Применение удобрений в сельском хозяйстве
Биологический и хозяйственный вынос элементов питания.
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. В
практических целях потребность сельскохозяйственных культур в питательных
веществах характеризуют, как правило, размером их выноса с урожаем, т. е.
хозяйственным выносом. Вынос питательных элементов с урожаем
сельскохозяйственных культур и соотношение потребляемых элементов питания
сильно различаются. Это обусловлено особенностями химического состава растений,
колебаниями уровня формируемого урожая и изменением его структуры. Агрохимический анализ растений проводят в целях: оценки
качества урожая сельскохозяйственных культур, сертификации продукции
растениеводства и кормов, оценки изменений химического состава, питательной,
кормовой и технологической ценности растениеводческой продукции в зависимости
от условий выращивания, в том числе применения удобрений. Определения размеров
выноса элементов питания с урожаем и динамики их потребления в течение
вегетации, диагностики питания растений и определения потребности в удобрениях.
Изучения использования культурами питательных элементов из удобрений. Критический
период в питании растений. Роль предпосевного внесения удобрений Основой для расчета норм
удобрений под сельскохозяйственные культуры служат их физиологические
потребности в элементах питания. В поглощении элементов питания растениями
выделяют критический и максимальный периоды. Под критическим понимают период,
когда недостаток какого-либо элемента особенно отрицательно влияет на рост
растений, и при этом последующая оптимизация питания этим элементом не
исправляет полностью это влияние. Это особенно важно для питания растений
азотом и фосфором. Критический период для большинства сельскохозяйственных
культур в питании азотом и фосфором – 10-15 дней после всходов. Резкий недостаток
калия в первые фазы развития растений тоже снижает урожай, но улучшение питания
калием в последующие фазы позволяет существенно исправить это отрицательное
влияние и значительно повысить урожайность культур. Предпосевное внесение удобрений. Осуществляют весной под предпосевную культивацию в
том случае, если осенью не вносилось основное удобрение. Предпосевное внесение
удобрений обеспечивает растение питательными веществами на протяжении всего
периода вегетации. В зоне недостаточного увлажнения этот способ внесения
удобрений не дает желаемого результата и не может подменить основное удобрение.
В зонах достаточного и избыточного увлажнения на почвах легкого механического
состава этот способ может быть применен, особенно при использовании нитратных
форм азотных удобрений, которые при основном удобрении вымываются из почвы. Роль магния и
серы для растений. Признаки недостатка этих элементов у растений Магний входит в состав хлорофилла, что определяет его
важное значение в жизни растений: он участвует в углеводном обмене, действии
ферментов и в образовании плодов. При недостатке магния наблюдается характерная
форма хлороза — у краев листа и между жилками зеленая окраска изменяется на
желтую, красную, фиолетовую. Между жилками в дальнейшем появляются пятна различного
цвета вследствие отмирания тканей. При этом крупные жилки и прилегающие к ним
участки листа остаются зелеными. Кончики листьев и края загибаются, в
результате чего листья куполообразно выгибаются, края листьев морщинятся и
постепенно отмирают. Признаки недостатка появляются и распространяются от
нижних листьев к верхним. У плодовых растений наблюдается ранний листопад,
начинающийся с нижних побегов даже летом, и сильное опадение плодов. Недостаток
магния. Хлороз на краях
листьев пуансеттии — признаки недостатка магния. При избытке магния, у растения
начинают отмирать корни, растение перестает усваивать кальций, и наступают
такие симптомы, которые характерны при недостатке кальция. Сера (S)
Сера входит в состав белков, витаминов, необходима для нормального роста и
развития растения. При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой
окраской листья на вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений. У
плодовых культур листья и черешки становятся деревянистыми. В отличие от
азотного голодания при серном голодании желтеют верхние листья растения и не
опадают, хотя имеют бледную окраску. Недостаток серы проявляется в замедлении роста стеблей в толщину.
