Минеральное питание растений

Магний входит в состав хлорофилла, активизирует в тканях ряд важных ферментов дыхания и фотосинтеза. При его недостатке разрушается хлорофилл, у растений появляется «мраморность листьев» - они бледнеют и становятся пестрыми. Источником магния может служить сульфат магния.

Железо играет важную роль, участвуя в процессе дыхания растений, а также в синтезе хлорофилла. При недостатке железа листья становятся светло-желтыми (хлороз), разрушается ауксин-вещество, влияющее на корнеобразование и общий рост растений. Поставщики железа – сульфаты и хлориды железа.

Бор улучшает снабжение корней кислородом. При недостатке его наблюдается слабое цветение, отмирает точка роста, прекращается рост корней. Отсутствие бора тормозит поступление в растение кальция. Источником бора может служить борная кислота.

Сера необходима для нормального роста и развития растения. Специальных серных удобрений в почву не вносят, так как сера содержится как в навозе, так и в суперфосфате, которые вносят в почву. При недостатке серы листья становятся светлыми, приостанавливается рост и развитие растения.

Медь участвует в окислительно-восстановительных процессах в растениях, повышает устойчивость растений к грибным заболеваниям. При недостатке меди на листьях появляются белые пятна, останавливается рост растений, растение увядает. Но избыток меди также чрезвычайно вреден для растения. При гидропонике медь вводится в питательный раствор в виде сульфата меди.

Марганец имеет значение в окислительно-восстановительных процессах, способствует образованию хлорофилла и дыханию растений. При недостатке марганца железо накапливается в закисной форме и действует на растение отравляюще. При избытке марганца все железо переходит в окисную форму, которая является физиологически неактивной и вызывает хлороз листьев. Источником марганца может быть сульфат марганца.

Молибден имеет большое значение в процессах азотного и водного обмена у растений. При его недостатке листья приобретают тусклую или желто-зеленую окраску. В состав питательного раствора при гидропонике молибден вводится в виде молибдата аммония.

Цинк принимает участие в синтезе белков, углеводов и других важных в жизнедеятельности растения веществ. При недостатке цинка листья становятся мелкими, у них светлеют верхушки, появляются светлые, желтоватые участки между жилками листьев, отмирают нижние листья.

Оптимизация минерального питания полевых культур

Азот, Фосфор, Калий

Базовый принцип агрохимии – нехватку одного элемента питания нельзя заменить избытком другого.

В ходе своего развития полевые культуры потребляют большое  количество питательных веществ (азота, фосфора, калия, кальция и других).

Цели использования удобрений:

создание оптимальных  условий для минерального питания  растений;

поддержание баланса  питательных веществ в почве.

Основой для  расчета норм применения удобрений  являются регулярные (каждые 4-5 лет) агрохимические обследования. В почвах определяют содержание гумуса, доступных форм фосфора, калия, микроэлементов, а также кислотность почв. По содержанию доступных форм фосфора и калия почвы Нечерноземной зоны России делятся на 6 классов (табл.). Эффективность дозы минерального удобрения прямо зависит от уровня содержания в почве вносимого с удобрениями питательных элементов. Фосфорные и калийные удобрения высокоэффективны на почвах с низким содержанием подвижных форм этих элементов, и почти не дают прибавку в урожае при использовании на высоко плодородных почвах, с повышенным и высоким содержанием подвижных форм фосфора и калия. Однако, если не применять эти удобрения регулярно, то и высокоплодородные почвы начинают постепенно снижать свое плодородие.

С точки зрения производственной рациональности и  экологической безопасности следует  планировать внесение удобрений  таким образом, чтобы в почве  после уборки урожая не оставалось большого излишка питательных веществ, которые впоследствии будут вымываться из почвы. Особенно это касается азотных удобрений. Их передозировка таит в себе риск, с одной стороны, излишнего накопления нитратов в продукции, с другой, вымывания азота из почвы.

Таблица. Группировка почв по содержанию доступных форм фосфора и калия

Класс	Содержание	Подвижный P2O5	Обменный K2O
		мг/100 г почвы, по Кирсанову
I	Очень низкое	< 2,5	< 4,0
II	Низкое	2,6-5,0	4,1-8,0
III	Среднее	5,1-10,0	8,1-12,0
IV	Повышенное	10,1-15,0	12,1-17,0
V	Высокое	15,1-25,0	17,1-27,0
VI	Очень высокое	> 25,0	> 27,0

Азот как питательный элемент обычно находится в первом минимуме в наших почвах, и азотные удобрения всегда обеспечивают значительную прибавку в урожае.

