Спецвозможности
Агрохимия

Незаменимые микроэлементы для зерновых

03.06.2017
7605
Незаменимые микроэлементы для зерновых фото, иллюстрация

Оптимизация режима минерального питания растений остается актуальным вопросом аграрного производства. Использование минимальных объемов минеральных удобрений при практически полном отсутствии органических приводит к нарушению процессов питания растений и сказывается на их производительности и плодородия почвы. Применение микроэлементов (МЭ) в современных технологиях выращивания сельскохозяйственных культур позволяет создать оптимальные условия для реализации их генетического потенциала.

 

Роль микроэлементов для растений

Растения «строят» свой организм из определенных химических элементов (их около 75 ), которые принадлежат к разным группам Периодической системы Менделеева. В агрохимии выделяют группу необходимых элементов (всего 20), без которых растения не могут полностью закончить цикл своего развития и которые не могут быть заменены никакими другими. Наряду с макроэлементами (N, P, K, Ca, Mg, S), важное значение в питании растений играют микроэлементы, прежде всего: Zn, Mn, Cu, Co, Mo, B. Функциональные значение каждого элемента сугубо специфические, и они крайне необходимы для нормального развития растений, поскольку выполняют важную физиологическую роль. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществ.

Они участвуют в окислительно-восстановительных процессах, углеводном и азотном обмене, вследствие чего растения интенсивнее и эффективнее используют воду и питательные вещества из почвы. Большинство микроэлементов для растений являются активными катализаторами, ускоряющими биохимические реакции, способствуют повышению устойчивости растений к болезням и снижению действия таких неблагоприятных факторов внешней среды, как низкие и высокие температуры воздуха или засуха. Под их влиянием в листьях увеличивается содержание хлорофилла, усиливаются процессы фотосинтеза и ассимиляционная деятельность растения в целом. Все это способствует формированию устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур нормативного качества.

Источники микроэлементов для растений

Главным источником микроэлементов является почва. Их доступность определяется наличием подвижных форм. Так, почвы степной зоны имеют низкую обеспеченность цинком,  Лесостепи и Полесья - кобальтом, молибденом, бором, медью, цинком. Снижение содержания доступных форм микроэлементов при интенсивном земледелии вызывают следующие факторы: систематическое известкование, резкое уменьшение применения органических удобрений, использование концентрированных минеральных и комплексных удобрений, смещение равновесия почвенного раствора и снижение усвояемости микроэлементов, повышенный уровень выноса урожаями элементов питания без применения микроудобрений.

Главный источник поступления микроэлементы для растений в почву - органические удобрения. Как известно, химический состав навоза зависит от вида животных, кормов, подстилки, способа и длительности его хранения. По литературным данным, из 1 т навоза в почву может поступать: Zn - 4,9-39,2 г Mn - 47,8-110; Cu - 2,15-14,3; Co - 0,26-2,45; Ni - 0,77-8,74; Pb - 0,76-3,50; Cd - 0,05-1,33 г. Определенное количество элементов добавляет внесения минеральных удобрений, где МЭ содержатся в виде примесей. Так, с 1 ц аммиачной селитры в почву попадает: Zn - 1 г Mn - 0,7; Cu - 1,5; Co - 0,5; Ni - 0,4; Pb - 0,2; Cd - 0,006 г; с 1 ц суперфосфата - Zn - 2,1; Mn - 20; Cu - 2; Co - 0,05; Ni - 3; Pb - 0,2; Cd - 0,22 г. С 1 ц нитроаммофоски поступает: Zn - 0,76; Mn - 13,8; Cu -1,08; Ni - 0,43; Pb - 0,5; Cd - 0,1 г, с 1 ц калийной соли - соответственно 0,03; 4,22; 1,0; 0,13; 0,01; 0,001 г. Из всех видов минеральных удобрений наибольшее количество МЭ поступает с суперфосфатом. Однако следует иметь в виду, что в минеральных удобрениях в подвижной форме находится около 50%, в органических - около 20% общего их количества.

Изучение количественного поступления и расходов элементов питания в земледелии позволяет контролировать и сознательно влиять на обмен питательных веществ в системе удобрение - почва - растение. Расчеты среднегодового баланса микроэлементов в стационарном опыте на черноземе типичном (пятипольный зерновой севооборот с чередованием культур: горох, озимая пшеница, кукуруза на зерно, кукуруза на зерно, ячмень), где в течение почти 20 лет изучали различные варианты насыщения почв удобрениями, свидетельствуют, что размеры хозяйственного вынесения МЭ при интенсивном севообороте зависели, прежде всего, от биологических особенностей культур, а также от величины сформированного урожая. Вместе с тем, соответствующий показатель отражает общую потребность растений в МЭ, согласно которой образуется ряд: Zn <Mn <Cu <Ni <Co <Pb <Cd. Сравнение показателей поступления и вынесения МЭ в варианте контроля показывает, что режим питания растений состоял резко отрицательно (табл. 1). Особенно это касается таких элементов, как Zn и Mn, дефицит которых находился в пределах 114,1 и 74,2 г/га, соответственно.