При избытке серы листья постепенно желтеют с краев и скукоживаются,
подворачиваясь внутрь. Затем буреют и отмирают. Иногда листья принимают не
желтый, а сиреневато-бурый оттенок. Значение работ
К. К. Гедройца о поглотительной способности почвы в связи с химизацией земледелия Наиболее важные
исследования К. К. Гедройца в области коллоидной химии почв. Он разработал
учение о почвенных коллоидах и их роли в образовании почвы и ее плодородии.
Гедройц открыл т. н. «почвенный поглощающий комплекс» — совокупность
высокодисперсных минеральных, органоминеральных и органических частиц,
обладающих ионообменной способностью. Для почвы характерно преобладание
отрицательного поверхностного заряда, поэтому её способность к поглощению
катионов выражена ярче, чем для анионов. Обменные катионы, находящиеся на
поверхности почвенных частиц, обуславливают такие свойства почвы, как её
структура, pH и солевой состав почвенного раствора, её способность к
поддержанию роста растений, а также влияют на динамику многих почвенных
процессов. Гедройц разработал принципы новой классификации почв, основанной на
составе их обменных катионов. Им было предложено деление всех почв на
насыщенные и ненасыщенные основаниями, а также выделено четыре главных
почвенных типа: латеритный, подзолистый, чернозёмный и солонцовый. Гедройц
объяснил природу солонцеватости почв, установив, что свойства солонца
обусловлены находящимся в ППК ионом натрия. Им была предложена схема эволюции
почв засолённого ряда, включающая стадии солончака, солонца и солоди. Идеи
Гедройца нашли применение не только в почвоведении, но и геохимии, агрохимии, а
также в разработке вопросов мелиорации почв и др. Изучение поглощающего
комплекса и законов ионного обмена позволило Гедройцу подвести точную
количественную базу под способы химической мелиорации почв: гипсование и
известкование. Им было создано значительное количество методов химического
анализа почв. Влияние минеральных и органических удобрений на реакцию и буферную
способность почвы Минеральные удобрения – сильное средство воздействия на
физические, химические и биологические свойства почвы и сами растения. В почве
минеральные удобрения подвергаются разнообразным превращениям, которые влияют
на растворимость содержащихся в них питательных веществ, на способность к
передвижению в почве и доступность растениям. Характер и интенсивность этих
превращений зависят от свойств почвы. Минеральные удобрения обогащают почву
питательными элементами, изменяют реакцию почвенного раствора, влияют на
микробиологические процессы и др. Так как питание растений осуществляется
главным образом через корни, то внесение минеральных удобрений в почву
позволяет активно воздействовать на рост и развитие растений, а следовательно,
на общую биологическую продуктивность поля, луга и т. п. Правильное
использование минеральных удобрений – наиболее эффективное средство повышения
урожайности сельскохозяйственных культур и качества продукции (технологических
свойств волокна прядильных культур, сахаристости сахарной свеклы, плодов и
ягод, белковости зерна, масличности подсолнечника и др.). Органические удобрения содержат питательные вещества в форме
органических соединений растительного или животного происхождения. Органические
удобрения оказывают многостороннее агрономическое действие на свойства почвы.
При разложении их в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов
образуются доступные растениям минеральные соединения N, Р, К, Са, S и других
элементов и перегной, или гумус. Выделяющийся при этом углекислый газ насыщает
почвенный воздух и приземной слой атмосферы, улучшая углеродное питание
растений. При систематическом внесении органических удобрений улучшаются
физико-химические и химические свойства почвы, ее водный и воздушный режимы,
активизируется жизнедеятельность полезных микроорганизмов (азотфиксирующих
бактерий, аммонификаторов и др.). Через органические удобрения в основном осуществляется
круговорот питательных веществ по схеме: почва – растения – животные – почва.
