Методы потребности растений в удобрениях

На аэрацию почвы проще воздействовать рациональной обработкой, а на увеличение содержания питательных веществ – внесением удобрений.

Таким образом, все основные факторы жизни растений доступны в той или иной мере воздействию человека.

Существует, кроме того, ряд косвенных факторов жизни, также влияющих на рост и развитие растений. К ним относятся: строение почвы, содержание органических веществ, биологическая деятельность почвы и ее реакция, а также вредители, болезни, сорняки, которые иногда приобретают решающее значение. Так, почва обладает различными физическими свойствами, но необходимое растениям сочетание воды и воздуха возможно лишь при определенных физических свойствах почвы, хорошей структуре, обеспечивающей водопроницаемость почвы, циркуляцию воздуха в ней и достаточный запас воздуха для дыхания корней и биологической деятельности.

Разнообразный климат в различных зонах России и неодинаковые погодные условия в каждой зоне вызывают необходимость применять разные агротехнические приемы выращивания сельскохозяйственных культур.

Искусство агронома проявляется в том, чтобы правильно определять влияние всех факторов жизни на выращиваемые растения в условиях каждого поля и создавать оптимальные условия для получения планируемого урожая путем применения прогрессивной агротехники с внесением необходимого количества удобрений [3].

 

1.2 Основные законы земледелия

 

Рассмотрим отношение растений к совокупности факторов жизни и взаимоотношения этих факторов с растениями. Некоторые основные положения этих взаимоотношений в настоящее время приобрели значение объективных законов земледелия.

Равнозначность и незаменимость факторов жизни растений. Растение не может существовать, если оно лишено одного из основных факторов, безразлично, будет это вода, воздух, свет, тепло или одно из питательных веществ, как бы ни была мала потребность в нем. Естественно, что ни один из факторов не может быть заменен другим. От увеличения количества какого-либо фактора эффект получается только тогда, когда в остальных нет недостатка.

Количественное действие факторов жизни растений. Над разработкой этого закона трудились многие ученые: Либих называл его законом минимума, Митчерлих – законом физиологического минимума, Блэкман – законом ограничивающих факторов, А. Г. Дояренко – законом минимума и оптимума, В. Д. Панников (1969) – законом минимума, оптимума и максимума действия факторов жизни растений. Сущность этого закона заключается в том, что «величина урожая во многом зависит от того фактора или элемента роста растений, который находится в минимуме, которого недостает».

Растение развивается лишь до тех пор, пока оно обеспечено всеми основными факторами жизни, как только будет исчерпан один из них, дальнейшее развитие растения приостанавливается. Например, если в почве содержание усвояемого азота достаточно для получения урожая зерна 10 ц с 1 га, а остальные элементы питания могут обеспечить получение 30 ц, урожай все равно окажется равным примерно 10 ц. Только после того, как количество азота в почве будет увеличено (при устранении минимума), урожай повысится до уровня, лимитируемого каким-либо другим элементом или фактором, оказавшимся в минимуме. Следовательно, урожай выращиваемой культуры определяется тем фактором, которого не хватает или который находится в минимуме.

При выявлении минимума этот решающий фактор должен быть в первую очередь объектом нашего воздействия. В том случае, когда в положении минимума находится несколько факторов (а это бывает весьма часто), дело осложняется.

Так, обеспечив поле влагой (первый минимум) и подняв урожай на некоторую высоту, можно встретиться с истощением почвы. Тогда возникает второй минимум – недостаток питательных веществ и т. д. Значительного повышения урожайности можно добиться, если обеспечить растения всеми факторами, которых не хватает.

При количественном увеличении одних факторов и полной обеспеченности остальными факторами рост и развитие растений усиливается. Однако каждый фактор имеет свой оптимум, и понижение каждого фактора до некоторой минимальной величины или повышение до некоторого максимума будут ослаблять жизнедеятельность растения до полного ее прекращения. Отсюда вывод: чтобы получить максимальный урожай, необходимо создать оптимальные условия для роста и развития растений, ибо как недостаток, так и избыток любого фактора вредно отражается на них.

