Як діагностика ґрунту і рослин допоможе керувати продуктивністю
Загальновідомо що у живленні рослин, крім основних елементів (NPК), беруть участь близько 80 елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва.
До макро- належать хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах становить від кількох відсотків до сотих часток відсотка у перерахунку на суху речовину (N, C, O, H, S, P, K, Ca, Mg, Na та ін.). До мікроелементів — хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах становить не більш як тисячні частки відсотка у перерахунку на суху речовину. Інколи макроелементи S, Ca, Mg, Na ще називають мезоелементами.
Функції та роль елементів у ґрунті і рослині розкривати не будемо, адже вони детально описані як у цілому, так і для кожної культури окремо. Нас більше цікавить засвоєння елементів живлення рослиною.
Наведу основні фактори, які впливатимуть на засвоєння елементів живлення рослиною:
— екологічні — температура, вологість, світло;
— ґрунтові — тип і материнська порода, механічний склад, вміст гумусу, запас елементів у ґрунті, діяльність мікроорганізмів;
— реакція середовища — pH;
— потреба рослини — залежність від рівня наявності мікроелемента, високий показник винесення, стрес рослини, здатність засвоювати елемент рослиною, кореневі виділення рослин;
— взаємовплив елементів — антагонізм, синергізм, блокування елемента за його високого вмісту (наприклад, за високого поглинання рослиною К зменшується поглинання Ca, Mg; зависокий вміст Na блокуватиме надходження Ca, Mg, K; а Ca — відповідно, P, Mg, Fe; P — NO3, Fe, Zn, Cu);
— форма мікроелемента в ґрунті — легко-, важкодоступна, розчинна.
У цілому будь-які зовнішні фактори можуть впливати на рухомість та рівень засвоєння мікроелементів рослинами. Щоб досягнути максимального потенціалу рослини, нам потрібно вносити велику кількість добрив, але це внесення має бути обґрунтованим, інакше змінюється оптимальний баланс елементів живлення в ґрунті, що зразу ж призводить до порушення процесів росту і розвитку рослин. У такому разі ми повинні вести постійний контроль вмісту елементів живлення у ґрунті, рослині, поливній воді. Крім вмісту елементів у ґрунті, обов’язково слід враховувати й інші характеристики: його кислотність, засоленість, гранулометричний склад, буферну здатність, а вже потім — вміст елементів живлення у доступній для рослин формі.
Основою для регулювання системи живлення рослин є різні методи розрахунків норм добрив на основі ґрунтової та інших діагностик. Основними із них є розрахунок норм добрив за показниками винесення елементів живлення запрограмованою урожайністю, за винесенням елементів живлення запрограмованою прибавкою урожайності, а також встановлення норми добрив за бальною оцінкою ґрунту й окупністю одиниці добрив прибавкою урожайності. Балансові методи враховують: винесення елементів живлення плановою урожайністю; запаси елементів живлення у ґрунті; коефіцієнти засвоєння елементів із запасів ґрунту; вплив прямої дії і післядії внесених органічних та мінеральних добрив, післяжнивних решток тощо. Для цих методів науковці розробляли поправкові коефіцієнти залежно від вмісту елементів живлення у ґрунті, попередника, кислотності ґрунтового розчину та гранулометричного складу ґрунту.
Із балансово-розрахункових методів поширені такі: розрахунок норм добрив за запасами поживних речовин у ґрунті на запланований урожай, розрахунок норм добрив на прибавку врожаю. Суть першого полягає у визначенні норм добрив за різницею між показниками винесення поживного елемента запланованим врожаєм і наявності цього елемента в ґрунті. У такому разі враховують коефіцієнти використання поживних речовин із ґрунту і добрив. Основною відмінністю другого методу від першого є те, що норми добрив розраховують на величину прибавки врожаю.
Зазначені методи залишаються визначальними і до сьогодні, водночас є дуже багато їхніх модифікацій, які можна широко використовувати для визначення норм мінеральних добрив за великої диференціації коефіцієнтів використання поживних речовин із різних ґрунтів, видів і форм добрив, різних культур тощо.
У сучасних ринкових умовах господарювання — із розвитком не тільки ґрунтової, а й рослинної діагностики — балансово-розрахункові методи на основі балансу елементів живлення мають більше недоліків, аніж переваг.
Наведемо лише кілька із них, адже на сьогодні згадані вище методи та їхні модифікації є основою для визначення норм добрив, особливо щодо макроелементів.
Винесення із ґрунту поживних речовин рослинами не є сталою величиною — воно буде різним залежно від складу самої рослини, фази її росту та розвитку й умов вирощування. Так само і вміст у ґрунті макро- чи мікроелемента не відображає реальної потреби рослин. Відповідно, за ґрунтової діагностики не можна чітко сказати про нестачу визначеного елемента. Навіть якщо його достатньо, він може не надходити у рослину із цілої низки причин — це і його насиченість у ґрунтовому розчині за несприятливих співвідношень іонів, порушення процесів живлення під впливом зовнішніх погодних факторів, властивостей ґрунту тощо. Оптимальний вміст елементів у ґрунті і як наслідок — оптимальне живлення у багатофакторному процесі біосинтезу не є категоріями прямозалежними і програмованими на весь період вегетації рослин.
