Спецвозможности
Агрохимия

Как диаг­но­с­ти­ка почвы и растений поможет управлять продуктивностью

09.08.2017
445
Как диаг­но­с­ти­ка почвы и растений поможет управлять продуктивностью фото, иллюстрация

Общеизвестно что в питании растений, кроме основных элементов (NPК), участвуют около 80 элементов периодической системы Д.И. Менделеева.

 

К макроэлементам относятся химические элементы, содержание которых в почве и растениях составляет от нескольких процентов до сотых долей процента в пересчете на сухое вещество (N, C, O, H, S, P, K, Ca, Mg, Na и др.) . К микроэлементам - химические элементы, содержание которых в почве и растениях составляет не более тысячных долей процента в пересчете на сухое вещество. Иногда макроэлементы S, Ca, Mg, Na еще называют мезоэлементами.

Функции и роль элементов в почве и растении раскрывать не будем, ведь они подробно описаны как в целом, так и для каждой культуры отдельно. Нас больше интересует усвоения элементов питания растением.

Приведу основные факторы, влияющие на усвоение элементов питания растением:

- экологические - температура, влажность, свет;

- почвенные - тип и материнская порода, механический состав, содержание гумуса, запас элементов в почве, деятельность микроорганизмов;

- реакция среды - pH;

Хімічна діаг­но­с­ти­ка міне­раль­но­го жив­лен­ня дає змо­гу виз­на­чи­ти хімічний склад рос­лин у по­точ­ний мо­мент

— потребность растения - зависимость от содержания микроэлемента, высокий показатель выноса, стресс растения, способность усваивать элемент, корневые выделения растений;

- взаимовлияние элементов - антагонизм, синергизм, блокирование элемента при его высоком содержании (например, при высоком поглощении растением К уменьшается поглощение Ca, Mg; слишком высокое содержание Na блокирует поступление Ca, Mg, K, а Ca - соответственно, P, Mg, Fe; P - NO3, Fe, Zn, Cu)

- форма микроэлемента в почве - легко-, труднодоступная, растворимая.

В целом любые внешние факторы могут влиять на подвижность и уровень усвоения микроэлементов растениями. Чтобы достичь максимального потенциала растения, нам нужно вносить большое количество удобрений, но это внесение должно быть обоснованным, иначе меняется оптимальный баланс элементов питания в почве, что сразу же приводит к нарушению процессов роста и развития растений. В таком случае мы должны постоянно контролировать содержание элементов питания в почве, растении, поливной воде. Кроме содержания элементов в почве, обязательно следует учитывать и другие характеристики: ее кислотность, засоленность, гранулометрический состав, буферную способность, а уже потом - содержание элементов питания в доступной для растений форме.

Основой для регулирования системы питания растений являются различные методы расчетов норм удобрений на основе почвенной и других диагностик. Основными из них является расчет норм удобрений по показателям выноса элементов питания с запрограммированной урожайностью, по выносу элементов питания с запрограммированной прибавкой урожайности, а также установление нормы удобрений по балльной оценке почвы и окупаемости единицы удобрений прибавкой урожайности. Балансовые методы учитывают: вынос элементов питания с плановой урожайностью; запасы элементов питания в почве; коэффициенты усвоения элементов из запасов почвы; влияние прямого действия и последействия вносимых органических и минеральных удобрений, пожнивных остатков и тому подобное. Для этих методов ученые разрабатывали поправочные коэффициенты в зависимости от содержания элементов питания в почве, предшественника, кислотности почвенного раствора и гранулометрического состава почвы.

Из балансово-расчетных методов распространены такие: расчет норм удобрений по запасам питательных веществ в почве на запланированный урожай, расчет норм удобрений на прибавку урожая. Суть первого заключается в определении норм удобрений по разнице между показателями выноса питательного элемента с запланированным урожаем и наличия этого элемента в почве. В таком случае учитывают коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений. Основным отличием второго метода от первого является то, что нормы удобрений рассчитывают на величину прибавки урожая.

Указанные методы остаются определяющими и сегодня. В то же время очень много их модификаций, которые можно широко использовать для определения норм минеральных удобрений по большой дифференциации коэффициентов использования питательных веществ из разных почв, видов и форм удобрений, различных культур и тому подобное.

В современных рыночных условиях хозяйствования - с развитием не только почвенной, но и растительной диагностики - балансово-расчетные методы на основе баланса элементов питания имеют больше недостатков, чем преимуществ.

Приведем лишь несколько из них, ведь на сегодня упомянутые выше методы и их модификации являются основой для определения норм удобрений, особенно в отношении макроэлементов.

Вынос из почвы питательных веществ растениями не является постоянной величиной - он будет разным в зависимости от состава самого растения, фазы его роста и развития и условий выращивания. Также и содержание в почве макро- или микроэлемента не отражает реальной потребности растений. Соответственно, при почвенной диагностике нельзя четко сказать о недостатке определенного элемента. Даже если его достаточно, он может не поступать в растение по целому ряду причин - это и его насыщенность в почвенном растворе при неблагоприятных соотношениях ионов, нарушение процессов питания под воздействием погодных факторов, свойств почвы и тому подобное. Оптимальное содержание элементов в почве и, как следствие, - оптимальное питание, в многофакторном процессе биосинтеза не являются категориями прямозависимыми и программируемыми на весь период вегетации растений.