Например, большинство сельскохозяйственных культур слабо развивается при температуре 1–3°С. По мере повышения температуры до 35–40°С энергия развития их быстро возрастает, но при температуре свыше 40°С растения развиваются гораздо слабее, а выше 50°С наблюдается их угнетение, а затем и гибель.

Совокупное действие факторов жизни растений. «Факторы жизни растений в наибольшей степени проявляют свою силу только при совместном действии. В полевых условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность и условия продуктивного использования других факторов».

В производственной обстановке отдельные факторы жизни растений действуют не изолированно, не независимо друг от друга. Растения непрерывно испытывают влияние всего комплекса факторов, которые взаимно связаны между собой. С изменением одного какого-либо фактора закономерно происходят изменения в ряде других. Например, с повышением температуры увеличивается потеря воды из почвы через испарение и транспирацию; в связи с потерей воды автоматически повышается содержание воздуха в почве; усиливается микробиологическая деятельность и вместе с этим больше накапливается пищи для растений, но этот процесс развивается до определенного предела. При сильном иссушении почвы микробиологические процессы затухают и накопление пищи снова прекращается.

Взаимосвязь в количественном изменении факторов подчиняется естественным законам физики, химии, биологии. Поэтому земледелие опирается на закон совокупного, а не изолированного действия факторов. Игнорирование или непонимание закона совокупного действия факторов приводит к ошибочным суждениям о том, что можно добиться коренного повышения урожайности и рентабельности земледелия путем применения только одного какого-либо мероприятия. Например, некоторые считают, что можно быстро повысить урожай лишь за счет углубления пахотного слоя, или путем применения высоких доз удобрений, или только известкованием и т. п.

Познание основных законов жизни растений является обязательным для всех работников земледелия, только на основе этих знаний возможно рациональное применение удобрений и улучшение агротехнических приемов.

 

1.3 Питание растений

 

Активный процесс потребления корнями растений питательных веществ тесно связан со всей жизнедеятельностью растений. Он протекает в несколько этапов, из которых первым является адсорбция, то есть поглощение того или иного питательного вещества поверхностью корней и корневых волосков с последующей передачей его внутрь корня и далее по проводящим тканям в другие органы растения. Осваивая при помощи постоянно нарастающих корешков и корневых волосков все новые и новые частицы почвы, растение удовлетворяет свою потребность в воде и питательных веществах.

Вопросы использования питательных веществ растениями из подпахотного слоя еще слабо разработаны. Кроме того, учет плодородия этого слоя имеет практическое значение не для всех почв и культур. В производственных условиях при возделывании однолетних культур обычно учитывают запасы питательных веществ, находящиеся только в пахотном слое. Более глубокие горизонты имеют существенное значение для кустарников и древесных пород.

Потребление питательных веществ регулируется также и наземными частями растений, оно является результатом жизнедеятельности всего растения. Почвенное и воздушное питание растений неразрывно связано между собой. При улучшении корневого питания под влиянием удобрений усиливается работа листового аппарата, что и обеспечивает повышение урожая. Различные растения для построения единицы товарной продукции извлекают за вегетационный период неодинаковое количество элементов минерального питания (табл. 1).

Таблица 1. – Потребление (вынос) сельскохозяйственными культурами азота, фосфора и калия с учетом содержания их во всем растении, включая корни и пожнивные остатки (в кг на 1ц продукции)

Культура	Основная продукция	Вынос
		N	P2O5	K2O
Озимая пшеница Озимая рожь Яровая пшеница Ячмень Овес Гречиха Горох Лен Клевер первого года Кукуруза на силос   Картофель Сахарная свекла Кормовая свекла Капуста белокочанная Морковь столовая Кормовая брюква	Зерно ≫ ≫ ≫ ≫ ≫ ≫ ≫ Солома Сено Зеленая масса(влажность 80-85%) Клубни Корнеплоды ≫ Кочаны Корнеплоды ≫	3,8 3,6 4,4 2,9 3,4 3,7 6,6 1,4 5,8 0,4   0,6 0,6 0,7 0,4 0,3 0,3	0,8 1,3 0,6 0,8 1,1 1,5 1,8 0,4 1,4 0,2   0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1	2,3 2,9 2,9 2,7 3,4 4,7 2,8 1,2 3,3 0,4   0,9 0,7 0,9 0,5 0,4 0,4

Соотношение усвоенных элементов питания характеризует особенности минерального питания каждой культуры.