Вміст мікроелементів у ґрунті також не є величиною доступності їх для культури На це чинять вплив і антагонізм іонів у ґрунтовому розчині, і генетичні особливості сортів та гібридів, і вимога рослин до мінерального живлення.
Одним із перспективних напрямів оцінювання потреби рослин в елементах живлення є аналіз листя рослин, тобто рослинна діагностика. Основна мета аналізу рослин — дослідження трансформації макро- і мікроелементів у системі ґрунт — рослина — добриво за різних режимів вирощування культур. Вона дає можливість набагато раніше і своєчасніше виявити недолік елементів живлення. Основними із них є листкова і тканинна діагностика. Рослинна діагностика, своєю чергою, поділяється на візуальну, хімічну, ін’єкції та обприскування (субмікропольовий метод), дистанційну й функціональну.
Використання лише традиційних методів агрохімічного аналізу ґрунтів не дає змоги скоригувати поживний режим залежно від фази розвитку рослин, їхнього виду і сорту, вологості і температури ґрунту та повітря, інтенсивності освітлення і зміни низки інших факторів зовнішнього середовища. Отже, оптимального рослинного живлення можливо досягнути лише за комплексного і збалансованого поєднання всіх супутніх факторів росту та розвитку рослин. Ефективність дії добрив підпорядкована законам рівнозначності і незамінності факторів життя рослин — це слід знати і пам’ятати завжди, щоб вміло і швидко реагувати на процеси, що відбуваються, або їхні наслідки.
Для плодових і ягідних рослин розроблено й ефективно застосовувано на практиці листкову діагностику — проведення аналізу листя. З аналізу листка можна судити про умови його живлення і, враховуючи інші чинники життєдіяльності рослини, визначити оптимальні дози добрив для оптимального рослинного живлення. За листкової діагностики визначають загальний (валовий) вміст того чи іншого поживного елемента після озолення рослинних зразків, а під час тканинної — вміст мінеральних форм поживних елементів у свіжих зразках рослин без озолення, використовуючи зрізи, сік чи витяжки з індикаторних органів (стебел, черешків, головних жилок листя) і властивість речовин утворювати із певними реактивами кольорові розчини або осади. Наприклад, визначення нітратів засноване на їхній реакції із дифеніламіном (синє забарвлення) чи з реактивом Брея за наявності «буфера» (червоне забарвлення).
За високої нестачі поживних речовин, потрібних для підтримання своїх життєвих функцій, рослини змінюють забарвлення листя та інших частин — це «сигнальні» визначники візуальної діагностики. Остання допомагає з’ясувати, яких поживних речовин рослині бракує, і на основі цієї діагностики можна прогнозувати внесення добрив.
Кожна рослина за нестачі того чи іншого елемента живлення має різне забарвлення листя. Листя забарвлюється у жовтий, червоний, фіолетовий і інші кольори різної інтенсивності та відтінку суцільно або окремими ділянками. Суть візуальної діагностики полягає у встановленні рівня забезпеченості рослин елементами живлення за зовнішніми ознаками: за зміною забарвлення, розмірів, форми листя або інших органів, порушенням росту та розвитку рослин. Водночас слід переконатися, що рослини не уражені хворобами, не пошкоджені шкідниками, немає переущільнення ґрунту чи його перезволоження, впливу посухи, надлишкової ґрунтової кислотності і т. д., що може бути причиною їхнього пригніченого стану.
Візуальні симптоми більше проявляються на старих рослинах та менш родючих ґрунтах за систематичного невнесення добрив. У молодих рослин із невеликою вегетативною масою навіть на ґрунтах із невеликим вмістом гумусу і поживних речовин відхилення у забарвленні листя від природного кольору зазвичай відсутні, спостерігається лише ослаблений ріст пагонів. Недоліком такої діагностики, по-перше, є те, що зовнішні ознаки дефіциту різних елементів живлення можуть бути схожі між собою і нагадувати прояв грибних, бактеріальних і вірусних хвороб. А по-друге — зовнішні ознаки виявляються тоді, коли в метаболізмі рослин уже відбулися глибокі зміни і ліквідувати повністю їхні наслідки вже неможливо, тож, відповідно, це спричинює втрату врожаю і якості продукції.
Водночас візуальна рослинна діагностика найпоширеніша і є доволі простим методом, оскільки не залежить від застосування спеціального обладнання, однак потребує великого практичного досвіду. За зовнішнім виглядом посівів визначають певною мірою нестачу, надлишок того чи іншого елемента, включаючи навіть мікроелементи. Маємо безліч атласів зовнішніх ознак, що сигналізують про нестачу того чи іншого елемента для кожної культури з урахуванням різних типів ґрунтів. Також враховуємо реутилізацію — повторне використання елемента. Наприклад, N, P, K, Mg здатні до реутилізації, тобто за недостатньої кількості їх у ґрунті вони переміщуються рослиною із нижніх листків у верхні, до точок росту. Інакше нестача Са, S, Fe та всіх мікроелементів віддзеркалюється на наймолодших частинах рослини. Так, дуже близькі за зовнішнім виглядом хлорози за нестачі азоту проявляються на листках нижнього ярусу, а за нестачі заліза — на верхньому, більш молодому, ярусі вегетативних органів рослин. Побуріння і відмирання тканин по краях листка (крайовий опік) за нестачі калію спостерігаються найперше на старіших листках, а за нестачі кальцію — на молодих.