Содержание микроэлементов в почве также не является величиной доступности их для культуры На это влияют и антагонизм ионов в почвенном растворе, и генетические особенности сортов и гибридов, и требование растений к минеральному питанию. 

Одним из перспективных направлений оценки потребности растений в элементах питания является анализ листьев растений, т. е. растительная диагностика. Основная цель анализа растений - исследование трансформации макро- и микроэлементов в системе почва - растение - удобрение при различных режимах выращивания культур. Это дает возможность гораздо раньше и более своевременно выявить недостаток элементов питания. Основными из них являются листовая и тканевая диагностика. Растительная диагностика, в свою очередь, делится на визуальную, химическую, инъекции и опрыскивание (субмикрополевой метод), дистанционную и функциональную.

Использование только традиционных методов агрохимического анализа почв не позволяет скорректировать питательный режим в зависимости от фазы развития растений, их вида и сорта, влажности и температуры почвы и воздуха, интенсивности освещения и изменения ряда других факторов внешней среды. Итак, оптимального растительного питания можно достичь только при комплексном и сбалансированного сочетании всех сопутствующих факторов роста и развития растений. Эффективность действия удобрений подчинена законам равнозначности и незаменимости факторов жизни растений - это следует знать и помнить всегда, чтобы умело и быстро реагировать на происходящие процессы или их последствия.

Для плодовых и ягодных растений разработана и эффективно применяются на практике листовая диагностика - проведение анализа листьев. Из анализа листа можно судить об условиях его питания и, учитывая другие факторы жизнедеятельности растения, определить дозы удобрений для оптимального растительного питания. При листовой диагностике определяют общее (валовое) содержание того или иного питательного элемента после озоления растительных образцов, а при тканевой - содержание минеральных форм питательных элементов в свежих образцах растений без озоления, используя срезы, сок или вытяжки из индикаторных органов (стеблей, черешков, главных жилок листьев) и свойство веществ образовывать с определенными реактивами цветные растворы или осадки. Например, определение нитратов основано на их реакции с дифениламином (синяя окраска) или с реактивом Брея при наличии «буфера» (красный цвет).

При большом недостатке питательных веществ, необходимых для поддержания своих жизненных функций, растения меняют окраску листьев и других частей. Это «сигнальные» определители визуальной диагностики. Последняя помогает выяснить, каких питательных веществ растению не хватает, на основе чего можно прогнозировать внесение удобрений.

Каждое растение при недостатке того или иного элемента питания приобретает разную окраску листьев. Листья окрашиваются в желтый, красный, фиолетовый и другие цвета разной интенсивности и оттенка сплошь или отдельными участками. Суть визуальной диагностики заключается в установлении уровня обеспеченности растений элементами питания по внешним признакам: изменению окраски, размеров, формы листьев или других органов, нарушениям роста и развития растений. Вместе с тем следует убедиться, что растения не поражены болезнями, не повреждены вредителями, нет переуплотнения почвы или ее переувлажнения, засухи, избыточной грунтовой кислотности и т. д., что может быть причиной их угнетенного состояния.

Визуальные симптомы больше проявляются на старых растениях и менее плодородных почвах при систематическом дефиците удобрений. У молодых растений с небольшим вегетативной массой даже на почвах с небольшим содержанием гумуса и питательных веществ отклонения в окраске листьев от естественного цвета обычно отсутствуют, наблюдается лишь ослабленный рост побегов. Недостатком такой диагностики является, во-первых, то, что внешние признаки дефицита различных элементов питания могут быть похожи между собой и напоминать проявление грибных, бактериальных и вирусных болезней. А во-вторых - внешние признаки проявляются тогда, когда в метаболизме растений уже произошли глубокие изменения и ликвидировать полностью их последствия уже невозможно, что вызывает потерю урожая и качества продукции.

В то же время визуальная растительная диагностика - самый распространенный и довольно простой метод, поскольку не зависит от применения специального оборудования, однако требует большого практического опыта. По внешнему виду посевов определяют в некоторой степени недостаток или избыток того или иного элемента, включая даже микроэлементы. Есть множество атласов внешних признаков, сигнализирующих о недостатке того или иного элемента для каждой культуры с учетом различных типов почв. Также учитываем реутилизацию - повторное использование элемента. Например, N, P, K, Mg способны к реутилизации: при недостаточном количестве их в почве они перемещаются по растению с нижних листьев в верхние, к точкам роста. Иначе недостаток Са, S, Fe и всех микроэлементов отражается на молодых частях растения. Так, очень близкие по внешнему виду хлорозы при недостатке азота проявляются на листьях нижнего яруса, а при недостатке железа - на верхнем, более молодом, ярусе вегетативных органов растений. Побурение и отмирание тканей по краям листа (краевой ожог) при недостатке калия наблюдаются прежде всего на старых листьях, а при недостатке кальция - на молодых.

