1.В какой форме поступают основные
питательные вещества в растение;
2. Агрохимическая характеристика
основных подтипов чернозёмов (выщелоченных, типичных, обыкновенных, южных).
Эффективность удобрений на этих почвах;
3. Источники фосфора для растений.
Вынос фосфора с урожаем;
4. Роль бора, молибдена, марганца для
растений.
1.В какой форме поступают основные питательные вещества в растение
Азот и
зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы
растений в виде ионов (анионов и катионов). Так, азот может поглощаться в виде
аниона и катиона (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми
бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера — в виде
анионов фосфорной и серной кис лот—калий, кальций, магний, натрий, железо
виде катионов, а микроэлементы — в виде соответствующих анионов или катионов.
Растения
усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и поглощенные коллоидами.
Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых
выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют
на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную
форму.
В
процессе поступления питательных веществ в растения проявляется синергизм ионов,
когда поглощение одних ионов способствует лучшему поглощению других.
физиологическая
уравновешенность легче всего восстанавливается при введении в раствор солей
кальция. При наличии в растворе кальция создаются нормальные условия для
развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях катион
кальция должен преобладать над всеми другими ионами. Особенно сильно ухудшаются
развитие корней и поступление в них питательных элементов при высокой
концентрации ионов водорода, т.е. при повышенной кислотности раствора.
Корни
растений имеют очень высокую усвояемую способность и могут поглощать
питательные элементы из сильно разбавленных растворов. Большинство растений
нормально развивается при содержании N и К20 по 20—30 мг и Р2Оз
10—15 мг на 1 л раствора и даже при значительно более низкой концентрации, если
она поддерживается на том же уровне.
Для
нормального развития корней важное значение имеет также соотношение солей в
растворе, его физиологическая уравновешенность. Физиологически уравновешенным называется
раствор, в котором отдельные питательные элементы находятся в таких
соотношениях, при которых происходит наиболее эффективное использование их
растением. Раствор, представленный какой-либо одной солью, физиологически не
уравновешен.
Поступившие
в растения элементы минерального питания в виде катионов и анионов используются
на синтез органических соединений и обеспечение различных физиологических
функций. С увеличением уровня питания каким-либо ионом его концентрация в
растениях в минеральной форме также возрастает в определенных пределах. Так,
поступивший в растения нитратный азот восстанавливается уже в корневой системе,
а аммонийный азот быстро используется на синтез органических азотистых
соединений. Значительные количества нитратов обнаруживается в надземные органах
растений обычно лишь при повышенном уровне снабжения азотом. Поглощенный
корнями фосфор также интенсивно включается в состав органических соединений и
накапливается в тканях растений в минеральной форме только при обильном
питании. Концентрация других минеральных ионов в растительных тканях отражает
степень обеспеченности растений соответствующими элементами.
Повышенное
содержание минеральных соединений отдельных элементов в растениях может
наблюдаться и при ограничении синтеза органических веществ вследствие
недостатка других элементов питания, прочих неблагоприятных условий для роста и
развития растений.
2. Агрохимическая характеристика основных подтипов чернозёмов (выщелоченных, типичных,
обыкновенных, южных). Эффективность удобрений на этих почвах
Черноземы.
Агрохимические свойства основных подтипов черноземов характеризуются
показателями, приведенными в таблице
Черноземы
от других почв отличаются более высоким естественным плодородием, имеют мощный
гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуса и общего азота (0,2—0,5
%) в пахотном горизонте с постепенным снижением их по профилю. Валовой запас
гумуса и азота в слое 0—20 см составляет соответственно 60—220 и 3—15 т/га, а в
метровом слое — в 3—4 раза больше. Общее содержание фосфора колеблется от 0,1
до 0,3%, а валовой запас его составляет 2—4,5 т/га. Все подтипы черноземов
богаты калием, общее содержание его составляет 2,5—3 %, а валовой запас— 75—90
т/га. Черноземы имеют высокие емкость поглощения и степень насыщенности
основаниями.
У
типичного чернозема наибольшая мощность гумусового горизонта, более высокое
относительное содержание гумуса и общего азота, а также фосфора и валовые их
запасы (соответственно 120—220; 7—15 и 3,5—4,5 т/га) и емкость поглощения. К
северу у выщелоченного чернозема и к югу у обыкновенного и особенно у южного
черноземов значения этих показателей снижаются. У выщелоченного чернозема
реакция почвы слабокислая, обменная кислотность, как правило, отсутствует, но
гидролитическая кислотность может достигать значительных величин. У
обыкновенного и южного черноземов реакция нейтральная или слабощелочная.
