6 12. Экология минерального питания

269

S.9

Ние рН на доступ-минеральных ;нтов для расте-(по с. J. Pratt,

1на горизонтальных обозначает раст-ость соединений, ая прямо связана с тностью соедине-поглощаемого ра­зи в ионной форме

I

Железо I

Марганец I

Бор I

Медь и цинк

Азот I

Фосфор

I

Калий 1

Кальций I

Магний I

Сера I

1

I I

I I I

I I I

1 1

I I

I I I

Молибден

7,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Очень кислые Слабо кислые

8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 ,. Л .. '

Слабо щелочные Сильно щелочные

ральных элементов в почве, также активно воздействуют на ее минеральный состав и кислотность, продуцируя, например, масляную и молочную кислоты. С корневыми выделениями связано явление почвоутомления при монокультуре сельскохо­зяйственных растений (накопление в почве не только самих вы­делений в повреждающих количествах, но и болезнетворных организмов). Поэтому учет особенностей соединений, секрети-руемых корнями, существен при планировании смены культур в севооборотах.

Таким образом, фотосинтез влияет на минеральное питание растений не только косвенно как поставщик соединений, необ­ходимых для роста корня, его метаболизма, но и непосред­ственно — в форме корневых выделений. Кроме того, еще в ра­ботах Д. Н. Прянишникова было показано, что интенсивность поглощения аммония в качестве источника азота непосред­ственно определяется обеспеченностью корней углеводами.

Содержание воды в почве — важный фактор, влияющий на интенсивность роста корней и доступность минеральных эле­ментов. При плохом водоснабжении корни в поисках воды проникают глубоко в почву до зоны ее достаточного увлажне­ния или даже до грунтовых вод. Дефицит минеральных ве­ществ в почве также приводит к сильному развитию корневой системы, и наоборот, хорошее почвенное питание или гидро­понные условия замедляют ее развитие и большая часть пла­

6.12.2

стических веществ, синтезируемых растением, может расходо­ваться на образование ассимилирующей поверхности и товар­ной части урожая. Однако при ухудшении условий это может

отрицательно сказаться на развитии растения.

Поглощение минеральных веществ в течение онтогенеза Минеральное определяется биологическими особенностями растения. Так, растений яровые злаки азот, ф0сфор и калий наиболее активно погло-

в онтогенезе щают в первые 1,5 месяца роста. За это время овес накапли­вает более 70% калия, 58% кальция, а магний поглощается с одинаковой скоростью до созревания зерна. У гороха, обла­дающего длительным периодом цветения и образования пло­дов, все элементы в течение онтогенеза поступают равномерно.

У многих растений усвоение минеральных веществ усили­вается в период цветения — образования семян. Как следует из данных табл. 6.3, земляника, формирование ягод у которой продолжается около трех недель, за время плодоношения нака­пливает около половины азота, фосфора и калия, погло­щаемых в течение вегетационного периода. За время цветения у льна (10—12 дней) количество золы в надземной части удваи­вается, а содержание азота, фосфора и калия возрастает в 3 — 4 раза.

Таблица 6.3. Поглощение элементов минерального питания (в % от максимума) растениями земляники (по Б. А. Рубину, 1976)

Дата наблю­дения	Фаза вегетации	N	Р	К
8 VI	Начало цветения	20	23	16
30 VI	Начало плодоношения	39	37	37
24 VII	Конец плодоношения	62	77	73
26 IX	Конец вегетации	100	100	100

Элементы, участвующие в синтезе лабильных органических соединений, весьма активно поглощаются растениями на ран­них этапах онтогенеза со скоростью, превышающей накопле­ние сухого вещества. Поэтому проростки и молодые ткани со­держат много азота, фосфора, калия и магния. Эти элементы в дальнейшем могут легко перераспределяться из более старых листьев в более молодые и в конусы нарастания. Такая кар­тина, в частности, наблюдается у яровых злаков. В первые не­дели вегетации относительное содержание азота, фосфора и ка­лия у них возрастает благодаря относительно более высокой скорости поглощения по сравнению со скоростью роста. После завершения фазы кущения чрезвычайно интенсивно растет сте­бель, что приводит к резкому снижению относительного содер­жания этих элементов в сухом веществе вследствие эффекта «разбавления». После колошения, в период развития и созрева­ния колоса, содержание азота, фосфора и калия в расчете на целое растение почти не меняется, однако в органах происхо­дит значительное перераспределение элементов и больйше ко­личества азота, фосфора переносятся из листьев и стеблей в зерновки.

Относительное содержание кальция, марганца, железа и бо­ра, наоборот, выше в более зрелых частях и более старых рас­тениях, так как их соединения прочнее связаны с цитоплазмой и мало используются вновь; при недостатке этих элементов в среде питания в первую очередь страдают молодые листья и конусы нарастания.

