Незамінні елементи «меню» для зернових

Рос­ли­ни «бу­ду­ють» свій ор­ганізм із пев­них хімічних спо­лук (їх близь­ко 75 еле­ментів), які на­ле­жать до різних груп Періодич­ної си­с­те­ми Мендєлєєва. В аг­рохімії виділя­ють гру­пу не­обхідних еле­ментів (за­га­лом 20), без яких рос­ли­ни не мо­жуть повністю закінчи­ти цикл сво­го роз­вит­ку і які не мо­жуть бу­ти замінені ніяки­ми інши­ми. По­ряд із ма­к­ро­еле­мен­та­ми (N, P, K, Ca, Mg, S), важ­ли­ве зна­чен­ня у жив­ленні рос­лин відігра­ють мікро­е­ле­мен­ти, на­сам­пе­ред: Zn, Mn, Cu, Co, Mo, B. Функціональні зна­чен­ня кож­но­го еле­мен­та су­то спе­цифічні, і во­ни вкрай не­обхідні для нор­маль­но­го роз­вит­ку рос­лин, оскільки ви­ко­ну­ють важ­ли­ву фізіологічну роль. Мікро­е­ле­мен­ти вхо­дять до скла­ду фер­ментів, вітамінів, гор­монів та інших біологічно ак­тив­них ре­чо­вин.

Во­ни бе­руть участь в окис­но­віднов­них про­це­сах, вуг­ле­вод­но­му і азот­но­му обмінах, унаслідок чо­го рос­ли­ни інтен­сивніше й ефек­тивніше ви­ко­ри­с­то­ву­ють во­ду і по­живні ре­чо­ви­ни з грун­ту. Більшість МЕ є ак­тив­ни­ми ка­таліза­то­ра­ми, які при­ско­рю­ють біохімічні ре­акції, що сприяє підви­щен­ню стійкості рос­лин проти хво­роб та зни­жен­ню дії та­ких не­спри­ят­ли­вих фак­торів зовнішньо­го се­ре­до­ви­ща, як низькі і ви­сокі тем­пе­ра­ту­ри повітря, по­су­ха. Під їхнім впли­вом у ли­ст­ках збільшується вміст хло­рофілу, по­си­лю­ють­ся про­це­си фо­то­син­те­зу та асиміляційна діяльність рос­ли­ни в ціло­му. Все це сприяє фор­му­ван­ню ста­лих уро­жаїв сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур нор­ма­тив­ної якості.

Джерала мінеральних елементів

Го­ло­вним дже­ре­лом мікро­е­ле­ментів для рос­лин є грунт. Їхня до­ступність виз­на­чається на­явністю ру­хо­мих форм. Так, грун­ти сте­по­вої зо­ни ма­ють низь­ку за­без­пе­ченість цин­ком, грун­тові різно­ви­ди Лісо­сте­пу і Полісся — ко­баль­том, молібде­ном, бо­ром, міддю, цин­ком. Зни­жен­ня вмісту до­ступ­них форм МЕ за інтен­сив­но­го зем­ле­роб­ст­ва спри­чи­ню­ють такі фак­то­ри: си­с­те­ма­тич­не вап­ну­ван­ня, різке змен­шен­ня за­сто­су­ван­ня ор­ганічних до­б­рив, ви­ко­ри­с­тан­ня кон­цен­т­ро­ва­них міне­раль­них і ком­плекс­них до­б­рив, зміщен­ня рівно­ва­ги грун­то­во­го роз­чи­ну і зни­жен­ня за­сво­ю­ва­ності мікро­е­ле­ментів, підви­ще­ний рівень ви­не­сен­ня вро­жа­я­ми еле­ментів жив­лен­ня без за­сто­су­ван­ня мікро­до­б­рив.

