Азбука питания. Применение минеральных удобрений – один из инструментов управления урожаем

Растения – это «живые химические заводы», где непрерывно происходят сложные реакции. Минеральные соединения, получаемые растением из почвы, воздуха и воды, растение преобразует в органические, из которых в дальнейшем создаются все части растительного организма. Основные питательные элементы растение потребляет из почвы. От обеспеченности почвы элементами питания и влагой зависит, насколько растение сможет развиться и какой урожай сформировать. После скашивания травы в междурядьях садов и уборки урожая полевых культур остается небольшое количество пожнивных остатков, являющихся источником органики в почве. Минеральные же элементы не возвращаются обратно в почву, происходит естественное уменьшение содержания питательных веществ в почве, со временем почва беднеет, теряет способность удовлетворять потребности растений в необходимых питательных элементах, что ведет к снижению количества и качества урожая.

Грамотное и спланированное внесение удобрений дает возможность получать максимальные урожаи, улучшать качество урожая, менять направленность процессов обмена веществ, образования и накопления в растениях желаемых соединений – белков, жиров, крахмала, сахаров, витаминов, ферментов и т.д. Так, например, при различных условиях выращивания, содержание белка в пшенице может колебаться от 9 до 25%, крахмала в картофеле — от 10 до 24%, сахара в корнеплодах сахарной свеклы — от 12 до 22%, количество жира в семенах масличных культур, сахаров и витаминов в плодах и овощах – от 50 до 100%.

Высокопродуктивные сорта и гибриды сельхозкультур получают возможность реализовать свой потенциал при достаточном обеспечении элементами питания. Наибольшая эффективность применения минеральных удобрений обеспечивается при комплексной системе их применения, предусматривающей правильное сочетание доз, сроков и способов внесения минеральных удобрений в зависимости от планируемого урожая, сортовых и культурных особенностей растений, места в севообороте.

В использовании удобрений важно помнить, что все питательные элементы одинаково важны для роста и развития растений. При избытке одного элемента и недостатке другого невозможно получение высоких урожаев. «Закон минимума», сформулированный Юстусом Либихом, говорит, что величина урожая определяется содержанием в почве такого элемента питания, потребность в котором удовлетворяется в меньшей степени. По мере его увеличения урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока содержание другого вещества не окажется минимальным.

При разработке системы удобрения сельскохозяйственных культур и планировании сроков их внесения, следует учитывать, что на протяжении роста и развития растения потребляют элементы питания неравномерно. По отношению к условиям питания у растений различают два периода:

1. Период максимального потребления (при интенсивном росте вегетативной массы, цветении и образовании семян или плодов);

2. Критический период (начальные фазы роста и развития растений, когда идет закладка генеративных и вегетативных органов).

Растения потребляют из почвы 16 элементов:

• 3 макроэлемента – азот (N), фосфор (P) и калий (K). У различных растений потребность в макроэлементах различна, в среднем же растения потребляют макроэлементы в количестве от 30 кг до 300 кг/га по действующему веществу.
• 3 мезоэлемента – сера (S), магний (Mg) и кальций (Ca). Растения, в зависимости от вида, сорта, фазы развития, потребляют мезоэлементы в количестве от 1 до 30 кг/га по действующему веществу.
• 10 микроэлементов – цинк (Zn), медь (Cu), железо (Fe), марганец (Mn), молибден (Mo), хлор (Cl), бор (B), натрий (Na), кремний (Si), кобальт (Co). Растения потребляют микроэлементы в количестве от 0,01 мг до 1 кг/га по действующему веществу.

Макроэлементы

Азот (N) потребляется растением в виде (NO3)- или (NH4)+ ионов. Азот — это основной белковый (строительный) элемент, необходимый для роста всех растений и животных; определяет и ускоряет рост вегетативной массы растений: необходим для образования корневой системы, стеблей, листьев,а также для образования репродуктивных органов, семян и плодов.

Азот должен быть доступен для растений постоянно в течение вегетации. Недостаток азота снижает выход и качество конечной продукции — снижается содержание белка и жира в растениях. Растения формируются недоразвитыми и мелкими, снижается урожай.

