Требования растений к условиям минерального питания (периодичность питания). Динамика потребления элементов минерального питания различными группами сельскохозяйственных культур.

Поступление элементов питания существенно изменяется с возрастом растений. Выделяют критический и максимальный периоды поступления элемента.

Критический- период, когда недостаток какого- либо элемента в питательной среде отрицательно сказывается на росте растений, и последующее обеспечение их этим элементом не в состоянии полностью исправить положение.

В отношении фосфора и азота критический период - первые 10-15 дней после появления всходов. Резкий недостаток калия в начальные фазы развития также значительно снижает урожай. Однако последующее внесение калийных удобрений позволяет довольно существенно повысить урожайность. Недостаток же фосфора или азота в этот период не может быть возмещён в последующем.

В полевых условиях критический период обычно совпадает с пониженной м/б активностью, минерализующих органическое вещество почвы. Это проявляется ранней весной, когда низкие температуры тормозят м/б деятельность почвы.

Большая требовательность молодых растений к условиям минерального питания объясняется высокой напряженностью синтетических процессов, происходящих в это время в растительном организме, и одновременно слаборазвитой корневой системой.

Например, у зерновых злаков закладка и дифференциация репродуктивных органов начинается уже в период развертывания первых трех-четырех листочков. Недостаток азота в этот период приводит к уменьшению формирования числа колосков и снижению урожая. Последующее нормальное питание азотом не может исправить ущерба, нанесенного растению в этот период.

Максимальный период- период, когда среднесуточное потребление элемента питания достигает своего максимума. Этот период соответствует более поздним фазам развития растений. В большинстве случаев он совпадает с периодом наибольшего накопления сухой биомассы. Поэтому в молодом возрасте растения содержат больше азота, фосфора, калия и др. на единицу сухого вещества, чем в более поздние периоды развития.

Питание растений с учётом их биологических особенностей можно регулировать по периодам роста, что позволяет формировать величину и качество урожая. Периодичность питания растений служит теоретическим обоснованием дробного внесения удобрений (в разные слои почвы и в разные сроки). При одноразовом внесении удобрений в один слой почвы не всегда можно добиться полного использования их потенциальных возможностей. Поэтому правильная система питания растений в полевых условиях предусматривает сочетание основного удобрения (на глубину 15-25 см), припосевного (3-10 см), иногда корневых и некорневых подкормки.

Так, основное удобрение должно обеспечивать питание растений на протяжении всей вегетации, поэтому до посева, как правило, применяют все подлежащие внесению органические удобрения и почти все количество минеральных удобрений.Для обеспечения растений питательными веществами, особенно фосфором, в начальный период применяют припосевное удобрение (в рядки, при посадке – в лунки, гнезда).

Воздействовать на величину и качество урожая можно путем при помощи подкормок в различные периоды вегетации.

Например, ячмень потребляет минеральные элементы в основном в период от кущения до выхода в трубку, у пшеницы период потребления несколько более растянут, у свеклы максимальное потребление в середине вегетации, у плодовых деревьев наблюдается два периода интенсивного усвоения элементов питания: рано весной и осенью, после затухания роста и съёма плодов, что связано с осенним ростом корней и закладкой плодовых почек. Травы, сахарная свекла отличаются длительным периодом поглощения питательных веществ. Наибольшее количество элементов минерального питания яровые зерновые усваивают в период от выхода в трубу до колошения.

Капуста усваивает наибольшее количество питательных веществ во время формирования кочана.

Злаковые, как правило, наиболее требовательны к азотному питанию в период формирования ассимиляционного аппарата и в период дифференциации репродуктивных органов.

Сахарная свекла нуждается в повышенном уровне обеспеченности калием в период сахаронакопления.

Лён наиболее чувствителен к уровню азотного питания в период от «елочки» до бутонизации. К уровню калийного питания лён особенно чувствителен в период от бутонизации до цветения.

Огурцы требовательны к питанию азотом в период формирования ассимиляционного аппарата, а к питанию фосфором – перед цветением. В период плодоношения огурцы нуждаются в усиленном обеспечении азотом и калием.

в начальный период роста растения нуждаются в больших количествах фосфора по сравнению с азотом и калием. Усиление азотного и отчасти фосфорного питания в период бутонизации и цветения способствует увеличению урожая зерновых. Повышенное азотное питание в период образования листовой массы и усиление фосфорно-калийного питания в дальнейшем позволяют получить хорошие урожаи корнеклубнеплодов.

Потребность большинства растений в азоте уменьшается к началу плодообразования, при этом возрастает роль фосфора и калия в питании растений. Однако в целом в период плодообразования размеры потребления питательных веществ снижаются, и в конце вегетации процессы жизнедеятельности в растениях осуществляются в основном за счет реутилизации ранее накопившихся элементов питания.

