Винос поживних речовин культурами

Винос з ґрунту сільськогосподарською продукцією поживних речовин значною мірою залежить від їх вмісту в основній і побічній продукції врожаю. Розрізняють біологічний і господарсь­кий винос. Біологічний винос — це кількість поживних речовин, яка витрачається на утворення всієї біологічної маси врожаю. Господарський винос складається з кількості поживних речовин, яка вилучається з поля разом з основною або основною і по­бічною продукцією після її вивезення з поля при збиранні. Гос­подарський винос залежить не тільки від культур, а й від вро­жаю, вмісту в ньому поживних речовин та умов вирощування. Наприклад, при урожаї пшениці 40 ц/га із зерном і соломою в середньому виноситься, кг/га: азоту — 130, фосфору — 50, ка­лію — 62. Із ростом урожайності винос значно збільшується.

При урожаї 96-116 ц/га зерна кукурудзи винос основною і побічною продукцією азоту становить, кг/га: азоту — 214-349, фосфору — 71-116, калію — 130-302. Очевидно, що для виро­щування таких урожаїв у ґрунті повинен бути значно більший запас рухомих сполук азоту, фосфору і калію, який необхідно створити за рахунок вмісту поживних речовин ґрунту і внесення добрив. Високі норми добрив повинні бути агрохімічно, еколо­гічно і економічно обґрунтовані.

У практиці при встановленні норм добрив враховують винос азоту, фосфору і калію на формування одиниці основної продукції і відповідної кількості побічної (табл. 11).

Таблиця 11

Винос азоту, фосфору і калію культурами (кг/т) основної продукції з урахуванням відповідної кількості побічної

 

Культура	N	р2о5	к2о
Озима пшениця
Озиме жито
Кукурудза
Горох
Соя
Гречка

 

Знаючи заплановану врожайність і винос поживних речовин 1 т основної і відповідної кількості побічної продукції, визначають винос поживних речовин, який враховується при складанні пла­ну застосування добрив і системи удобрення.

Винос елементів живлення значною мірою залежить від коефі­цієнта використання: їх з ґрунту і добрив. Коефіцієнт використання певного елемента Ке живлення з ґрунту обчислюють за формулою

Ке = а · 100 / b,

де а — кількість елемента, винесена врожаєм з ґрунту, в який добрива не вносили, кг/га;

b — вміст рухомої форми елемента в орному шарі, кг/га.

Величина коефіцієнта використання поживних речовин з ґрун­ту дуже змінна і залежить не тільки від біологічних особливос­тей культури, величини врожаю і ґрунту, а й від культури земле­робства, застосування хімічної меліорації, зрошення, органічних і мінеральних добрив. Так, коефіцієнт використання легкогідро-лізованого азоту з чорноземів становить 20-30%, мінерально­го азоту (суми азоту амонію й азоту нітратів) — 60%.

Коефіцієнт використання сполук фосфору і калію з ґрунту великою мірою залежить від вмісту їх у ґрунті (табл. 12).

Таблиця 12

Коефіцієнт використання фосфору і калію з чорноземіві сірих опідзолених ґрунтів, %

 

Культура	Вміст елемента, мг/кг
р2о5	к2о
до50	51-100	101-150	до 50	51-100	101-150
Озима пшениця
Кукурудза на зерно на силос
Цукрові буряки
Горох
Багаторічні трави

 

Коефіцієнт використання елементів живлення з добрив по­казує частку їх використання культурою від загальної кількості ви­несеного елемента з добривами. Розраховують коефіцієнт ви­користання елемента з добрива К_дза формулою

К_д = (В_д - В_к) · 100/С, де В— винос елемента врожаєм при застосуванні добрив, кг/га;

В_к — винос елемента врожаєм на контролі, кг/га;

С — кількість внесеного з добривами елемента, кг/га. Величина коефіцієнта використання елемента з добрив за­лежить від біологічних особливостей культури, врожаю, виду добрива, прямої їх дії і післядії тощо (табл. 13).

