Тема 10. Питание растений.

УДОБРЕНИЯ (2 часа)

Цель занятия: изучение основ питания растений, видового состава и особенностей применения удобрений.

Последовательность выполнения задания:

1. Ознакомиться с основными видами минеральных и органических удобрений, используемых в республике.

2. Ознакомиться со способами, приемами внесения удобрений.

3. Рассчитать дозы применения удобрений под запланированный урожай.

Материалы: методические указания, таблицы.

Организм растений строится из определенных химических элементов, находящихся в окружающей среде. Растения состоят из сухого вещества и значительного количества воды. В большинстве вегетативных органов растений содержание воды составляет 70–95%, а в семенах – от 5 до 15%.

В состав сухого вещества входит 90–95% органических соединений и 5–10% минеральных солей.

Основные органические вещества представлены в растениях белками и другими азотистыми соединениями, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой, пектиновыми веществами.

Растения и сухая растительная масса значительно различаются по элементарному составу. Основную часть массы живых растений составляет кислород, углерод, водород и азот. На их долю приходится 95% сухой массы растений (С – 45%, О₂ – 42%, Н – 6,5%, N – 1,5%). Эти четыре элемента называются органогенными.

При сжигании растения остаются так называемые зольные элементы, на долю которых приходится около 5% массы сухого вещества. Содержание азота и зольных элементов в растениях зависит от биологических особенностей и условий выращивания и неодинаково в различных органах. Так, на долю калия в золе листьев большинства растений приходится 30–50%, а в люцерне, клевере, вике содержание кальция значительно выше, чем калия. Содержание калия, фосфора и серы снижается в старых листьях, а кальция – повышается от 20–40% до 50–60% от массы золы.

В растениях обнаружено более 70 химических элементов. На данное время 20 из них относят к необходимым элементам питания и 12 элементов считают условно необходимыми. К необходимым относятся элементы, без которых растения не могут полностью закончить цикл развития и которые не могут быть заменены другими элементами (H, Na, K, Cu, Mg, Ca, Zn, B, C, P, V, O, S, Mo и др.). По условно необходимым элементам в ряде опытов имеются сведения об их положительном действии (Li, Ag, Cd, Al, Se, F, Ni и др.).

Элементы, содержащиеся в растениях в значительных количествах (от сотых долей до целых процентов), называются макроэлементами.

Элементы, содержание которых в растениях выражается тысячными (стотысячными) долями процентов, относятся к микроэлементам. Однако каждый элемент, содержащийся в растениях, играет определенную важную роль.

Одним из основных элементов является азот. Он входит в состав всех простых и сложных белков, нуклеиновых кислот. Азот содержится в хлорофилле, алкалоидах, ферментах и других соединениях. Он усиливает вегетативный рост. Однако его избыток затягивает созревание.

Фосфор оказывает существенное влияние на многие биохимические процессы в растениях. Он входит в состав ядерных белков, нуклеиновых кислот, липидов, фитина. Участвует в синтезе и распаде сахарозы, крахмала, белков, жиров. Фосфор ускоряет созревание.

Калий в растениях не входит в состав органических соединений. Содержится главным образом в цитоплазме и вакуолях клеток, способствует продвижению углеводов из листьев в другие органы растений. Под влиянием калия усиливается накопление крахмала, сахарозы, жиров. Повышается лежкость плодов и засухоустойчивость растений.

Магний входит в состав хлорофилла, следовательно, участвует в фотосинтезе. Как и кальций, он участвует в синтезе азотсодержащих соединений, активизирует деятельность ферментов.

Бор участвует в окислительно-восстановительных процессах, улучшает углеводный обмен в растениях, влияет на белковый и нуклеиновый обмен, на формирование репродуктивных органов.

Медь влияет на синтез белков, регулирует работу окислительных ферментов.

Цинк участвует в синтезе ферментов, образовании углеводов, способствует улучшению качества белка.

Марганец увеличивает содержание сахаров, хлорофилла, активизирует деятельность ферментов.

Йод и кобальт усиливает активность многих ферментов, повышают холодостойкость, засухоустойчивость и сопротивляемость грибным болезням.

Таким образом, элементы играют огромную роль в жизни растений. Недостаток одного или нескольких элементов питания значительно нарушает развитие и рост растений и резко снижает общий урожай.