29.

Химическая мелиорация (известкование и гипсование) почв. Методы установления нуждаемости почв и с.-х. растений в химических мелиорантах и расчёта доз. Особенности известкования почвы в севооборотах различной специализации.

Химические мелиорации- улучшают хим св-ва почвы (известкование кислых почв, гипсование солончаков и солонцов, уд). В нашей стране значительные площади занимают кислые и солонцовые почвы. Наличие в поглощённом состоянии в кислых почвах большого кол-ва ионов водорода и алюминия, а в солонцовых- катионов натрия резко ухудшает свойства этих почв, их плодородие.

ИЗВЕСТКОВАНИЕ КИСЛЫХ ПОЧВ

Большинство культурных растений и почвенных микроорганизмов лучше развиваются при слабокислой или нейтральной реакции (рН 6-7).

При внесении в почву извести под влиянием CО₂, находящегося в почвенном растворе, известь превращается в растворимый бикарбонат кальция:

СаСО₃ + H₂O + CO₂ = Са(НСО₃)₂

Са(НСО₃)₂ + 2H₂O=Са(ОН)₂+2H₂O+2 CO₂

Са(ОН)₂↔Са²⁺+2ОН^-.

К атионы Са²⁺ вытесняют из ППК ионы водорода, и кислотность нейтрализуется:

Н

ППКН + Са²⁺ +2НСО₃^-→(ППК)Са+2Н₂СО₃.

Н

При внесении полной нормы извести устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается Нг, повышается содержание Са в почвенном р-ре и степень насыщенности почвы основаниями.

При внесении необходимых норм извести снижается содержание подвижных соединений алюминия, железа и марганца, они переходят в нерастворимую форму и поэтому устраняется вредное действие их на растений.

Эффективность известкования зависит от степени кислотности почвы, особенностей возделывания культур, нормы и вида применяемых удобрений.

Степень нуждаемости почв в известковании можно установить на основе а/х анализа почвы (по величине обменной кислотности- рН_КСl). Очень сильнокислые – рН<4,0; сильнокислые рН – 4,1-4,5; среднекислые рН – 4,6-5,0; слабокислые рН – 5,1-5,5. Близкая к нейтр. 5,6-6,0. Нейтральная – рН больше 6, в известковании такая почва не нуждается! По степени насыщенности почвы основаниями (V) судят о нуждаемости почвы в известковании. Если V=50% и ниже - нуждаемость в известковании сильная, 50-70%- средняя, 70% и выше - слабая и V>80%, почва в известковании не нуждается.

При известковании необходимо учитывать также особенности возделываемых культур в севообороте. Норму извести можно установить по величине гидролитической кислотности.

ДозаСаСО₃ = Нг*1,5, т.к.

Если для известкования применяют известковые удобрения, содержащие не СаСО₃, а MgСО₃ или СаО и Са(ОН)₂, то вычисленную норму извести умножают на коэффициент 0,84 для MgСО₃, 0,74- для Са(ОН)₂ и 0,56- для СаО.

Однако полная норма, рассчитанная по Нг, не для всех растений и не на всех почвах является оптимальной.

На средне- и тяжелосуглинистых д-п почвах для ржи, оз и яр пшеницы, ячменя, овса, кукурузы, сах, корм и стол свёклы, клевера, люцерны, зернобобовых, капусты, лука она равна полной норме, рассчитанной по Нг. На мало буферных лёгких почвах норму извести необходимо снижать на 25-30% по сравнению с полной. Оптимальная норма для льна, подсолнечника, томатов, картофеля, люпина, сераделлы- ½-2/3 полной нормы.

Норму извести можно определить и по величине рН с учётом мех состава.

Способы внесения

Полные нормы вносят сразу или в несколько приёмов. При внесении за 1 приём достигается более быстрая и полная нейтрализация кислотности всего пахотного слоя на длительный срок.

Известь заделывают осенью под вспашку зяби или весной под её перепашку.

Применение известковых удобрений в севообороте

В севооборотах с овощными и кормовыми культурами применяют все виды известковых удобрений; лучше вносить их в полной норме за 1 приём. В овощных севооборотах известь вносят под капусту или корнеплоды. В севооборотах с зерновыми и кормовыми в первую очередь известкуют поля, отводимые под наиболее чувствительные к кислотности растения.

Лён и картофель отрицательно реагируют на известкование высокими нормами. При достаточном внесении органических и минеральных удобрений с повышенной нормой калия известкование полными нормами можно проводить и в севооборотах со льном и картофелем.

ГИПСОВАНИЕ СОЛОНЦЕВАТЫХ И СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ.

Эти почвы хар-ся большим сод-ем натрия в ППК и щелочной реакцией почвенного р-ра. Слабосолонцеватые сод-т 5-10% поглощённого натрия, солонцеватые- 10-20% и солонцы- более 20%.