Применение органических удобрений позволяет вносить минеральные удобрения в
больших дозах и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Буферная способность почвы в основном зависит от содержания и
состава обменных катионов в почвенном поглощающем комплексе. Чем больше емкость
поглощения почвы, тем выше ее буферность. Против подкисления буферное действие
оказывают поглощенные основания (Са, Мg и др.). Если в почве, насыщенной
основаниями, появляется кислота, то ионы водорода кислоты обмениваются с
катионами поглощающего комплекса (водород переходит в поглощенное состояние, а
в растворе образуется нейтральная соль) и реакция почвенного раствора
изменяется мало. Чем больше гидролитическая кислотность почвы, тем больше
буферное действие против изменения реакции в сторону подщелачивания, но почвы,
слабо насыщенные основаниями, малобуферны против подкисления, так как
образующиеся в них кислоты не будут полностью нейтрализоваться основаниями.
Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора имеет
большое значение при внесении минеральных удобрений. На почвах, обладающих
низкой буферностью (песчаных и супесчаных, многих дерново-подзолистых, бедных
гумусом), при внесении кислых удобрений возможны резкие сдвиги реакции, которые
могут оказать неблагоприятное влияние на развитие растений и почвенных
микроорганизмов. На тяжелых и богатых гумусом почвах, обладающих высокой
емкостью поглощения и значительным буферным действием, реакция раствора
смещается слабо даже при систематическом внесении высоких норм кислых или
щелочных минеральных удобрений. Против подкисления раствора особенно устойчивы
почвы с высокой степенью насыщенности основаниями, а против подщелачивания —
почвы с низкой степенью насыщенности. Систематическое внесение органических
удобрений в сочетании с известкованием повышает емкость поглощения и степень
насыщенности почвы основаниями, а следовательно, увеличивает и ее буферность. Оценка почвенных
фосфатов по доступности растениям. Определение потребности в фосфорных
удобрениях Фосфатное состояние почв
является одним из важнейших параметров оценки их плодородия. Оптимизация
фосфорного питания растений играет важную роль в повышении урожайности
сельскохозяйственных культур. Под влиянием фосфора улучшается корневое питание
растений, усиливается фотосинтез, ускоряются процессы синтеза углеводов,
белков, жиров, ферментов, снижается величина транспирационного коэффициента,
повышается зимостойкость и засухоустойчивость растений. Доступность остаточных фосфатов варьирует в
зависимости от свойств почвы, количества внесенных фосфатов, времени
взаимодействия фосфорных удобрений с почвой, биологических особенностей культур
и других факторов. Среди указанных факторов способность почвы «поглощать»
фосфаты имеет особое значение. Наибольшей способностью трансформировать
внесенные фосфаты в труднорастворимые и малодоступные формы обладают кислые
почвы с высоким содержанием полуторных окислов алюминия и железа и с низким
содержанием подвижного фосфора. Разработан способ определения ежегодной потребности
зерновых культур в фосфорном удобрении для широкого ряда почв южной части
Западной Сибири (дерново-подзолистые — чернозем южный). Способ определения
потребности сельскохозяйственной культуры в фосфорном удобрении включает
ежегодное определение содержания легкоподвижного фосфора (по методу Карпинского-Замятиной)
в слое почвы 0—20 см и влажности почвы (осенью при переходе температуры воздуха
через +5 °С) в слое 0—100 см, а также периодическое (один раз в 5 лет) —
органического углерода в слое почвы 0—20 см. Расчет доз фосфорных удобрений под
урожай будущего года проводится с помощью компьютерной программы FEDOS,
основными входными параметрами которой являются содержание легкоподвижного
фосфора, общего органического углерода, мощность гумусово-аккумулятивного
горизонта, соотношение С: Р в почвенном органическом веществе, крутизна
склона, уровень продуктивности предшествующей сельскохозяйственной культуры,
зимние осадки, прогнозируемая влагообеспеченность первой половины будущего
вегетационного сезона. Точность расчета доз удобрений имеет принципиальное
значение для повышения эффективности использования и окупаемости фосфорных удобрений
сельскохозяйственной продукцией, а также для снижения негативного воздействия
неоправданно высоких доз удобрений на окружающую среду.