Следовательно, при возделывании сельскохозяйственных культур их необходимо обеспечить всеми элементами питания. Внесение элементов питания осуществляется с внесением удобрений. Удобрения можно разделить на 2 группы: органические и минеральные.

Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде минеральных солей. В зависимости от содержания элементов питания они подразделяются на макро- и микроудобрения. По наличию элементов питания различают однокомпонентные (простые) и комплексные минеральные удобрения.

Однокомпонентные содержат один какой-то элемент питания. К ним относятся: азотные, фосфорные, калийные удобрения. Комплексные удобрения содержат два и более основных питательных элементов.

По агрегатному состоянию различают твердые, жидкие, суспензированные; по форме – порошковидные, кристаллические и гранулированные удобрения. Та часть удобрения, которая может быть использована растением, называется действующим веществом и выражается в процентах от массы.

Азотные удобрения. Промышленное производство минеральных азотных удобрений основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода. Синтетический аммиак используют для производства аммонийных солей и азотной кислоты. Азотную кислоту используют для получения нитратных и аммиачно-нитратных удобрений. В зависимости от содержащейся в них формы азота они подразделяются на следующие группы:

нитратные – удобрения, содержащие азот в нитратной форме (натриевая и кальциевая селитра);

аммонийные – содержат азот в аммонийной форме (сульфат аммония);

аммонийно-нитратные – содержат азот в аммонийной и нитратной форме (аммиачная селитра);

амидные – содержат азот в амидной форме (мочевина);

карбамид-аммонийно-нитратные – содержат азот в амидной, аммонийной и нитратной форме (КАС).

В республике наибольшее распространение получили: мочевина (карбамид), аммиачная селитра и КАС.

Мочевина содержит 46% действующего вещества азота и представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, гигроскопичный, поэтому выпускается в гранулированном виде. Ее можно применять на различных почвах под все культуры при условии немедленной заделки в почву.

Аммиачная селитра содержит 34% действующего вещества азота, выпускается в гранулированном виде, обладает хорошими физическими свойствами, сохраняет хорошую сыпучесть и рассеиваемость, хорошо растворима в воде. Сильно гигроскопична, при хранении слеживается, взрывоопасна. Пригодна под все культуры на разных почвах, особенно эффективна при использовании для весенних поверхностных подкормок зерновых культур, сенокосов и пастбищ.

КАС – карбамид-аммиачная селитра, представляет собой смесь концентрированных растворов мочевины и аммиачной селитры с содержанием азота 28–32%. Перспективное азотное удобрение, не содержит свободного аммиака, поэтому не требует заделки в почву. КАС более технологична и удобна при использовании; низкие затраты при производстве и применении; более равномерно распределяется по поверхности и др.

КАС можно использовать под все сельскохозяйственные культуры как в виде основного удобрения, так и в виде подкормки.

Фосфорные удобрения. Исходным сырьем для получения фосфорных удобрений являются апатиты и фосфориты (ископаемое сырье). По степени растворимости и доступности фосфора для растений фосфорные удобрения бывают:

1) легко растворимые в воде (суперфосфаты);

2) частично растворимые в воде и растворимые в слабых кислотах (суперфос, преципитат);

3) труднорастворимые (фосфоритная и костная мука).

Из фосфорных удобрений в республике широко применяются простой и двойной суперфосфаты.

Простой суперфосфат представляет собой гранулы от светло-серого до темно-серого цвета. Содержит 19–21% действующего вещества фосфора и до 40% гипса. Гранулированный суперфосфат обладает хорошими физическими свойствами: не слеживается, хорошо рассеивается.

Двойной суперфосфат имеет высокое содержание усвояемого фосфора (42–49%). Не содержит гипса. Представляет собой гранулы светло-серого или темно-серого цвета. Химические и физические свойства такие же, как и у простого суперфосфата.

Калийные удобрения. Исходным сырьем для их получения являются природные калийные соли (карналит, сильвинит).

По химическому составу они подразделяются на хлоридные (хлористый калий, калийная соль) и сульфатные (сульфат калия). В зависимости от содержания калия делятся на концентрированные (хлористый калий) и размолотые соли (каинит, сильвинит).