При внесении в почву гипса в почвенном р-ре устраняется сода, а поглощённый натрий вытесняется и заменяется кальцием:

Na₂CO₃+CaSO₄=CaCO₃+Na₂SO₄.

(ППК)NaNa+ CaSO₄= (ППК)Са+ Na₂SO₄.

Гипс вносят в почву в количестве, достаточном для замещения избытка поглощенного натрия кальцие

м. Разница м/у общим кол-вом обменного натрия и допустимым его содержанием (Na-KT)- кол-во обменного натрия, подлежащего замене на Са.

Для замещения избытка обменного натрия в 1 г почвы потребуется 0,086*(Na-KT)/100 граммов гипса; для вытеснения избытка натрия из слоя почвы в 1 см на площади 1 га необходимо внести гипса (в т на 1 га): 0,086*(Na—КТ)*100 000 000 / 100 * 1 000 000, или после сокращения 0,086*(Na-KT), а для удаления обменного натрия из всего мелиорируемого слоя почвы при объемной массе ее d требуется внести гипса: норма СаS0₄.2Н₂0 (в т на 1 га) = 0,086 (Nа-КТ) Нd, где 0,086— 1 мг-экв. СаS0₄*2Н₂О (в г); H —глубина мелиорируемого слоя (в см);d — объемная масса мелиорируемого слоя почвы; Nа — общее содержание об­менного натрия (в мг-экв. на 100 г почвы); Т— ёмкость обменного поглощения мелиорируемого слоя (в мг-экв. на 100 г почвы); К—допустимое содержание обменного натрия в почве (в долях Т).

Мелиорирующее действие гипса зависит от степени перемеши­вания его с почвой, поэтому гипс обязательно заделывают глу­бокой зяблевой вспашкой, чтобы солонцовый горизонт лучше перемешать с ним и верхним надсолонцовым слоем. На мелких, корковых солонцах весь гипс вносят после вспашки и заделывают культиватором, на средне и глубоко столбчатых солонцах, в ко­торых солонцовый горизонт залегает на глубине 7—20 см, гипс вносят в два приема — часть нормы под плуг с предплужником, а остальное — после вспашки под культиватор.

30.

Экологические аспекты применения удобрений и средств химической мелиорации почв.

Среди основных средств повышения урожайности с.х. культур останутся удобрения, поэтому с каждым годом доля их в круговороте питательных ве­ществ будет увеличиваться. За счет применения промышленных мин.удоб. обеспечивается 50 % прироста урожая, а по некоторым культурам (хлопчатник на орошаемых землях, чай) - около 80 %. Полный отказ от использования минеральных удобрений, ко­торый иногда предлагают в качестве одного из возможных путей развития с. хоз-ва, приведет к катастрофическому со­кращению производства продовольствия. Поэтому единственно правильное решение данной проблемы — это не отказ от приме­нения, а коренное улучшение технологии использования мин. уд., внесение их в опт. дозах и соотно­шениях, правильное хранение. При неравномерном их внесении одни растения получают избыточное, а другие - недостаточное количество питательных веществ. Это приводит к неодинаковым темпам развития и созревания растений, снижению урожая и ка­чества продукции.

Наряду с основными элементами питания в мин. уд. часто присутствуют различные примеси в виде солей ТМ, орг. соединений, радиоактивных изото­пов. Сырье для получения мин. уд. (фосфориты, апатиты, сырые калийные соли), как правило, содержит значи­тельное количество примесей — от 10^-5 до 5 % и более. Из токсич­ных элементов могут присутствовать мышьяк, кадмий, свинец, фтор, стронций, которые должны рассматриваться как потенци­альные источники загрязнения окруж. среды и строго учи­тываться при внесении в почву мин. уд. К критической группе вещ-в, накопление которых ведет к стрессу окружающей среды, относятся ртуть, свинец, кадмий, мы­шьяк и др. Высокая концентрация их в почвенном растворе полностью останавливает рост корней и вы­зывает гибель растений. Выпадение кислотных дождей, обычное в районах загрязнения среды тяжелыми металлами, повышает их подвижность и создает угрозу попадания в грунтовые воды, а также увеличивает вероят­ность поступления избытка этих металлов в растения. В результате с.х. деятель­ности многие экосистемы превратились в искусственные агроэкосистемы с существенно измененным химическим составом.

Кол-во подвижных форм хим. элементов в почвах связано с реакцией среды, содержани­ем в почве орг. вещ-ва, гранулометрическим составом, биологическим круговоротом элементов, раст. покровом и процессами миграции металлов в почвенном профиле.

