Окружающая среда и ее влияние на поглощение растениями элементов питания

В последнее время достаточно большое внимание уделяют пространственной неоднородности почвы и пестрому плодородию. На помощь агронома пришли технологии, применение которых позволяет «выравнивать» плодородие почвы на отдельных участках поля путем изменения количества внесенных удобрений. Все это, безусловно, создает возможности для внедрения высокоэффективного производства агрокультур. Однако кроме качества, количества и правильного места внесения удобрений, не менее важно принимать во внимание особенности окружающей среды и другие факторы воздействия. Пренебрежение оценкой факторов окружающей среды и корректировкой системы удобрения может привести к отсутствию агрономического эффекта или даже к токсическому действию удобрений.

Поглощение растением элементов питания является активным физиологическим процессом, на который оказывают как прямое, так и опосредованное влияние многие факторы. Рассмотрим самые важные из них.

ФАЗА РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЯ

Реакция растений на условия питания в разные периоды вегетации бывает разной. Из-за изменения характера и направленности биохимических процессов поглощение элементов также неравномерно. Рациональная система удобрения должна быть подобрана на основе глубоких знаний о потребностях растения на каждом отдельном этапе роста, чтобы обеспечить оптимальное количество и соотношение элементов питания. Недостаточное обеспечение каким-либо элементом питания в определенные фазы, особенно в критические, будет причиной потери потенциальной урожайности и качества.

Следовательно,  учет фазы роста растения является важным критерием выбора вида элемента питания и оценки ориентировочной потребности в нем. Визуально агроном может ориентироваться по фазам развития, но фактически здесь следует помнить об этапах органогенеза. Так, например, для кукурузы являются критическими IV, VI и X этапы, когда закладываются соответственно количество зерен в початке, величина зерен и наполненность кочана.

Обычно особенно высокая чувствительность к недостатку и избытку элементов питания наблюдается у растений на начальных стадиях роста. В этот период они нуждаются в достаточном фосфорном питании. На ранних этапах дефицит фосфора является критическим, и исправить его потом невозможно. Высокие требования к обеспечению фосфором объясняются сочетанием интенсивных биохимических процессов со слаборазвитой корневой системой. Например, у злаковых культур закладка и дифференциация репродуктивных органов происходит в первые дни роста и развития. Позже, в период активной фотосинтетической деятельности, возрастает потребность в азоте. В фазу цветения и закладки генеративных органов снова возникает потребность в усиленном фосфорном питании.

В современных комплексных удобрениях для внесения в почву и внекорневой подкормки элементы сочетаются таким образом, чтобы достичь максимального эффекта по влиянию на урожай и качество в разные периоды роста растения.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЯ

Этот фактор, с одной стороны, влияет на усвоение элементов питания, а с другой – является критерием принятия решения о дополнительном внесении элементов питания. Так, ослабленные растения будут хуже поглощать внесенные удобрения, и это нужно принимать во внимание, например, при проведении внекорневой подкормки, добавляя к рабочим растворам «прилипатели» или поверхностно активные вещества, чтобы удлинить время и увеличить площадь взаимодействия раствора для опрыскивания с листком.

В то же время хлороз листьев и другие визуальные признаки нарушения физиологических процессов являются сигналом к применению дополнительного удобрения. Некоторые современные удобрения содержат в своем составе аминокислоты и регуляторы роста, которые помогают одновременно «оздоровить» и «накормить» растение.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ

Температура воздуха и почвы существенно влияет на скорость биохимических реакций в растениях и поведение элементов питания. Причем как снижение, так и повышение температуры приводит к ухудшению эффективности удобрения – здесь действует экологический закон оптимума, когда наилучший результат достигается при оптимальных показателях.

Растения начинают поглощать К, Са, Мg и S уже при температуре почвы +5°С, N и P – от +8°С и +10°С соответственно. Хотя оптимальной для всех элементов питания считается температура почвы на уровне 15-20°С.

СВЕТ

Поглощение элементов питания растениями находится в тесной связи с уровнем освещения. Растение постоянно содержится в двух средах – почве и атмосфере. И если корни хорошо развиваются при полной темноте, то наземная часть растения существенно зависит от интенсивности освещения и продолжительности светового дня.

В растениях в процессе эволюции была сформирована система сигналинга-синтеза определенных сигнальных веществ в ответ на изменение условий окружающей среды. Так, при достаточном освещении растения начинают усиленно поглощать элементы питания. В случае затенения, наоборот, поглощение замедляется и полностью останавливается в темноте. Такая реакция объясняется опосредованным действием света на поглощение через регуляцию процесса дыхания и образование энергетических запасов в клетке. В темноте органические вещества не синтезируются и запас энергетического материала ограничен.

Таким образом, в условиях ограниченного освещения растения будут поглощать меньше элементов питания, что следует учесть при планировании удобрения на затененных участках.

ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ

Влажность тоже должна быть оптимальной. В условиях избыточного увлажнения почвы снижается или вообще прекращается поступление кислорода к корням, что ухудшает состояние всего растения. Кроме того, при таких условиях происходит накопление полутораокисей железа и алюминия в почвенном растворе, что может вызывать токсический эффект.

Аналогично интоксикация растений обостряется иp-за засухи, растение теряет тургор, увядает и значительно снижает способность к усвоению элементов питания как корнями, так и внекорнево. Оптимальной для эффективного удобрения является влажность на уровне 50-60% от полной влагоемкости почвы.

Лимитирующее действие влажности почвы на урожайность агрокультур определенным образом связано с обеспеченностью элементами питания. Лучшие условия питания способствуют более продуктивному использованию влаги. При достаточном влагообеспечении, в свою очередь, улучшается отдача от внесения удобрений, о чем свидетельствует практика орошаемого земледелия.

СООТНОШЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

Питание растений следует рассматривать не только с позиций количественного обеспечения элементами питания, то есть по динамике поступления, но и по количественным показателям – соотношением элементов питания в различные фазы роста и развития. Поэтому соотношение элементов (особенно в почвенном растворе) в большинстве случаев играет более важную роль, чем их концентрация.

Следует отметить, что поступление одного элемента питания, который был ранее в дефиците, провоцирует нехватку другого. Растение будет лучше развиваться и расти при условии соблюдения оптимального соотношения макро — и микроэлементов. Этого можно достичь благодаря учету синергизма и антагонизма элементов, что позволит избежать нарушения в случае выявления дефицита только одного из них.

Если, например, наблюдается дефицит железа, то, устраняя его, стоит позаботиться о недопущении дефицита меди, цинка, марганца, фосфора и кальция. В случае основного удобрения даже при повышенном содержании в почве одного из самых необходимых макроэлементов (NPK) не следует забывать о его дополнительном внесении. Ведь только запасы в почве не могут обеспечить потребности высокоурожайных сортов.

Для недопущения негативных последствий антагонистических взаимосвязей между элементами питания большинство продуктов для внекорневой подкормки содержат целый спектр макро — и микроэлементов. Учет синергизма позволяет активизировать поступление нескольких элементов при внесении только одного. Так, дополнительное внесение магния позволит также параллельно улучшить азотное и фосфорное питание растения.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

Концентрация почвенного раствора оказывает значительное влияние на растения, поскольку при низкой концентрации ухудшается рост вследствие недостачи элементов питания, а при повышенной – наблюдается так называемое старение растений.

Высокая концентрация элементов питания в почвенном растворе повышает осмотическое давление и замедляет поступление воды к растению. Внесение полностью растворимых удобрений с минимальным количеством солей (самым низким солевым индексом) может наилучшим образом обеспечить растение необходимыми элементами. Таким образом, регулируя концентрацию питательных веществ, можно эффективно управлять процессом водопотребления растений и их вегетативным и генеративным развитием.

Раствор, в котором отдельные элементы питания имеются в таких соотношениях, которые способствуют наилучшему поглощению, называют физиологически уравновешенным. Для этого нужно иметь раствор с оптимальными концентрацией и соотношением солей. Раствор, приготовленный на основе одной лишь соли, не может обеспечить потребности растения даже в короткий период и, таким образом, является физиологически неуравновешенным.

Уровень рН

Уровень pH почвы. Идеальной кислотностью почвы считается близкая к нейтральной – от слабокислой 6,5 до слабощелочной 7,5, поскольку в этом диапазоне доступно большинство элементов питания из почвенного раствора. Изменение реакции среды больше всего влияет на доступность и поглощение микроэлементов. Среди макроэлементов отдельное внимание следует уделить фосфору. Так, при повышении рН до 7,5–8,5 доступность его резко снижается из–за связывания фосфатов с ионами кальция, а при снижении до 5,5 – 3,5-с ионами железа и алюминия.

Уровень pH рабочего раствора (для внекорневой подкормки). Чтобы растение могло поглощать питательные вещества, они должны быть в растворимой форме. Уровень рН значительно влияет на растворимость питательных веществ и их взаимодействие с другими компонентами в воде. Как правило, кислый рН улучшает проникновение питательных веществ через поверхность листьев. Для внекорневой подкормки оптимальна слабокислая кислотность в пределах рН 5±0,5.

Уровень pH влияет на заряд кутикулы листа растения и, соответственно, на изменение ее селективности в отношении ионов. Рост уровня рН выше 3 приведет к увеличению отрицательного заряда поверхности кутикулы и таким образом будет способствовать лучшему поглощению положительно заряженных ионов (катионов). Ионная форма элементов питания зависит от уровня pH, и таким образом кислотность регулирует скорость и величину поглощения.

Не оптимальный уровень pH рабочего раствора может иметь негативное влияние и даже вызывать фитотоксичность компонентов раствора для опрыскивания.

Таким образом, в каждом конкретном случае кислотность рабочего раствора должна быть доведена до величины, которая обеспечит наилучшее поглощение и поможет избежать появления ожогов.