Азот (N) в минеральных удобрениях чаще всего представлен аммонийной, нитратной и амидной формами. При нейтральной реакции среды растения лучше усваивают аммиачные соли (содержащие аммонийную форму азота), а при кислой – нитратные. При питании аммонийным азотом важно также обеспечить растения кальцием, магнием и калием, при нитратном питании – фосфором и молибденом.

В удобрениях азот может быть представлен в 4-х формах.

Фосфор (Р) отвечает за энергетическое обеспечение любых реакций в клетке: деления, синтеза веществ: улучшает азотное питание (для усвоения азота из NO3 растение затрачивает 2 молекулы фосфора); дает энергию для прорастания семян; обеспечивает быстрый рост и развитие корневой системы; ускоряет созревание; необходим для размножения. Определяет закладку будущего урожая: размер будущего урожая (количество семян) формируется на первых неделях жизни ростка. Если на этом этапе развития растение не получило весь необходимый фосфор, оно сформирует только то количество семян, на которое хватит питания. Это естественный природный процесс сохранения вида, растения стремятся дать меньшее количество зерен, лишь бы они были сильными и способными дать здоровые всходы. Негативный эффект от недостатка фосфорного питания в начальный период невозможно возместить подкормками в более поздние периоды. Фосфор улучшает качество конечного продукта: увеличивает содержание сахаров и каротина. Такие культуры, как овощные, зернобобовые, корнеплоды требуют повышенных доз фосфорных удобрений.

Фосфор очень малоподвижен в почве и легко взаимодействует с почвенными частицами, образуя новые соединения и переходя в недоступные для поглощения растениями формы. Поэтому эффективность использования растениями фосфорных удобрений зачастую не превышает 15-22%.

Растения усваивают фосфор в виде (H2PO4)- аниона.

По степени доступности для растений различают:

• Водорастворимые виды фосфорных удобрений:

• простой суперфосфат;
• тройной суперфосфат.

• Частично водорастворимые и растворимые в слабых кислотах:

• суперфосфат (23-26% P2O5).

• Растворимые в слабых кислотах:

• дикальций фосфат,
• преципитат.

• Растворимые в сильных кислотах:

• Очень слабодоступен для растений, эффективен при использовании на влажных и кислых почвах:

• фосфоритная мука (30% P2O5).

Фосфор (Р) усваивается растениями из водо-и цитраторастворимых форм. На почвах, близких к нейтральным, фосфор усваивается из водорастворимых форм фосфорных удобрений, на кислых почвах – из водорастворимых и растворимых в слабых кислотах (цитраторастворимых) форм фосфора. На почвах с pH менее 4,5-5 (очень кислых) фосфорное питание растений нарушается значительно, поэтому эти почвы требуют предварительной нормализации кислотности (известкования).

В предпосевное удобрение важно использовать водорастворимые формы фосфорных удобрений.

Калий (К) отвечает за интенсивность поглощения растениями питательных элементов, повышает устойчивость к грибковым заболеваниям и засухе, обеспечивает эффективность усвоения азота и фосфора, улучшает качество конечной сельскохозяйственной продукции.

Калий в растениях регулирует следующие функции:

• эффективность использования воды растениями (тургор, устойчивость к засухе);
• передвижение воды и питательных элементов в растении (созревание);
• транспорт сахаров (накопление питательных веществ);
• синтез белка;
• образование крахмала.

Культуры, чувствительные к недостатку калия: картофель, сахарная свекла, морковь, подсолнечник, соя.

Калий, находящийся в почвенном растворе, хорошо поглощается растениями на любых почвах. Сульфатные формы калийных удобрений более предпочтительны для весеннего внесения и подкормок, хлористый калий вносят обычно во время осенней обработки почвы, что позволяет избыточным ионам хлора, вредного для растений, вымываться из почвы с талыми водами.