Го­ло­вне дже­ре­ло над­хо­д­жен­ня МЕ у грунт — ор­ганічні до­б­ри­ва. Як відо­мо, хімічний склад гною за­ле­жить від ви­ду тва­рин, кормів, підстил­ки, спо­со­бу і три­ва­лості йо­го зберіган­ня. За літе­ра­тур­ни­ми да­ни­ми, з 1 т гною у грунт мо­же над­хо­ди­ти: Zn — 4,90–39,2 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. Пев­ну кількість еле­ментів до­дає вне­сен­ня міне­раль­них до­б­рив, де МЕ містять­ся у ви­гляді домішок. Так, з 1 ц аміач­ної селітри у грунт по­трап­ляє: Zn – 1 г; Mn – 0,7; Cu – 1,5; Co – 0,50; Ni – 0,40; Pb – 0,20; Cd – 0,006; з 1 ц су­пер­фо­с­фа­ту – Zn – 2,1; Mn – 20; Cu – 2,0; Co – 0,05; Ni – 3,0; Pb – 0,20; Cd – 0,22. З 1 ц нітро­а­мо­фо­с­ки над­хо­дить: Zn – 0,76; Mn – 13,8; Cu –1,08; Ni – 0,43; Pb – 0,5; Cd – 0,1 г. з 1 ц калійної солі відповідно – 0,03; 4,22; 1,0; 0,13; 0,01; 0,001;  г, відповідно. З усіх видів міне­раль­них до­б­рив найбільша кількість МЕ над­хо­дить із су­пер­фо­с­фа­том. Од­нак слід ма­ти на увазі, що у міне­раль­них до­б­ри­вах у ру­хомій формі пе­ре­бу­ває близь­ко 50%, в ор­ганічних — близь­ко 20% за­галь­ної їхньої кількості.

Вив­чен­ня кількісно­го над­хо­д­жен­ня та ви­т­рат еле­ментів жив­лен­ня у зем­ле­робстві дає мож­ливість кон­тро­лю­ва­ти і свідо­мо впли­ва­ти на обмін по­жив­них ре­чо­вин у си­с­темі до­б­ри­во — грунт — рос­ли­на. Роз­ра­хун­ки се­ред­нь­орічно­го ба­лан­су мікро­е­ле­ментів у стаціонар­но­му досліді на чор­но­земі ти­по­во­му (п’ятипільна зер­но­ва сівозміна із чер­гу­ван­ням куль­тур: го­рох, ози­ма пше­ни­ця, ку­ку­руд­за на зер­но, ку­ку­руд­за на зер­но, ячмінь), де про­тя­гом май­же 20 років вив­ча­ли різно­манітні варіан­ти на­си­чен­ня грунтів до­б­ри­ва­ми, свідчать, що розміри гос­по­дарсь­ко­го ви­не­сен­ня МЕ за інтен­сив­ної сівозміни за­ле­жа­ли, перш за все, від біологічних особ­ли­во­с­тей куль­тур, а та­кож від ве­ли­чи­ни сфор­мо­ва­но­го вро­жаю. Ра­зом із тим, відповідний по­каз­ник відо­б­ра­жає за­галь­ну по­тре­бу рос­лин у МЕ, відповідно до якої ут­во­рюється ряд: Zn < Mn < Cu < Ni < Co < Pb < Cd. Порівнян­ня по­каз­ників над­хо­д­жен­ня і ви­не­сен­ня МЕ на варіанті кон­тро­лю по­ка­зує, що ре­жим жив­лен­ня рос­лин скла­дав­ся різко не­га­тив­но (табл. 1). Особ­ли­во це сто­сується та­ких еле­ментів, як Zn та Mn, дефіцит яких пе­ре­бу­вав у ме­жах 114,1 і 74,2 г/га, відповідно.

На варіанті із вне­сен­ням міне­раль­них до­б­рив (N48P48K48 на 1 га сіво-змінної площі) спо­с­теріга­ли знач­не підви­щен­ня уро­жай­ності сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур і як наслідок — збільшен­ня ви­не­сен­ня МЕ. За цих умов та­кож фор­мується не­га­тив­ний ба­ланс еле­ментів. За­сто­су­ван­ня туків при­зво­ди­ло до зро­с­тан­ня на 5–30% від’ємно­го ба­лан­су цин­ку, міді, ко­баль­ту, ніке­лю, свин­цю порівня­но із кон­тро­лем. Дефіцит Zn збільшив­ся до 131,9 г/га; Cu – 16,5; Со – 6,51; Ni – 11,3; Pb – 4,68 г/га. Вод­но­час ба­ланс мар­ган­цю і кадмію хо­ча і за­ли­шав­ся від’ємним, але їхній дефіцит ско­ро­тив­ся на 21 і 48%, відповідно. Не­га­тив­ний ба­ланс МЕ за низь­кої і се­ред­ньої за­без­пе­че­ності чор­но­земів Zn і Cu мо­же об­ме­жу­ва­ти про­дук­тивність сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур.