При складанні системи удобрення культур і плану застосуван­ня добрив ураховують не тільки біологічні й сортові особливості культур, величину запланованого врожаю, а й властивості ґрунтів.

Таблиця 13

Коефіцієнт використання головних елементів живлення здобрив, %

 

Добрива і культура	N	р2о5	к2о
Мінеральні добрива
Зернові культури	50-60	20-25	60-70
Цукрові буряки, картоп­ля, багаторічні трави	60-70
Органічні добрива (гній)
Пряма дія добрива
Післядія добрива

Баланс поживних речовин

Інтенсифікація землеробства, застосування добрив вимагають складання балансу поживних речовин у сівозміні і землеробстві, що дає змогу мати уявлення про винос і надходження поживних речовин. Отже, показники балансу показують можливість підви­щення врожайності культур та родючості ґрунтів. Якщо винос по­живних речовин значно перевищує їх надходження з добривами, то це призводить до зниження врожайності і родючості ґрунтів.

Статті надходження поживних речовин складаються з надход­ження їх з добривами, насінням, атмосферними опадами, особ­ливо в районах, де зосереджені великі промислові підприємства. При визначенні надходження азоту враховується також величи­на азотфіксації мікроорганізмами та бобовими культурами.

Статтями витрат поживних речовин є винос основною і побіч­ною продукцією. Крім того, при визначенні втрат азоту з добрив і ґрунту визначають втрати внаслідок його вимивання і звітрюван­ня, ерозійних процесів.

Насичення зерно-бурякової сівозміни на лучно-чорноземно­му карбонатному ґрунті 13 т/га гною і 252 кг/га N. Р₂O₅, К₂О обу­мовлює стабілізацію вмісту вуглецю в орному шарі ґрунту, пози­тивний баланс азоту, фосфору і калію. Збільшення вмісту загального азоту і фосфору відбувається за рахунок органічних і мінеральних сполук.

В умовах інтенсифікації землеробства вважають, що баланс фосфору у сівозміні повинен бути тільки додатним. Баланс азоту і калію допускається у невеликих межах від'ємним.

Для характеристики рівня застосування добрив визначають інтенсивність балансу (І_б, %) за формулою

I _б = Не · 100/В,

де Не — надходження поживних речовин, кг/га;

В — винос поживних речовин, кг/га.

Інтенсивність балансу може бути меншою, ніж 100% (дефі­цитний баланс), дорівнювати 100% (зрівноважений баланс) або бути більшою, ніж 100% (додатний баланс). В інтенсивних сівоз­мінах рівень повернення поживних речовин за рахунок добрив на дерново-підзолистих ґрунтах повинен становити, %: азоту 110-120, фосфору — 170-200, калію — 100-115, на чорнозе­мах — азоту не менше 80, фосфору — 130-150, калію — 80-100.

 

Рослинна діагностика

Для контролю за ростом, розвитком і формуванням урожаю використовують різні методи діагностики. Найпоширеніша ґрун­това і рослинна діагностики. Ґрунтова діагностика дає змогу визначати запаси доступного і мінерального азоту (сума азоту амонію та азоту нітратів) у ґрунті, вміст рухомих сполук фосфо­ру, калію та інших елементів. За даними аналізів ґрунтової діаг­ностики встановлюють забезпечення рослин поживними речо­винами (див. табл. 20-22).

Рослинна діагностика поділяється на візуальну й хімічну. Візу­альна діагностика дає можливість оцінити стан посівів і приблизно встановити нестачу деяких елементів живлення у рослинах. Хімічна діагностика за об'єктами досліджень поділяється на тка­нинну і листкову. Тканинна діагностика дає змогу визначити вміст нітратного азоту, мінеральних сполук фосфору і калію у соку рослин або їх тканинах. Визначення цих елементів проводиться у польових умовах за допомогою експрес-лабораторій («Діагно­стика», «Тканинна діагностика» та ін.).

Останнім часом почали для діагностики азотного живлення почали використовувати «М тест», який на основі вмісту хлоро­філу дає можливість встановлювати вміст азоту і визначати дози азотних добрив для підживлень. Достовірніші результати отри­мують при визначенні вмісту азоту, фосфору, калію та інших еле­ментів хімічними методами у листках рослин.