На варианте с внесением минеральных удобрений (N:P:K 48:48:48 на 1 га севооборотной площади) наблюдали значительное повышение урожайности сельскохозяйственных культур и как следствие - увеличение вынесения МЭ. В этих условиях также формируется отрицательный баланс элементов. Применение туков приводило к росту на 5-30% отрицательного баланса цинка, меди, кобальта, никеля, свинца по сравнению с контролем. Дефицит Zn увеличился до 131,9 г/га; Cu - 16,5; Со - 6,51; Ni - 11,3; Pb - 4,68 г/га. В то же время баланс марганца и кадмия хотя и оставался отрицательным, но их дефицит сократился на 21 и 48%, соответственно. Недостаток микроэлементов у растений при низкой и средней обеспеченности черноземов Zn и Cu может ограничивать производительность сельскохозяйственных культур.

Комплексные удобрения с микроэлементами 

Расчеты подтверждают главную роль органических удобрений в поступлении практически всех микроэлементов. Насыщение севооборота навозом в пределах 12 т/га способствовало формированию положительного баланса микроэлементов благодаря высокому их содержания в органических удобрениях. Исключение составляет Со, баланс которого оставался с незначительным дефицитом (-2,95 г/га). При совместном применении навоза и минеральных удобрений (6 т + N:P:K 48:48:48 на 1 га севооборотной площади) отмечены положительный баланс цинка, марганца, меди, слабо положительный - свинца и кадмия. Вместе с тем, даже насыщение пашни навозом на уровне 6 т/га севооборотной площади не обеспечивает уравновешенного баланса кобальта и никеля - он оставался отрицательным (-4,27 и -2,9 г/га соответственно). Однако, учитывая проблемы с внесением навоза в агроформированиях, альтернативным источником поступления микроэлементов в почву в таком случае может служить нетоварная часть урожая сельскохозяйственных культур и, прежде всего, солома зерновых колосовых культур.

Соответствие расчетных данных состояния микроэлементного фона почвы подтверждается результатами определения потенциально доступных форм микроэлементов. На варианте с внесением минеральных удобрений, по отрицательного баланса микроэлементов, проявляется тенденция к снижению содержания соответствующих форм марганца, кобальта, свинца в слоях почвы 0-25 и 25-40 см, а цинка - в подпахотном слое. В то же время на фоне органических удобрений, где отмечено положительный баланс элементов, характерна тенденция к аккумуляции потенциально доступных форм цинка и марганца в корнеобитаемом почвенном слое. Для других микроэлементов для растений тенденции к накоплению питательных элементов не наблюдаются при несущественном поступлении этих металлов в почву по сравнению с Zn и Mn. Следует также отметить, что, несмотря на превышение поступления в почву элементов первой группы опасности (Pb, Zn, Cd) с органическими и минеральными удобрениями над вынесением их урожаем за положительного баланса, накопления не происходило - содержание было существенно ниже ПДК.

Почвенный покров отмечается пестротой содержания микроэлементов и наличием многочисленных факторов, влияющих на их подвижность, а следовательно - и доступность для растений. В основе решения этого вопроса - контроль за состоянием растений и почвы в течение вегетационного периода. Поэтому в современных условиях возрастает значение почвенной и растительной диагностики как действенного метода управления микроэлементным питанием растений и его корректировки .

Изучение состояния химических элементов системы почва - растение дает возможность оценить изменения в обеспеченности микроэлементами посевов зерновых культур в течение их вегетации. Как показывают результаты исследований, динамическое колебания содержания элементов в почве под озимой пшеницей и ячменем носили общий характер: максимальное содержание подвижных соединений Zn, Mn, Cu, Co в почве наблюдался в период кущения и выхода в трубку культур с постепенным снижением в фазе колошения и полной спелости.

Заметно меняется содержание подвижных форм Zn и Mn, а показатели Cu и Co колеблются в сравнительно небольших пределах. Согласно с группировкой почв по содержанию подвижных форм микроэлементов (по Важенину) для сельскохозяйственных культур, которым присущ низкий уровень вынесения микроэлементов (зерновые колосовые), черноземы обычные характеризовались высокой обеспеченностью марганцем и низкой - цинком. Такая градация обеспеченности соответствующими элементами оставалась на протяжении всех фаз развития озимой пшеницы и ячменя (табл. 2). В то же время наблюдали перераспределение обеспеченности почв подвижными формами меди и кобальта в течение вегетации - обеспеченность Cu трансформировалась в низкую, а Со - в средней. То есть выращивания на высоком агрофоне сортов интенсивного типа должно сопровождаться обязательным применением микроудобрения. Аналогичные изменения отмечали и в посевах кукурузы.

Существенные измения в зависимости от фаз развития растений испытывал и элементный состав сельскохозяйственных культур. Установлены общие закономерности изменения содержания микроэлементов в растениях: для озимой пшеницы, ячменя ярового, кукурузы характерный максимальное содержание цинка, марганца, меди и кобальта в вегетативной массе в начале вегетации (кущения - выход в трубку, появление четвертого-пятого листа) с резким снижением в фазе колошения (цветение метелки) - полной спелости.