Основным калийным удобрением республики, на долю которого приходится до 90% в ассортименте, является хлористый калий.

Хлористый калий содержит около 60% действующего вещества калия, представлен кристаллами от белого до красно-бурого цвета, мало гигроскопичен, слеживается при хранении. Может применяться под все сельскохозяйственные культуры на любых почвах. Под чувствительные к хлору культуры (картофель) его лучше вносить осенью, где за зиму хлор вымывается в более глубокие горизонты почвы.

Комплексные удобрения. Это удобрения, содержащие 2 или 3 основных элемента. Преимущества их заключается в том, что они содержат несколько элементов питания, в них более высокая доступность элементов корневой системе, экономия при затратах на внесение, транспортировку, тару и т. д.

По химическому составу они подразделяются на сложные – химический состав можно выразить одной формулой (аммофос), сложно-смешанные (нитрофоска) и смешанные (тукосмеси).

Аммофос содержит азот и фосфор в соотношении 12–15:50, нитрофоска содержит азот, фосфор и калий в соотношении 11:11:11.

Органические удобрения получают в основном в хозяйствах. К ним относятся навоз (подстилочный и бесподстилочный), компосты, птичий помет, зеленые удобрения, солома и т. д.

Подстилочный навоз состоит из твердый и жидких выделений животных, подстилки и остатков корма. Состав и удобрительная ценность его зависят от вида животных, состава корма, подстилки, способа хранения. В среднем содержит 0,5% азота, 0,25% фосфора и 0,6% калия.

В качестве подстилки используют солому, торф, древесные опилки. Подстилка создает мягкое сухое ложе для животных, увеличивает выход навоза, поглощает жидкие выделения животных и образующийся аммиак.

Бесподстилочный навоз состоит из твердых и жидких выделений животных, остатков корма и смывных вод. Как правило, получается на комплексах с гидравлическими системами навозоудаления. В зависимости от степени разбавления водой он подразделяется на полужидкий (сухого вещества 8–20%), жидкий (3–7%) и навозные стоки (менее 3%).

Обладает высоким удобрительным действием, элементы питания для растений находятся в легкорастворимой форме, около половины азота находится в аммиачной форме, треть фосфора и весь калий растворимы. Однако его трудно перевозить, хранить, чаще всего его используют для приготовления компостов.

Компосты. В качестве удобрений используют торфонавозные, торфожижевые, торфопометные компосты. Наиболее широко применяются торфонавозные компосты с соотношением навоза и торфа от 1:1 до 1:2 и выше. При компостировании усиливается разложение торфа, увеличивается содержание более доступного азота, уменьшается кислотность торфа. Правильно приготовленные компосты по эффективности не уступают навозу.

Птичий помет. По содержанию питательных веществ и их доступности растениям птичий помет превосходит другие виды органических удобрений. При хранении помета наблюдаются большие потери азота. Чтобы их снизить, к нему добавляют торф, опилки, солому или компостируют.

Птичий помет в основном является азотно-фосфорным удобрением. Недостаток калия восполняется минеральными удобрениями. При внесении 5 т/га помета его действие на урожай превосходит 30 т/га подстилочного навоза.

Для улучшения технологических качеств куриного помета применяется его термическая сушка при температуре 600–800 ^оС. Помет при этом превращается в сыпучее гранулированное высококонцентрированное органическое удобрение.

Солома, кроме использования ее в качестве подстилочного материла, может применяться как органическое удобрение раздельно с жидким или полужидким навозом. Во время уборки зерновых культур солому равномерно распределяют по поверхности почвы, вносят жидкий или полужидкий навоз, целесообразно дополнительно внести 10–12 кг азота на каждую тонну запаханной соломы, затем поле дискуют и запахивают.

Зеленое удобрение – свежая растительная масса, запахиваемая в почву для обогащения ее органическим веществом, азотом и другими элементами питания.

В качестве сидератов преимущественно используют бобовые растения (люпин, сераделлу, вику) и крестоцветные культуры (горчица, редька масличная, рапс яровой и озимый) и др. В зеленой массе сидератов находится примерно столько же азота, как и в навозе, фосфора и калия – немного меньше. Процесс разложения зеленого удобрения в почве протекает значительно быстрее, чем у других органических удобрений. Возделывание на зеленое удобрение бобовых культур равноценно применению 30–40 т/га навоза.