Результати рослинної діагностики використовують при виз­наченні потреби рослин в удобренні, коригуванні рекомендова­них норм і доз добрив. Коригування рекомендованої норми доб­рив (Н_д) проводять за формулою

Н_д = Р · В_опт / В_факт ,

де Р — рекомендована норма добрива, кг/га;

В _опт— оптимальний вміст елемента живлення у рослині, %;

В _факт— фактичний вміст елемента живлення, %.

Застосування діагностики в умовах закритого ґрунту дає мож­ливість поряд з застосуванням комп'ютерної техніки управляти вирощуванням урожаю певної якості. Впровадження фітомоніто-рингу у закритому ґрунті дає можливість контролювати склад субстратів, поживних розчинів, якість продукції. Так зване точне землеробство не можливе без застосування діагностики.

У період вегетації рослини засвоюють різну кількість пожив­них речовин, що часто приводить до зміни співвідношення і вмісту їх у листках та інших органах і вимагає коригування умов живлення. Наприклад, якщо вміст азоту значно перевищує опти­мальний його вміст, а фосфору міститься оптимальна або мен­ша кількість, то дозу елемента (Д) уточнюють за співвідношен­ням цих елементів у рослинах за формулою

Н _д = Р (В _опт/ В _факт) ,

де Р — рекомендована норма добрива, кг/га;

В _опт— оптимальний вміст елемента живлення у рослині, %;

В _факт — фактичний вміст елемента живлення, %. У період вегетації рослини зі зміною співвідношення і вмісту поживних речовину листках проводять коригування умов живлен­ня. Наприклад, якщо вміст азоту значно перевищує оптималь­ний його вміст, а фосфору міститься оптимальна або менша кількість, то дозу елемента (Д) уточнюють за співвідношенням цих елементів у рослинах за формулою

Д = Р

де Р — рекомендована доза елемента, кг/га;

Р_опт, Р_факт — відповідно оптимальний і фактичний вміст фос­фору, %;

N_факт, N_опт — відповідно фактичний і оптимальний вміст азоту, %.

Інтенсивні технології вирощування сільськогосподарських культур вимагають одночасного проведення ґрунтової і рослин­ної діагностик. Використання результатів ґрунтової і рослинної діагностик дає змогу приймати більш обґрунтовані рішення про встановлення норм і доз, способів і строків використання доб­рив з метою впливу на врожай і його якість.

Використовуючи метод інфрачервоної спектроскопії (ІЧС), можна визначати вміст головних елементів живлення у рослинах у кілька разів швидше, ніж хімічними методами. Застосування ІЧС з ЕОМ дає можливість не тільки визначати, а й давати рекомен­дації щодо застосування добрив, що дуже важливо для агро­хімічного забезпечення інтенсивних технологій вирощування ози­мої пшениці з метою одержання зерна з вмістом білка понад 14%.

Обґрунтоване застосування органічних добрив, макро- і мікро­елементів на фоні хімічної меліорації сприяє підвищенню пожив­ної цінності зерна пшениці завдяки більшому вмісту білка; у буль­бах картоплі — крохмалю, білка, вітаміну С; у цукрових буряках і винограді — цукрів; у овочевих і плодово-ягідних культурах — вітамінів та інших біологічно цінних сполук. Незбалансоване зас­тосування добрив, внесення добрив із значним вмістом хлору призводить до зниження якості продукції за рахунок меншого вмісту крохмалю, цукрів. Особливо шкідливим є підвищений вміст важких металів у рослинній продукції (кадмію та інших елементів).

Живлення рослин

Рослини розвиваються і живуть завдяки повітряному і коре­невому живленню. Через листя вони засвоюють понад 95% вуг­лекислого газу. Із водних розчинів рослина засвоює листям зольні елементи, азот і сірку. Проте основна кількість води, азо­ту і зольних елементів надходить до неї через кореневу систему.