Несмотря
на высокое потенциальное плодородие черноземов, обеспеченность их усвояемыми
формами азота и подвижным фосфором
(особенно
старопахотных и слабо удобрявшихся черноземов) очень часто невысокая. Поэтому здесь
эффективны фосфорные удобрения, а при более благоприятных условиях увлажнения и
азотные. На старопахотных и слабо удобрявшихся черноземах по сравнению с
целинными уменьшаются запасы общего и обменного калия. На таких почвах,
особенно под калиелюбивые культуры (сахарная свекла, картофель, подсолнечник и
др.), целесообразно вносить калийные удобрения (вместе с азотными и
фосфорными). Применение минеральных удобрений дает наилучшие результаты в более
увлажненных западных районах Черноземной зоны, в восточных районах (параллельно
с ухудшением условии увлажнения) эффективность удобрений снижается.
3. Источники фосфора для растений. Вынос фосфора с урожаем
Из
органических соединений фосфора наиболее важную роль в растениях играют
нуклеиновые кислоты — сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из
азотистых оснований, молекулы углеводов (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной
кислоты. Они участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности организмов
синтезе белка, росте и размножении, передаче наследственных свойств.
Нуклеиновые кислоты образуют комплексы с белками — нуклеопротеиды, участвующие
в построении цитоплазмы и ядра клеток. Фосфор входит в состав фосфатидов
(фосфоглицеридов), которые образуют белково-липидные клеточные мембраны и
регулируют их проницаемость для различных веществ. Значительное количество
фосфора в растениях находится в составе фитина — запасного вещества семени,
используемого как источник этого элемента во время прорастания. Важная группа
фосфорорганических соединений в тканях растений — сахарофосфаты, образующиеся в
процессах фотосинтеза, синтеза и распада углеводов. Фосфор входит также в
состав витаминов и многих ферментов.
Минеральные
фосфаты присутствуют в тканях растений обычно в небольших количествах, но
играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат
резервом для образования органических фосфорсодержащих соединений.
Фосфор
имеет большое значение в энергетическом обмене и о разнообразных процессах
обмена веществ в растительных организмах. Он участвует в углеводном и азотном
обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения. Энергия солнечного света в
процессе фотосинтеза и энергия, выделяемая при окислении в процессе дыхания
ранее синтезированных органических соединений, аккумулируется в растениях в виде
энергии фосфатных связей макроэргических соединений. Важнейшее из таких
соединений — АТФ. Накопленная в АТФ энергия используется для всех жизненных
процессов роста и развития растения, в том числе для поглощения питательных
веществ из почвы, синтеза органических соединений, их транспорта. При
недостатке фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях.
Фосфора,
как и азота, больше всего содержится в репродуктивных и молодых растущих
органах и частях растения, где интенсивно идут процессы синтеза органического
вещества. Из более старых листьев фосфор может передвигаться к зонам роста и
использоваться повторно, поэтому внешние признаки его недостатка проявляются у
растений, прежде всего на нижних листьях.
Растения
наиболее чувствительны к недостатку фосфора в самом раннем возрасте, когда их
слаборазвитая корневая система обладает низкой усвояющей способностью.
Отрицательное действие недостатка фосфора в этот период не может быть
исправлено последующим даже обильным фосфорным питанием.
Важную
роль играет обеспечение растений фосфором и в период формирования
репродуктивных органов. Его недостаток в этот период тормозит развитие и
задерживает созревание растений, вызывает снижение урожая и ухудшение качества
продукции.
При
недостатке фосфора растения резко замедляют рост, листья их приобретают
(сначала с краев, а затем по всей поверхности) серо-зеленую, пурпурную или
красно-фиолетовую окраску. У зерновых злаков при дефиците фосфора уменьшаются
кущение и образование плодоносных стеблей. Признаки фосфорного голодания обычно
проявляются уже в начальный период развития растений, когда они имеют
слаборазвитую корневую систему и не способны усваивать труднорастворимые
фосфаты почвы.
Вынос
питательных веществ с урожаем — важный показатель, который необходимо учитывать при определении
потребности культур в удобрениях, расчете доз удобрений в конкретных условиях.
Общая
потребность сельскохозяйственных культур в элементах минерального питания
характеризуется размерами биологического выноса — количеством этих элементов во
всей формируемой биомассе растений, т. е. в надземных органах и корнях.