В процессе роста и развития растений образуются разные органы, в каждом из которых отлагаются усвоенные питательные вещества в специфических соотношениях. Примерное распределение азота, фосфора и калия в надземной массе хлопчатника можно представить в следующем виде (табл. 2).

Таблица 2. – Распределение элементов питания в хлопчатнике (в % от общего содержания) (по И.В. Гулякину, 1970)

Орган	N	P2O5	K2O
Семена Волокно Листья Стебли Коробочки	32,4 2,0 34,9 18,2 12,5	53,9 1,5 25,0 12,3 7,3	2,5 1,0 76,1 14,3 6,1

 

Из данных таблицы 2 видно, что волокно содержит незначительные количества азота, фосфора и калия. Основная масса этих элементов находится в семенах и вегетативных органах растения.

С ростом и развитием растений происходят изменения не только в размерах, но и в химическом составе образующихся органов. В молодых растениях обычно содержится больше элементов питания, особенно азота и калия, чем в более старых растениях. В связи с использованием ранее усвоенных элементов на дальнейший рост отдельных органов, а также в связи с интенсивностью происходящих в них процессов содержание элементов питания заметно снижается. Изменяется при этом минеральный состав растений, то есть соотношение элементов питания (табл. 3).

Таблица 3. – Соотношение основных элементов питания, усвоенных помидорами в отдельных фазах развития (в % к сумме питательных веществ) (по З.И. Журбицкому, 1965)

Фазы роста	N	P2O5	K2O
Вегетативный рост Цветение Плодообразование Созревание	34 43 43 35	12 15 14 18	54 42 43 47

 

Приведенные данные позволяют сделать вывод о зависимости развития растений от системы удобрений. Зная, как изменяются потребности растений в питании, можно в известных пределах управлять ростом и развитием растений и устанавливать дозы удобрений для планируемых урожаев. Если применять такую систему удобрения, которая будет способствовать возрастным изменениям в питании растений, развитие ускорится, и, наоборот, если вносимые удобрения будут задерживать возрастные изменения в питании, то развитие растений задержится.

На рост и развитие растений непосредственно действуют не только изменения в питании, но и внешние условия, под влиянием которых изменяется в известной степени потребность растений в питании, а также способность растений усваивать отдельные элементы.

Для каждой культуры характерны изменения в соотношении элементов питания и темпы их усвоения в процессе роста и развития. Например, кукуруза хорошо отзывается на сравнительно поздние подкормки азотом. Это объясняется увеличением потребности в азоте перед началом выбрасывания нитей у початков. При выращивании озимой пшеницы, наоборот, нужны наиболее ранние подкормки, так как в период весеннего отрастания и кущения пшеницы она усиленно потребляет азот. Перед выходом в трубку потребность пшеницы в азоте резко снижается, но одновременно усиливается поглощение калия, поэтому запоздалая азотная подкормка не способствует повышению урожая. Однако более позднее внесение азота, перед наливом зерна, может улучшить его качество − повысить белковость зерна.

На рисунке 3 показаны изменения в соотношении питательных веществ, усваиваемых помидорами за отдельные фазы. К началу завязывания плодов от суммы трех элементов потреблялось 50% азота, в то время как калия только 32%, а в период полного плодоношения и начала сбора плодов на 36 частей азота растениями усваивалось уже 50 частей калия. В период плодоношения растения усваивали значительное количество фосфора − около 15% от суммы трех основных элементов. Из рисунка видно, каким должен быть состав питания помидоров в тот или иной период; состав подкормки необходимо устанавливать с учетом этих данных.

Из приведенных примеров видно, что каждое растение предъявляет свои требования к питанию, которые необходимо удовлетворять, чтобы обеспечить получение высоких урожаев. Потребность растений в элементах питания характеризуется как с количественной стороны − динамикой интенсивности потребления питательных веществ в течение вегетационного периода, так и с качественной − изменением соотношений усваиваемых элементов питания.

Интенсивность потребления элементов питания связана непосредственно со скоростью роста растений, а изменения в соотношениях усваиваемых элементов − с развитием растений.