Кореневу систему рослин треба розглядати як орган погли­нання і синтезу поживних речовин. Загальна площа поверхні поглинання кореневої системи може досягати сотень квадрат­них метрів. Катіонна та аніонна поглинальна здатність кореневої системи характеризується вибірковою здатністю.

Поглинання елементів живлення починається з адсорбції. Первинна адсорбція відбувається на поверхні клітин кореневої системи. Після цього починається складний процес активного і пасивного їх транспорту в клітину. Пасивне надходження пожив­них речовин у клітину з навколишнього середовища, яке відбу­вається без затрат метаболічної енергії, здійснюється шляхом дифузії у вільному просторі стінок клітин і гідрофільних порах цитоплазматичних мембран. Це первинний етап поглинання.

Транспорт елементів живлення в клітину відбувається за ра­хунок двох автономних механізмів: пасивного току речовин по електрохімічному градієнту та активним переносом проти елек­трохімічного градієнта. Оскільки іони мають електричний заряд, то їх розподіл між клітиною і середовищем визначають як різни­цю електричних потенціалів або як різницю концентрацій. Сумар­но ці дві величини позначають як електрохімічний градієнт.

Після проникнення іонів крізь цитоплазматичну мембрану кліти­ни (плазмалема) вони далі переміщуються від клітини до клітини по плазмодесмах до центру кореня. Цей перехід здійснюється за рахунок електрохімічного градієнта (пасивний транспорт) або про­ти електрохімічного градієнта (активний транспорт).

Переміщення іонів із зовнішнього середовища до внутрішньо­го середовища клітини відбувається за допомогою переносників. Переносник утворює з іонами комплекс. У такому вигляді іони переміщуються із зовнішнього середовища у клітину. На внутріш­ньому боці цитоплазматичної мембрани комплекс дисоціює, ви­вільняючи іони всередину клітини.

Перенесення іонів із зовнішнього боку цитоплазматичної мембрани може здійснюватись за рахунок діяльності іонного на­соса, функцію якого виконує транспортна АТФ-аза.

Іони водню відкачуються з клітини так званою протоновою помпою. Внаслідок цього в клітині створюється певний концент­раційний та електричний градієнти. Середовище клітини підпу-говується, що може призвести до транспорту переносником протона знову всередину клітини. Переносник, крім протона, може транспортувати аніони в клітину. Активне нагнітання в кліти­ну за рахунок електрохімічного градієнта протонів і будь-якої додаткової речовини (так званого «сідока») (фосфору, амінокис­лоти тощо) називається симпортом. Протилежний цьому про­цес (антипорт) приводить до відкачування з клітини протонів Н⁺ і надходження в неї для електронейтральності іонів з аналогіч­ним зарядом, наприклад калію. Азот поглинається у вигляді ані­онів нітрату (NO₃) і катіонів амонію (NH₄⁺). Азот, поглинутий у нітратній формі, під дією ферментів відновлюється до аміаку. У водному розчині аміак приєднує іони водню, утворюючи амоній, який надалі при взаємодії' з органічними кислотами (ке­токислота) утворює амінокислоти з яких синтезуються білки.

Фосфор засвоюється у вигляді аніонів Н₂РO₄^-, НРО₄^-2, РО₄^-3. Первинне поглинання фосфору пов'язане з швидким включен­ням іонів у нуклеопротеїди та нуклеїнові кислоти.

У вигляді іонів поглинаються також і інші елементи. Іони або молекули, які надійшли в клітину, включаються до складу органіч­них сполук структурних елементів, концентруються у вакуолях клітин кореня і після утворення певного запасу надходять по су­динах ксилеми у надземну частину рослини або виділяються у навколишнє середовище. У кореневих виділеннях рослин містить­ся вугільна кислота, мінеральні сполуки (кальцій, калій, фосфор).

 

Контрольні запитання

 

1. Яка роль макро- і мікроелементів у живленні рослин?

2. Як змінюється склад рослин і винос елементів живлення залежно від біологічних та інших умов вирощування культур?

3. Як проводять рослинну діагностику і використовують дані агро­хімічних аналізів?

4. Як рослини поглинають елементи живлення?