Методика расчета доз удобрений под запланированный урожай. Для определения доз удобрений расчетным методом необходимо знать: а) вынос питательных веществ из почвы запланированным урожаем (табл. 16); содержание питательных элементов в почве; коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений (табл. 17).

Расчет доз производится по следующей формуле:

 

Д = (100·В – П·К_п)/К_у,

где Д – доза удобрений, кг/га д.в.;

В – вынос питательных веществ с урожаем, кг/га;

П – содержание питательных веществ в пахотном (0–20 см) слое почвы, кг/га. Для его определения содержания подвижных питательных веществ (в мг на 1 кг почвы) умножают на 3;

К_п – коэффициент использования питательных веществ почвы, %;

К_у – коэффициент использования питательных веществ удобрений, %.

Дозы азотных удобрений рассчитывают на прибавку проектируемого урожая по сравнению со средней урожайностью культуры за предыдущие годы.

 

Таблица 16. Удельный (нормативный) вынос основных элементов питания

с 1 т основной и соответствующим количеством побочной продукции (кг)

 

Культура, угодья	Вид основной продукции	N	P2O5	K2O
Озимая пшеница	Зерно	28,2	10,8	19,2
Озимая рожь	Зерно	28,0	12,1	23,3
Озимая тритикале	Зерно	26,0	11,5	21,0
Озимые зерновые	Зеленая масса	4,8	1,2	3,9
Яровая пшеница	Зерно	30,4	11,6	24,7
Яровой ячмень	- // -	29,1	11,9	27,4
Овес	- // -	25,9	12,4	28,6
Гречиха	- // -	37,5	19,8	48,2
Кукуруза	- // -	30,2	13,3	27,6
Горох	- // -	58,9	14,0	29,0
Люпин	- // -	84,3	19,9	44,0
Однолетние бобовые травы	Зеленая масса	4,8	1,3	3,9
Однолетние бобово-злаковые травы	Зеленая масса	4,5	1,3	4,3
Лен-долгунец	Волокно	58,1	22,9	73,0
Сахарная свекла	Корни	4,0	1,6	6,5
Картофель	Клубни	5,4	2,0	9,5
Кормовая свекла	Корни	3,5	1,1	7,8
Озимый рапс	Семена	58,0	29,0	26,0
Яровой рапс	Семена	55,0	30,0	30,0
Редька масличная	Зеленая масса	4,3	1,3	5,5
Однолетние злаковые травы	- // -	2,8	1,1	5,1
Многолетние злаковые травы	- // -	3,0	0,9	4,8
Многолетние бобово-злаковые травы	- // -	3,5	1,1	5,1
Многолетние бобовые травы	- // -	4,3	1,0	4,4
Сенокосы культурные	- // -	3,2	1,0	4,4
Пастбища естественные	- // -	4,3	0,6	6,2
Пастбища культурные	- // -	5,3	0,8	4,9
Растениеводческая продукция	К.ед.	21,0	8,0	22,0

Так, если в последние годы в хозяйстве фактическая урожайность культуры была 25 ц/га зерна, а запланировано получить 40 ц/га, то мы должны дополнительно внести азотные удобрения из расчета выноса азота прибавкой урожая 15 ц/га.

Пример. Рассчитать дозу внесения минеральных удобрений для получения урожайности озимой пшеницы 50 ц/га (средняя урожайность за последние годы – 35 ц/га). В пахотном слое содержится 110 мг подвижного фосфора и 150 мг подвижного калия на 1 кг почвы.

В табл. 16 находим вынос питательных веществ с урожаем озимой пшеницы и принимаем вынос фосфора на 1 т основной с учетом побочной продукции (зерна) 10,8 кг и вынос калия – 19,2 кг. При урожайности озимой пшеницы 50 ц с 1 га вынос фосфора составит 54 и вынос калия – 96 кг.

В пахотном слое подвижного фосфора содержится 330 (110·3), калия – 450 кг (150·3), коэффициент использования питательных веществ из почвы можно принять равным для фосфора 4%, для калия – 10%, из удобрений – для фосфора 32% и калия 44% (табл. 17).

 

Таблица 17. Коэффициент использования элементов питания