Общий запас  азота в пахотном слое (0-25 см) дерново-подзолистых  почв колеблется от 0,05 до 0,2 %, что соответствует 1-6 тонн на 1 га, но основное его количество содержится в составе слабо разлагаемых гумусовых соединений. Главным источником азота для питания растений служат его минеральные соединения - соли азотной кислоты и аммония. Запас минеральных форм азота составляет от 1 до 5 % от его общего запаса в почве. В течение вегетационного периода запас минеральных форм азота в почве сильно изменяется. В обычных агроценозах, максимальное количество минеральных форм азота обнаруживаются в начале лета, после внесения удобрений и в результате развития микробиологических минерализационных процессов. По мере развития сельскохозяйственной культуры запас азота в почве истощается и достигает минимальных значений к концу июля – началу августа. Перед уборкой и сразу же после уборки урожая содержание азота в почве может возрасти.

Расходование  азота из почвы происходит в результате:

использования растениями и выноса урожаем;

непроизводительных  потерь вследствие вымывания, денитрификации и последующих газообразных потерь.

Нитраты легко  растворимы в воде и в почве  не закрепляются. Вымывание нитратов из почвы осадками и дренажными водами – распространенное явление и  может достигать 10 – 20 кг, а в отдельных  случаях и до 80 кг азота на гектар. Из почвы нитраты попадают в грунтовые воды и водные источники.

Размеры вымывания  нитратов зависят от погодных условий  и запаса нитратов в почве, а последнее  в свою очередь зависит от системы  обработки почвы, занято ли поле растительностью  или находится под паром. Существенное значение для передвижения нитратов имеет механический состав почвы. Песчаные почвы легче теряют нитраты, чем суглинистые.

Значительные  потери азота из почвы происходят в газообразной форме в результате денитрификации. Чтобы избежать обеднения  почвы азотом и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур, необходимо постоянное пополнение запасов его в почве.

Естественным  источником пополнения является азот атмосферы. Над каждым гектаром земной поверхности в воздухе имеется  около 80 тыс. тонн азота. Однако молекулярный азот воздуха недоступен для высших растений.

Пополнение  запасов азота в почве происходит двумя путями:

с атмосферными осадками (до 5 кг/га);

вследствие  фиксации азота воздуха свободноживущими азотфиксирующими бактериями ( до 10 кг/га);

фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур (до 250 кг/га).

Свободно живущие  азотфиксирующие микроорганизмы способны при благоприятных условиях ассимилировать в год 5-10 кг азота на 1 га. Размеры  накопления азота зависят от вида бобовых растений. Так клевер может накапливать 150-160 кг, люпин – 160-170 кг, люцерна - 250-260 кг, горох – 70-80 кг на 1 га. Бобовые многолетние травы при оптимальных условиях выращивания обеспечивают себя азотом на 2/3 за счет атмосферы и только 1/3 азота используют из почвы. В смешанных травостоях злаки используют азот бобовых после отмирания клубеньков.

Среди зерновых культур наибольшей потребностью в азоте отличаются озимая и яровая пшеницы, затем овес, многолетние травы, в меньшей степени ячмень и рожь.

В последние  годы широкое распространение получает оптимизация доз азотных удобрений  по содержанию минерального азота в  почве, особенно при проведении весенней почвенной диагностики. Обеспеченность почв азота весной оценивается в соответствии с принятой группировкой (табл.). Образцы отбираются из пахотного слоя весной, в то время когда почва уже хорошо прогреется.

По результатам  исследований установлено, что в  среднем запас в почве весной 90 кг/га минерального азота достаточен для большинства растений. Наиболее эффективно сочетаниеорганических удобрений с дробным внесением азотных удобрений в фазы максимального потребления этого элемента растениями.

Таблица. Группировка почв по содержанию минерального азота в почве

Содержание минерального азота в почве	N-NO3 + N-NH4, мг/кг почвы
Очень низкое	до 5,0
Низкое	5,1-10,0
Среднее	10,1-20,0
Хорошее	20,1-40,0
Высокое	свыше 40,0

Нецелесообразно внесение высоких доз азотных удобрений. При единовременном внесении более 120 кг азота на 1 га, в условиях дождливой погоды, в фильтрационных водах концентрация нитратов может достигать и даже превышать 8-17 мг/л. При внесении N60 концентрация нитратов колеблется в пределах 2-7 мг/л. Внесение азотных удобрений с расчетом на их последействие в условиях данной природной зоны не оправдано. Следует отметить, что большая часть минеральных форм азота, оставшихся в почве после уборки урожая, будет потеряна за осенний период вследствие вымывания и денитрификации.