Характеристика основных азотных ионов и их роль в питании растений

Формула иона	Общераспространенное название	Виды удобрений, содержащие ион	Доступность для растения
(NO3)-	Нитратный	Аммиачная селитра, известково-аммиачная селитра, карбамидо-аммиачная смесь, азотосульфат, сложные удобрения (на основе аммиачной селитры).	Немедленный эффект, легкоподвижен в почве, легко вымывается.
(NH4)+	Аммонийный	Аммиак, сульфат аммония, карбамидо-аммиачная смесь, сложные удобрения (на основе аммиачной селитры), азотосульфат.	Доступен, но имеет более продолжительный эффект вследствие адсорбции на почвенных частицах, затем понемногу освобождается и усваивается растениями.
(NH2)-	Амидный	Карбамид, карбамидо-аммиачная смесь, сложные удобрения (на основе карбамида).	Недоступен для растений. Но в результате деятельности почвенных микроорганизмов, NH2 восстанавливается до NH4. Скорость реакции зависит от температуры почвы (>+12). Не вымывается.
(CN2)-	Цианамидный (практически не применяется в сельском хозяйстве)	Цианамид кальция	Недоступен для растений. CN2=>NH2=>NH4 Восстанавливается в результате деятельности микроорганизмов. Скорость реакции зависит от температуры (>+12). Не вымывается.

Мезоэлементы

К мезоэлементам относятся:

• S = сера (потребляется в виде иона SO₄^–);
• Ca = кальций (потребляется в виде иона Ca²⁺);
• Mg = магний (потребляется в виде иона Mg²⁺).

Сера (S). Второй белковый элемент. Недостаток серы приводит к более слабому развитию растений и, как следствие, более низкому уровню урожайности. Сера необходима для роста и развития всех культур и потребляется растениями в количествах, эквивалентных количествам потребления азота. Это основной элемент для увеличения содержания белка и масла в сельскохозяйственных культурах. Применение удобрений, содержащих серу, повышает устойчивость к заболеваниям, низким температурам, засухе.

Культуры, чувствительные к сере: масличные, зернобобовые, зерновые, овощные, рапс, горчица, сурепица, кукуруза, подсолнечник.

Кальций (Ca). Кальций является важным компонентом клеточных стенок и структурным компонентом хромосом, его внесение способствует укреплению соломины у зерновых и снижению потерь при хранении корнеплодов. У зернобобовых кальций участвует в процессах транспорта сахаров и нейтрализации органических кислот.

Кальций – основной фактор, регулирующий ферментную активность в растениях, обеспечивающую поглощение других элементов питания (особенно азота).

Кальций необходим для:

• Роста корневой системы;
• Предохранения от повреждений при уборке.

Растения могут поглощать кальций из гипса, извести и хлорида кальция. Кальций обычно вносится в процессе известкования кислых почв, для уменьшения токсичного эффекта ионов алюминия в почвенном растворе.

Культуры, положительно отзывающиеся на внесение кальция: овощные, плодовые, ягодные, соя.

Магний (Mg) – центральный атом молекулы хлорофилла. Являясь центральным атомом молекулы хлорофилла, магний отвечает за превращение углекислого газа в органические соединения с выделением кислорода.

Легкие почвы с низким содержанием обменных катионов могут не удовлетворять потребность растений в магнии. В этом случае в почву вносят соединения магния в форме, доступной для растений.

Магний участвует в:

• Ассимиляции азота;
• Накоплении белка.

Растения могут потреблять и усваивать магний из разных видов удобрений:

• Быстродействующие:

• сульфат магния;
• калиймагнезия.

• Медленнодействующие:

• гипс (карбонат магния).

Культуры, чувствительные к недостатку магния: зерновые, картофель, соя.

Микроэлементы

Микроэлементы, наравне с другими факторами, отвечают за величину урожая и его качество.

Микроэлементы подразделяют на:

• 5 металлов (усваиваются растениями в виде двухвалентных катионов или в виде хелатов):

Fe = железо;

Mn = марганец;

Zn = цинк;

Cu = медь;

Mo = молибден (потребляется в виде иона MoO₄^2–).

• 2 неметалла:

Cl = хлор, потребляется растениями в виде иона (Cl)-, важен для некоторых культур, участвует в регулировании осмотического давления и повышает устойчивость растений к некоторым грибам;

B = бор, потребляется растениями в форме H₂BO₃^–;

• специфические микроэлементы, необходимые для некоторых культур

Na = натрий (Na⁺), в некоторых растениях (сахарная свекла) может частично заменять калий;

Si = кремний, потребляется в виде силиката, повышает прочность соломины у зерновых, уменьшает полегание;

Co = кобальт, в основном, необходим бобовым для лучшей фиксации азота.

Микроэлементы могут вноситься как в составе сложных удобрений, так и самостоятельно.