Следовательно, биологический вынос включает содержание питательных веществ как
в отчуждаемой с поля основной и побочной продукции (хозяйственный вынос), так и
в корневых и пожнивных остатках, листовом опаде (остаточный вынос). Если
нетоварную часть урожая (солому или ботву) оставляют в поле, то содержащиеся в
ней питательные элементы не учитывают в хозяйственном выносе. Остаточная часть
выноса составляет значительную долю от биологического выноса, особенно у
многолетних трав (50—60 %) и овощных культур (40—60 % у капусты белокочанной и
огурца, 70—80 % у капусты цветной). У зерновых культур, картофеля, кукурузы на
силос на остаточную часть выноса обычно приходится 20—35 % общего, т. е.
биологического выноса этими культурами. Питательные элементы из
пожнивно-корневых остатков, опавших листьев вновь вовлекаются в круговорот и в
дальнейшем частично используются растениями.
4. Роль бора, молибдена, марганца для растений
Бор. Сильно влияет на углеводный,
белковый, нуклеиновый обмен и другие биохимические процессы в растениях. При
его недостатке нарушаются синтез и особенно передвижение углеводов,
формирование репродуктивных органов, оплодотворение и плодоношение. Бор не
может реутилизироваться в растениях поэтому при его недостатке страдают прежде
всего молодые растущие органы, происходит отмирание точек роста.
Более
требовательны к бору и чувствительны к его недостатку корнеплоды, подсолнечник,
бобовые культуры, лен, картофель и овощные растения. У сахарной, кормовой и
столовой свеклы дефицит бора вызывает поражение гнилью сердечка и появление
дуплистости корнеплодов. Лен при недостатке бора поражается бактериозом.
Отмирание верхушечной точки роста приводит к усиленному образованию боковых
побегов, которые также останавливаются в росте, резко снижаются выход и
качество волокна. У подсолнечника острый дефицит бора вызывает полное отмирание
точки роста, при более позднем проявлении недостатка бора наблюдаются
ненормальное развитие цветков, пустоцвет и снижение урожая семян. При борном
голодании бобовых культур нарушается развитие клубеньков на корнях и снижается
симбиотическая фиксация молекулярного азота из атмосферы, замедляются рост и
формирование репродуктивных органов. Картофель при недостатке бора поражается
паршой, у плодовых деревьев появляется суховершинность, развиваются наружная
пятнистость и опробковение тканей плодов. Недостаток бора чаще проявляется на
известкованных дерново-подзолистых и серых лесных, дерново-глеевых и темноцветных
заболоченных почвах.
Молибден.
Ему принадлежит
исключительная роль в азотном питании растений: он участвует в процессах
фиксации молекулярного азота (бобовыми в симбиозе с клубеньковыми бактериями и
свободноживущими почвенными азотфиксирующими микроорганизмами) и восстановления
нитратов в растениях. В растениях содержится молибден (мг на 1 кг сухого
вещества): в зерне овса и пшеницы — 0,16—0,19, в корнеплодах и листьях сахарной
свеклы — 0,16—0.6, в сене клевера —0,91, в зеленой массе люпина— 1,12.
Особенно
требовательны к наличию молибдена в почве в доступной форме бобовые культуры и
овощные растения (капуста, листовые овощи, редис).
Внешние
признаки недостатка молибдена сходны с признаками азотного голодания — резко
тормозится рост растений, вследствие нарушения синтеза хлорофилла они
приобретают бледно-зеленую окраску (листовые пластинки деформируются, и листья
преждевременно отмирают).
Дефицит
молибдена также ограничивает развитие клубеньков на корнях бобовых культур,
резко снижает урожай и содержание белка в растениях. Недостаток молибдена при больших
дозах азота может приводить к накоплению в растениях, особенно в овощных и
кормовых, повышенных количеств нитратов, токсичных для человека и животных.
Растениям не хватает молибдена обычно на кислых почвах, особенно легкого
гранулометрического состава.
Марганец.
Входит в состав
окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в процессах дыхания,
фотосинтеза, углеводного и азотного обмена растений, играет важную роль в
усвоении растениями нитратного и аммонийного азота. Наиболее чувствительны к
недостатку марганца и требовательны к его наличию в доступной форме в почве
свекла и другие корнеплоды, картофель, злаковые, а также яблоня, черешня и
малина.
Характерный
симптом марганцевого голодания — точечный хлороз листьев. На листовых
пластинках между жилками появляются мелкие желтые хлоротичные пятна, затем
пораженные участки отмирают. Недостаток марганца бывает, как правило, на
болотных, нейтральных и щелочных, а также на легких почвах.