Некоторая опасность  загрязнения вод азотом может  возникнуть при внесении азотных  удобрений в подкормку в ранневесенний  период «по черепку», за счет поверхностного стока по ледяной корке.

Одной из задач оптимального применения минеральных удобрений на сенокосах и пастбищах является регулирование биохимического состава корма. Удобрения, в зависимости от состава и норм их внесения, могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на качество получаемых кормов. Оптимальный уровень протеина в травах наблюдается при внесении азотных удобрений в дозах 120-210 кг азота на 1 га. В интервале доз азотных удобрений 200-250 кг N на 1 га возникает реальная опасность избыточного накопления нитратов в кормах.

На содержание нитратов большое влияние оказывают: дробность внесения азотных удобрений, условия освещения, обеспеченность влагой, микроэлементами, уровень реакции  почвы. Резкий дефицит калия при  высоком уровне обеспеченности азотом также может привести к избыточному накоплению нитратов.

Получение качественных кормов с содержанием нитратов ниже ПДК возможно при внесении 180-240 кг/га азота (3-4 стравливания) на почвах без  орошения. Это является важным ограничением при установлении максимальных норм азотных удобрений. Использование под цикл стравливания более 60 кг/га азота приводит к превышению предельно допустимого содержания нитратов.

Особую осторожность необходимо соблюдать при использовании  азотных удобрений вблизи колодцев и в зоне формирования грунтовых вод. Вокруг водозаборов необходимо оставлять защитные полосы, на которых удобрения вообще не применяются.

План применения фосфорных удобрений является обязательным приложением к результатам исследований почв. Базовым значением по дозировкам фосфорных удобрений следует считать: для зерновых и трав – 35 кг, для однолетних трав на силос – 70 кг и для картофеля – 90 кг на га Р205 в год.

Эти цифры могут  быть изменены в сторону увеличения или уменьшения на основе исследований плодородия почв.

На почвах, бедных подвижным фосфором наибольшие прибавки урожая в регионе получены от доз фосфорных удобрений около 90 кг д.в. на 1 га, на среднеобеспеченных – 30-60 кг/га, на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора фосфорные удобрения не эффективны. На хорошо обеспеченных фосфором почвах следует использовать только минимально необходимые для растений нормы фосфорных удобрений.

В отличие от азота, фосфор не вымывается из почвы  в грунтовые воды в больших  количествах, так как большинство  его минеральных соединений мало растворимо. Согласно финским исследованиям, в зависимости от типа почвы и вида культуры может вымываться 1-2 кг P/га. Основные потери происходят в результате поверхностного смыва при снеготаянии или обильных дождях.

Более растворимы и легче минерализуются органические соединения фосфора, содержащиеся как в отходах животноводства, так и в ряде моющих средств. Попадание соединений фосфора в поверхностные воды способствует развитию эвтрофикации водоемов. Большой риск потерь фосфора существует на участках, где выращиваются картофель и овощи в открытом грунте, имеющих уклон в сторону водоема. Смыв фосфора всегда выше при поверхностном внесении удобрений, в сравнении с внутрипочвенным.

Поверхностное удобрение многолетних трав можно  уменьшить путем удобрения «в запас» – внесения увеличенных норм фосфора перед пересевом трав. В таком случае потребуется ежегодное внесение только азотных и калийных удобрений. Фосфор вносят только по весне во время первой подкормки. При второй и третьей подкормке фосфор не применяют вообще.

Основным показателем  обеспеченности растений калием считается  содержание его в почве в обменной форме. Исследованиями установлено, что  содержание подвижного калия 10-15 мг К2О  на 100 г почвы и применение умеренных  доз калийных удобрений (60-90 кг/га К2О) обеспечивает продуктивность севооборотов 3-5 т/га зерновых единиц в год на дерново-подзолистых почвах.

Содержание калия в  злаковых травах, в среднем, близко к оптимальным зоотехническим нормам. Увеличение единовременных доз внесения калийных удобрений, исходя из зоогигиенических требований к качеству корма, свыше 90 кг на хорошо обеспеченных, и 120 кг - на бедных калием почвах нецелесообразно. В противном случае содержание калий в корме превышает 3% (ПДК). При высоких нормах калийных удобрений, особенно в сочетании с большими нормами азотных, возможны заболевания животных гипомагнеземией, обусловленной низким содержанием магния в крови, По этой же причине не следует вносить на сенокосах и пастбищах калийные удобрения в запас на ряд лет.