Попри зменшення врожаю через нестачу певного елемента у разі прояву зовнішніх ознак, негайне внесення відповідних добрив сприяє не тільки зникненню візуальних симптомів нестачі живлення, а й поліпшенню росту і плодоношення рослин.
Хімічна діагностика мінерального живлення дає змогу визначити хімічний склад рослин у поточний момент. Однак іноді елемент живлення накопичується у рослині не тому, що вона потребує його для свого розвитку, а з низки інших причин. Цей фактор обмежує визначальну можливість і об’єктивність методу хімічної діагностики. Проте застосовувати дані ґрунтової та рослинної діагностики треба одночасно, тому що перша — дає уявлення про можливості ґрунту забезпечити рослину поживними речовинами, а друга — про можливість реалізації цих можливостей.
Останніми роками розвивається дистанційний метод, заснований на принципі встановлення якісних характеристик відбитого рослинами світла, яке реєструється за допомогою літальних апаратів.
А.С. Плешковим і Б.А. Ягодіним (1982 р.) розроблено метод функціональної діагностики живлення рослин, заснований на визначенні фотохімічної активності хлоропластів, який дає змогу оцінити не вміст того чи іншого елемента живлення, а потребу рослини у ньому. Суть методу така: проводять вимір фотохімічної активності суспензії хлоропластів, потім до неї додають випробуваний елемент живлення і активність хлоропластів вимірюють повторно. У разі її підвищення порівняно із контролем (без додавання елемента живлення) роблять висновок щодо його нестачі у живленні рослин, за зниження — про його надлишок, однакова активність свідчить про оптимальну концентрацію.
Цілком зрозуміло, що найповнішою мірою потенціал цього методу діагностики розкривається за сумісного використання його з іншими діагностичним методами, що доповнює і збагачує традиційні методи агрохімічного аналізу. В.В. Церлінг (1978 р.) пропонує дотримуватися трьох основних правил діагностики живлення рослин: одночасно враховувати приріст рослин і їхній хімічний склад. Так, дані хімічної діагностики зіставляють із фазою росту та розвитку рослин, оскільки між концентрацією вмісту елементів і рослинною масою визначено пряму залежність.
Визначають у рослині чи ґрунті не менше трьох елементів одночасно, позаяк використання їх рослинами взаємопов’язане. За банальної економії визначають вміст лише найважливіших мікроелементів, які, як правило, рослина виносить найбільше.
Враховують додаткові критерії: погоду, вологість і щільність ґрунту, застосування пестицидів, оскільки ці фактори безпосередньо впливають на надходження поживних речовин у корені рослин і їхнє використання у життєвому циклі рослин, підсилюючи чи послаблюючи ці процеси.
Незважаючи на велику кількість методів діагностики рослин і ґрунту, слід вказати, що наразі якогось універсального методу, за допомогою якого можна було б точно встановити потрібну дозу добрива для рослини, немає. Усі вони мають свої і переваги, і недоліки.
Що більше буде враховано показників (даних) ґрунту, погодних умов, сортових особливостей рослини, властивостей тощо, то достовірнішими будуть аналіз і, відповідно, діагноз. Однак кожен взятий окремо спосіб не дає повноти уявлення про комплексну забезпеченість рослин мінеральним живленням.
Контролювати живлення рослин потрібно у ранні стадії їхнього росту та розвитку, коли умови живлення здебільшого обумовлюють майбутній урожай.
Висновок
Яка ж оптимальна кількість вмісту макро- і мікроелементів у рослині? Адже загальновідомо, що за внесення добрив кількість елементів у рослині зростає, відповідно, зростає і їхнє винесення. Здебільшого у розвинутих країнах Західної Європи використовують розроблені теоретичні таблиці достатніх концентрацій елементів живлення. Корегування за цими таблицями підживлення рослин певними елементами, яких їм не вистачає, забезпечує отримання 90% максимально запланованого врожаю. Ну і, відповідно, визначається діапазон токсичності для елементів, що зумовлюють зниження врожаю. Також таблиці допомагають визначити оптимальні співвідношення у рослині як макро-, так і мікроелементів для кожної культури, які є стабільним показником. Що більше буде враховано цих співвідношень елементів живлення, то достовірніше буде визначено необхідну кількість елементів, потрібних для внесення. Серед загальних оптимальних співвідношень найвідоміші N:S, Ca:Mg, K:Mg, Mg:Fe і т. д.
Тобто нас більше цікавить не вміст елемента живлення у рослині, а його співвідношення з іншими елементами: що ближчим воно буде до оптимального, то вищою буде і продуктивність рослини. Отже, регулювання взаємовпливу елементів є умовою забезпеченості рослин доступним живленням.
Ю. Ременюк