Несмотря на снижение урожая из-за недостатка определенного элемента в случае проявления внешних признаков, немедленное внесение соответствующих удобрений способствует не только исчезновению визуальных симптомов недостатка питания, но и улучшению роста и плодоношения растений.

Химическая диагностика минерального питания позволяет определить химический состав растений в текущий момент. Однако иногда элемент питания накапливается в растении не потому, что оно нуждается в нем для своего развития, а по ряду других причин. Этот фактор ограничивает определяющую возможность и объективность метода химической диагностики. Однако применять данные почвенной и растительной диагностики надо одновременно, так как первая дает представление о возможностях почвы обеспечить растение питательными веществами, а вторая - о шансах реализации этих возможностей.

В последние годы развивается дистанционный метод, основанный на принципе установления качественных характеристик отраженного растениями света, которые регистрируются с помощью летательных аппаратов.
А.С. Плешковым и Б.А. Ягодиным (1982 г.) разработан метод функциональной диагностики питания растений, основанный на определении фотохимической активности хлоропластов, который позволяет оценить не содержание того или иного элемента питания, а потребность растения в нем. Суть метода такова: проводят измерение фотохимической активности суспензии хлоропластов, затем к ней добавляют испытанный элемент питания и активность хлоропластов измеряют повторно. В случае ее повышения по сравнению с контролем (без добавления элемента питания) делают вывод о его недостатке в питании растений, при снижении - о его избытке, одинаковая активность свидетельствует об оптимальной концентрации.
Вполне понятно, что полнее всего потенциал этого метода диагностики раскрывается при его использовании совместно с другими диагностическим методами, дополняющими и обогащающими традиционные методы агрохимического анализа. В.В. Церлинг (1978) предлагает придерживаться трех основных правил диагностики питания растений: одновременно учитывать прирост растений и их химический состав. Так, данные химической диагностики сопоставляют с фазой роста и развития растений, поскольку между концентрацией содержания элементов и растительной массой выявлена прямая зависимость.

Определяют в растении или почве не менее трех элементов одновременно, поскольку использование их растениями взаимосвязано. На практике по причине банальной экономии определяют содержание только важнейших микроэлементов, которые, как правило, растение выносит больше всего.

Учитывают дополнительные критерии (погоду, влажность и плотность почвы, применение пестицидов), которые непосредственно влияют на поступление питательных веществ в корни и их использование в жизненном цикле растений, усиливая или ослабляя эти процессы.

Несмотря на большое количество методов диагностики растений и почвы, следует указать, что в настоящее время какого-то универсального метода, с помощью которого можно было бы точно установить нужную дозу удобрения для растения, нет. Все они имеют свои и преимущества, и недостатки.

Чем больше будет учтено показателей (данных) почвы, погодных условий, сортовых особенностей растения, свойств и т.д., тем более достоверными будут анализ и, соответственно, диагноз. Однако каждый отдельно взятый способ не дает полноты представления о комплексной обеспеченности растений минеральным питанием.

Контролировать питание растений нужно в ранние стадии их роста и развития, когда условия питания в основном обусловливают будущий урожай.

Вывод

Каково же оптимальное содержание макро- и микроэлементов в растении? Ведь общеизвестно, что при внесении удобрений количество элементов в растении растет, соответственно, растет и их вынос. В основном в развитых странах Западной Европы используют разработанные теоретические таблицы достаточных концентраций элементов питания. Корректировка по этим таблицам подкормки растений определенными элементами, которых им не хватает, обеспечивает получение 90% от максимально запланированного урожая. Ну и, соответственно, определяется диапазон токсичности для элементов, обусловливающих снижение урожая. Также таблицы помогают определить оптимальные соотношения в растении как макро-, так и микроэлементов для каждой культуры, является стабильным показателем. Чем больше этих соотношений элементов питания будет учтено, тем точнее будет определено количество элементов, необходимых для внесения. Среди общих оптимальных соотношений известные N: S, Ca: Mg, K: Mg, Mg: Fe и т. д.

То есть, нас больше интересует не содержание элемента питания в растении, а его соотношение с другими элементами: чем ближе оно будет к оптимальному, тем выше и производительность растения. Следовательно, регулирование взаимовлияния элементов является условием обеспеченности растений доступным питанием.

 

Ю. Ременюк

 

Интервью
Ольга Насонова, ресторанный эксперт, концептолог и аналитик
В Европе и Америке уже давно ценится все, что отличается от массового продукта в маркетах, так называемый hand made, к которому относятся в том числе и продукты, выращенные на частных фермерских
Международная семеноводческая компания Strube, которая специализируется на селекции сахарной свёклы, пшеницы, ржи и рапса, в 2017-м отмечает вое 140-летие. В Украине офис компания открыла в 2008 году.

1
0