Так, при известковании кислых почв кадмий, ртуть, свинец, кобальт, никель и другие металлы образуют практически нера­створимые гидроксиды и карбонаты. Ограниченные под­вижность и доступность металлов растениям приводят в этих ус­ловиях к снижению их содержания в продукции, но одновремен­но увеличивают степень загрязнения почвы в результате ослабления миграционных потоков.

Разработка технологий получения экологически чистой про­дукции растениеводства требует детального учета степени воздей­ствия биогенных и абиогенных факторов внешней среды на хими­ческий состав с.х. культур. Концентрация тяжелых металлов в продукции в значительной мере определяется видовыми особенностями куль­тур и характером антропогенного загрязнения. Агротехнические приемы, в том числе известкование, существенно ограничивают поступление ТМ в растения в случае загрязнения почвы. При интенсивном и систематическом поступлении метал­лов с осадками или пылью (вблизи дорог и промышленных зон) с помощью известкования не удается существенно снизить их со­держание в надземных органах растений.

Наряду с известкованием большое влияние на урожай и каче­ство с.х. продукции оказывают окультуренность почвы, мин. и орг. уд.

Высокий уровень содержания подвижного фосфора в почве приводит к заметному снижению подвижности в ней свинца, кад­мия и других тяжелых металлов в результате образования нера­створимых фосфатов. Аналогичное влияние оказывает также вне­сение высоких доз фосфорных удобрений. При повышении гумусированности почв различных агроценозов подвижность и миграционная способность ТМ в них значительно снижаются, вследствие чего существенно уменьшается опасность загрязнения ими источников питьевой воды, рек, водоемов, продукции растениеводства. Важным агротехническим приемом, оказываю­щим непосредственное влияние на урожай и его качество, являет­ся система обработки почвы. Получившая в последнее время ши­рокое распространение минимальная поверхностная обработка почвы может быть экономически оправдана в экологически чис­тых регионах на слабозасоренных высокогумусированных плодо­родных почвах. В районах повышенного поверхностного загрязне­ния почвы возникает необходимость оборота пласта с глубокой заделкой верхнего слоя.

Таким образом,

в районах антропогенного загрязнения почв систематическое применение известковых и минеральных удобрений значительно снижает уровень содержания ТМ в с.х. продукции и тем самым существенно повышает ее каче­ство;

в районах систематического интенсивного атмосферного за­грязнения (вблизи промышленных зон и автострад) различные способы основной обработки почв, внесение удобрений и средств химической мелиорации не являются достаточно надежными аг­ротехническими приемами получения экологически чистой про­дукции и могут быть малоэффективными;

при антропогенном загрязнении почвы мин. и орг. уд. существенно снижают концентрацию ТМ в растениях в результате «ростового разбавления» при повышении урожайности сельскохозяйственных культур, в то вре­мя как суммарное их количество, отчуждаемое с урожаем, значи­тельно увеличивается;

применение орг. уд. заметно снижает опас­ность загрязнения ТМ источников питьевой воды, рек, водоемов и с.х. продукции в резуль­тате снижения растворимости и миграционной способности ТМ;

в зонах активной антропогенной нагрузки необходима периодическая глубокая вспашка, которая устраняет локализацию ТМ в верхнем корнеобитаемом слое почвы и снижает их накопление в продукции.

В условиях вторичных биогеохимических аномалий, возникаю­щих в зоне загрязнения от автодорог, при планировании выращи­вания с.х. культур необходимо учитывать рас­стояние от дороги, преимущественное направление ветров, рель­еф. В качестве мероприятия, снижающего поступление ТМ в почву и растения, предлагают посадку лесозащитных полос.

Огромный ущерб окружающей среде наносят использование природных источников энергии (уголь, нефть, газ), при сгорании которых в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ, строительство индустриальных комплексов, мощное раз­витие транспорта, вследствие чего загрязняются воды и почвы с.х. назначения. Фосфатные руды в зависимости от геологического происхожде­ния и географического положения содержат различное количество ТМ. Особенно большие различия в содержании кад­мия. В простом суперфосфате есть примеси меди (17 мг/кг), цин­ка (95 мг/кг), мышьяка (300 мг/кг).

Источником загрязнения почв являются также пестициды. На­пример, в результате многолетнего применения медьсодержащих пестицидов в почве под виноградниками резко возросла концент­рация меди. Присутствующая в почве в избыточных количествах медь поступает в растения, изменяет окраску их листьев, нарушает рост. Однако на данном этапе развития сельского хозяйства невоз­можно полностью отказаться от химических средств защиты рас­тений, поскольку это приведет к значительному недобору урожая всех культур. Необходимы комплексное применение химических и биологи­ческих средств защиты растений, более тщательный подход к раз­работке рекомендаций по применению пестицидов, введение строжайшего контроля за содержанием этих соединений и про­дуктов их распада в с.х. продукции.

31.