В естественных биоценозах поглощенные из почвы соедине­ния частично возвращаются с опавшими листьями, ветками, хвоей. С убранным урожаем сельскохозяйственных растений поглощенные вещества из почвы устраняются. Величина выно­са минеральных элементов зависит от вида растения и от уро­жайности, а у одной и той же культуры еще и от почвенно-кли-матических условий. Овощные культуры, картофель, многолет­ние травы выносят больше элементов питания, чем зерновые. Например, вынос кальция с одной тонной продукции соста­вляет у зерновых 10 кг, картофеля, кормовой и сахарной свеклы—30 — 40, у капусты—60 кг.

Для предотвращения истощения почвы и получения высо­ких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо внесе­ние удобрений. Сопоставляя количество элементов в почве и растении с величиной урожая, Ю. Либих, как уже отмеча­лось, сформулировал закон минимума (или закон ограничиваю­щих факторов). Согласно этому закону величина урожая опре­деляется прежде всего количеством в почве того элемента, который находится в относительном минимуме. Увеличение содержания этого элемента в почве за счет внесения удобрений будет приводить к возрастанию урожая пропорционально вно­симым дозам до тех пор, пока в минимуме не окажется другой элемент.

Этот закон, справедливый в условиях внесения моноудобре­ний, трансформировался в представление о критических перио­дах у растений по отношению к тому или иному минеральному элементу, т. е. периодах более высокой чувствительности рас­тений к недостатку конкретного элемента минерального пита­ния на определенных этапах онтогенеза.

В настоящее время стало ясно, что высокие и устойчивые урожаи без снижения плодородия почвы можно получить лишь при комплексном подходе к химизации сельского хозяйства, разработке и совершенствовании систем удобрений.

Система удобрений — это программа применения удобрений в севообороте с учетом растений-предшественников, плодоро­дия почвы, климатических условий, биологических особенно­стей растений и сортов, состава и свойств удобрений. Система удобрений создается с учетом круговорота веществ и их балан­са в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает посту­пление их в почву (с удобрениями), суммарный расход на фор­мирование урожаев и непродуктивные потери из почвы. Впервые баланс элементов питания для нашей страны был со­ставлен Д. Н. Прянишниковым (1937). Необходимое условие функционирования системы удобрений — предотвращение за­грязнения окружающей среды вносимыми в почву химически­ми соединениями.

Классификация удобрений

Определить минеральный состав почвы и растения помо­гают химические методы. Они дают общее представление о ко­личестве минеральных соединений, имеющихся в почве и по­глощаемых растениями. Доступность для растений необхо­димых элементов и другие задачи решаются в эксперимен­тальных условиях с привлечением вегетационного и полевого методов.

В условиях вегетационного метода растения выращивают на водных растворах исследуемых минеральных солей (водные культуры) или соли вносят в песок (песчаные культуры) или в почвы различного состава (почвенные культуры). Условия ос­вещенности, температуру воздуха и температуру в зоне корней, влажность и другие параметры регулируют в заданном авто­матическом режиме. Для изучения механизмов поглощения, превращения и транспорта в растении минеральных элементов в условиях вегетационного опыта широко применяют радиоак­тивные изотопы фосфора (³²Р), калия (^g6Rb)i, серы (³⁵S), ¹⁴С0₂, тяжелый азот (¹⁵N) и др. Поскольку вегетационные опыты проводят в условиях небольшого объема раствора или субстрата (до 10 кг) с ограниченным числом растений, их ре­зультаты проверяют в полевых условиях (полевой метод), по­сле чего они могут служить основой рекомендации для исполь­зования в практике сельского хозяйства.

Одновременно совершенствуются методы листовой диагно­стики потребности растений в элементах питания по экспресс-анализам клеточного сока листьев и методы химического ана­лиза элементов в почвах.

Удобрения подразделяют на минеральные и органические, промышленные (азотные, калийные, фосфорные, микроудобре­ния) и местные (навоз, торф, зола), простые (содержат один элемент питания — азотные, калийные, борные, молибденовые, марганцевые) и комплексные (содержат два или более пита­тельных элементов). Среди комплексных удобрений выделяют сложные и комбинированные. Сложные удобрения в составе одного химического соединения содержат два или три пита­тельных элемента, например калийная селитра — KN0₃, ам­мофос — NH4H2PO4 и др. Одна гранула комбинированных удо­брений включает два или три основных элемента питания в виде различных химических соединений (например, нитрофос, нитроаммофоска и др.).

Азотные удобрения. Единственным естественным источни­ком накопления запасов азота в почве является фиксация азота атмосферы микроорганизмами. Азот, вынесенный с урожаем, частично возвращается в почву с навозом. Большое значение имеет применение азотных удобрений, которые дают наиболь­шие прибавки урожая.

Азотные удобрения делятся на четыре группы:

Нитратные удобрения (селитры) содержат азот в нитратной форме — NaN0₃, Ca(N0₃)₂. Физиологически щелочные удобре­ния, эффективные на кислых почвах.

¹ Рубидий использ ют как элемент с близкими калию свойствами.

■