понижение содержания жира, приводят и к ухудшению его качества, а при большем содержании жира в семенах его качество, как правило, повышается. Под действием удобрений изменяется содержание в урожае и многих других веществ - витаминов, эфирных масел, алкалоидов, органических кислот, минеральных солей, микроэлементов. При правильном применении удобрений (оптимальные дозы и сроки внесения, правильное сочетание разных форм удобрений, уборка урожая спустя 30 дней после внесения удобрений и другие) можно положительно повысить содержание и этих ценных веществ в урожае. Таким образом, в зависимости от условий минерального питания химический состав растений и качество урожая могут подвергаться значительным изменениям. Здесь нужно иметь в виду не только содержание белка, углеводов, жира, сухих веществ, фосфора, калия, микроэлементов, необходимых для питания человека, но и окраску, размеры плодов, выход товарной продукции первого или второго сорта, лёжкость, вкус, запах, пригодность для консервирования и другие показатели качества, характерные для отдельных культур или целей возделывания растений.