Роз­ра­хун­ки підтвер­д­жу­ють го­ло­вну роль ор­ганічних до­б­рив у над­хо­д­женні прак­тич­но всіх еле­ментів. На­си­чен­ня сівозміни гноєм у ме­жах 12 т/га спри­я­ло фор­му­ван­ню по­зи­тив­но­го ба­лан­су МЕ за­вдя­ки ви­со­ко­му їхньо­му вмісту в ор­ганічних до­б­ри­вах. Ви­ня­ток ста­но­вить Со, ба­ланс яко­го за­ли­шав­ся із не­знач­ним дефіци­том (–2,95 г/га). За поєдна­но­го вне­сен­ня гною і міне­раль­них до­б­рив (6 т + N48P48K48 на 1 га сівозмінної площі) відміче­но по­зи­тив­ний ба­ланс цин­ку, мар­ган­цю, міді, сла­бо­по­зи­тив­ний — свин­цю і кадмію. Ра­зом із тим, навіть на­си­чен­ня ріллі гноєм на рівні 6 т/га сівозмінної площі не за­без­пе­чує зрівно­ва­же­но­го ба­лан­су ко­баль­ту і ніке­лю — він за­ли­шав­ся від’ємним (–4,27 і –2,90 г/га, відповідно). Од­нак, вра­хо­ву­ю­чи про­бле­ми із вне­сен­ням гною в аг­ро­фор­му­ван­нях, аль­тер­на­тив­ним дже­ре­лом над­хо­д­жен­ня мікро­е­ле­ментів у грунт у та­ко­му разі мо­же слу­гу­ва­ти не­то­вар­на ча­с­ти­на вро­жаю сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур і, на­сам­пе­ред, со­ло­ма зер­но­вих ко­ло­со­вих куль­тур.

Відповідність роз­ра­хун­ко­вих да­них ста­ну мікро­е­ле­мент­но­го фо­ну грун­ту підтвер­д­жується ре­зуль­та­та­ми виз­на­чен­ня по­тенційно до­ступ­них форм МЕ. На варіанті із вне­сен­ням міне­раль­них до­б­рив, за не­га­тив­но­го ба­лан­су МЕ, про­яв­ляється тен­денція до зни­жен­ня вмісту відповідних форм мар­ган­цю, ко­баль­ту, свин­цю у ша­рах грун­ту 0–25 і 25–40 см, а цин­ку — в підор­но­му шарі. Вод­но­час на фоні ор­ганічних до­б­рив, де відміче­но по­зи­тив­ний ба­ланс еле­ментів, ха­рак­тер­ною є тен­денція до аку­му­ляції по­тенційно до­ступ­них форм цин­ку та мар­ган­цю у ко­ре­невмісно­му грун­то­во­му шарі. Для інших МЕ тен­денції до на­ко­пи­чен­ня по­жив­них еле­ментів не спо­с­теріга­ють че­рез неістот­не над­хо­д­жен­ня цих ме­талів у грунт порівня­но із Zn і Mn. Слід та­кож відзна­чи­ти, що, по­при пе­ре­ви­щен­ня над­хо­д­жен­ня у грунт еле­ментів пер­шої гру­пи не­без­пе­ки (Pb, Zn, Cd) з ор­ганічни­ми і міне­раль­ни­ми до­б­ри­ва­ми над ви­не­сен­ням їх уро­жаєм за по­зи­тив­но­го ба­лан­су, на­ко­пи­чен­ня не відбу­ва­лось — вміст був істот­но ниж­чим від ГДК. 

Грун­то­вий по­крив відзна­чається стро­катістю вмісту мікро­е­ле­ментів та на­явністю чис­лен­них фак­торів, які впли­ва­ють на їхню ру­хомість, а відтак — і до­ступність рос­ли­нам. В ос­нові вирішен­ня цьо­го пи­тан­ня — кон­троль за ста­ном рос­лин і грун­ту про­тя­гом ве­ге­таційно­го періоду. Тож у су­час­них умо­вах зро­с­тає зна­чен­ня грун­то­вої і рос­лин­ної діаг­но­с­ти­ки як дієво­го ме­то­ду уп­равління і ко­ри­гу­ван­ня мікро­е­ле­мент­ним жив­лен­ням рос­лин.