Статистический анализ экспериментальных данных позволил установить достоверный степень связи между содержанием микроэлементов в почве и растениях в фазе четырех-пяти листьев кукурузы для Zn (r = -0,83) и Mn (r = 0,77). Получены высокие корреляционные связи (r> 0,7) в системе почва - растение для Zn, Mn, Cu, Co, Ni в посевах озимой пшеницы. Для ячменя в равной степени имеют место линейные и криволинейные зависимости (r> 0,7 и> 0,7), что дает основание использовать начальный период развития растений для диагностических целей - с целью определения целесообразности подпитки. Также содержание МЕ в вегетативной массе зерновых культур в соответствующие фазы развития (кущения - в трубку, четыре-пять листьев) достоверно коррелирует с их содержанием в зерне (r> 0,7).

Также микроэлементный состав зерновых культур позволяет установить генетически обусловленные особенности культур относительно выборочного усвоения элементов растениями, а затем и потребность в условиях Северной Степи. Использование любого элемента растением означает его вовлечение в биологическую миграцию, а поскольку физиологическое значение элементов неодинаково, то и интенсивность такого вовлечения разная. Эту закономерность подтверждает коэффициент биологического поглощения (КБП), который отражает соотношение между содержанием МЭ в растении и содержанием валовых форм МЭ в почве (табл. 3). Так, для ячменя ярового и кукурузы - это, прежде всего, цинк и медь, для озимой пшеницы - медь. Хотя стоит отметить: по озимых наблюдается некоторое перераспределение значимости элементов по фазам развития.

Эффективность удобрений с микроэлементами

Результаты изучения эффективности микроэлементов за использование в технологиях выращивания зерновых культур зоны Степи приведены в табл. 4. Микроудобрения (Реаком, Интермаг) применяли как по предпосевной инкрустации семян вместе с протравливанием, так и при внекорневых подкормках.

За годы исследований средняя урожайность озимой пшеницы по предшественнику черный пар на неудобреном фоне находилась на уровне 4,23 т/га и выросла благодаря предпосевной инкрустации семян микроэлементами на 0,22 т/га. Внекорневая подкормка растений комплексонатами МЭ в фазе кущения способствовала получению дополнительных 0,28 т/га. При фоновом внесении минеральных удобрений (N:Р:К 30:60:30) урожайность возрастала на 21%. Использованные на этом фоне удобрений с микроэлементами способствовали ее повышению на 0,28 и 0,43 т/га.

Урожайность пшеницы по занятому пару на контроле составила 3,22 т/га. Использование микроудобрений при внекорневой подкормке растений было эффективным (0,53 т/га, или 16%), чем при предпосевной инкрустации семян МЭ (0,32 т/га, или 10%). Урожайность зерна значительно возрастала при комплексном применении средств химизации. Фоновое внесение удобрений (N:Р:К 60:60:30) способствовало дополнительному получению 0,85 т/га зерна. Благодаря действию МЄ урожайность повысилась на 0,19-0,45 т/га.
Аналогичные закономерности действия микроудобрений наблюдали и в отношении других зерновых культур (табл. 4). Внекорневая подкормка растений ячменя ярового в фазе кущения позволила получить прибавку зерна 0,33 т/га. Совместное применение макро- и микроудобрений повышало урожай зерна на 0,93 т/га. Обработка посевов кукурузы микроудобрениями в фазе семи-восьми листьев способствовала получению дополнительно 0,35 т/га зерна.

Улучшение условий питания сказывалось и на качестве зерна. По черному пару использования комплексонатов МЭ способствовало росту содержания белка в зерне пшеницы на 0,4-0,7%, а при совместном действии макро- и микроэлементов - на 0,7-0,9% по сравнению с контролем, и достигал 13%. По занятому пару он повышался на 0,9-1,5%. На яром ячмене при использовании удобрений с микроэлементами содержание белка было на уровне контроля, на фоне минеральных удобрений оно выросло до 10,3%. На кукурузе внекорневые подкормки микроудобрениями на фоне основного удобрения способствовали повышению содержания белка до 10,1%.

В. Чабан,
канд. сельскохозяйственных наук, ст. наук. сотрудник,
заведующий лабораторией плодородия почв,
ГУ Институт сельского хозяйства степной зоны НААН

Интервью
Карлос Альберто Сесарі
В Украине за последние полтора десятка лет многие хозяйства пыталось вводить нулевую или минимальную обработку почвы. И большинство, столкнувшись с проблемой снижения урожайности, возвращались к традиционной технологии. Аргентина многим... Подробнее
Українська делегація на продовольчій виставці в Японії. Крайній праворуч - Юрій Луценко
Япония, как известно, - одна из самых богатых стран мира. При этом по количеству населения лишь немного уступает России. А еще очень ограничена в земельных ресурсах, поэтому большинством продуктов обеспечить себя не может. Это делает рынок... Подробнее

1
0