Вив­чен­ня ста­ну хімічних еле­ментів си­с­те­ми грунт — рос­ли­на дає змо­гу оціни­ти зміни в за­без­пе­че­ності мікро­е­ле­мен­та­ми посівів зер­но­вих куль­тур уп­ро­довж їхньої ве­ге­тації. Як по­ка­зу­ють ре­зуль­та­ти досліджень, ди­намічне ко­ли­ван­ня вмісту еле­ментів у грунті під ози­мою пше­ни­цею і яч­ме­нем но­си­ли за­галь­ний ха­рак­тер: мак­си­маль­ний вміст ру­хо­мих спо­лук Zn, Mn, Cu, Co у грунті спо­с­терігав­ся в період ку­щен­ня та труб­ку­ван­ня куль­тур із по­сту­по­вим зни­жен­ням у фазі ко­лосіння і по­вної стиг­лості.

Най­помітніше змінюється вміст ру­хо­мих форм Zn і Mn, а по­каз­ни­ки Cu та Co ко­ли­ва­ють­ся порівня­но в не­ве­ли­ких ме­жах. Згідно з гру­пу­ван­ням грунтів за вмістом ру­хо­мих форм МЕ (за Ва­женіним) для сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур, яким при­та­ман­ний не­ви­со­кий рівень ви­не­сен­ня мікро­е­ле­ментів (зер­нові ко­ло­сові), чор­но­зе­ми зви­чайні ха­рак­те­ри­зу­ва­ли­ся ви­со­кою за­без­пе­ченістю мар­ган­цем і низь­кою — цин­ком. Та­ка гра­дація за­без­пе­че­ності відповідни­ми еле­мен­та­ми за­ли­ша­лась про­тя­гом усіх фаз роз­вит­ку ози­мої пше­ниці і яч­ме­ню (табл. 2). Вод­но­час спо­с­теріга­ли пе­ре­роз­поділ за­без­пе­че­ності грунтів ру­хо­ми­ми фор­ма­ми міді і ко­баль­ту про­тя­гом ве­ге­тації — за­без­пе­ченість Cu транс­фор­му­ва­лась у низь­ку, а Со — у се­ред­ню. Тоб­то ви­ро­щу­ван­ня на ви­со­ко­му аг­ро­фоні сортів інтен­сив­но­го ти­пу має су­про­во­д­жу­ва­тись обов’яз­ко­вим за­сто­су­ван­ням мікро­до­б­ри­ва. Ана­логічні зміни відміча­ли і в посівах ку­ку­руд­зи.

 Суттєві мінли­вості за фа­за­ми роз­вит­ку рос­лин за­зна­вав і еле­мент­ний склад сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур. Вста­нов­ле­но за­гальні за­ко­номірності зміни вмісту МЕ: для ози­мої пше­ниці, яч­ме­ню яро­го, ку­ку­руд­зи ха­рак­тер­ний мак­си­маль­ний вміст цин­ку, мар­ган­цю, міді і ко­баль­ту у ве­ге­та­тивній масі на по­чат­ку ве­ге­тації (кущіння — труб­ку­ван­ня, по­ява чет­вер­то­го-п’ято­го листків) із різким зни­жен­ням у фа­зи ко­лосіння (цвітіння во­лоті) — по­вної стиг­лості.

Ста­ти­с­тич­ний аналіз ек­с­пе­ри­мен­таль­них да­них дав змо­гу вста­но­ви­ти до­стовірний ступінь зв’яз­ку між вмістом МЕ у грунті та рос­ли­нах у фазі чо­ти­рь­ох-п’яти листків ку­ку­руд­зи для Zn (r = –0,83) та Mn (r = 0,77). От­ри­ма­но ви­сокі ко­ре­ляційні зв’яз­ки (r > 0,7) у си­с­темі грунт — рос­ли­на для Zn, Mn, Cu, Co, Nі у посівах пше­ниці ози­мої. Для яч­ме­ню рівною мірою ма­ють місце лінійні та кри­волінійні за­леж­ності (r > 0,7 та  > 0,7), що дає підста­ву ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти по­чат­ко­вий період роз­вит­ку рос­лин для діаг­но­с­тич­них цілей — з ме­тою виз­на­чен­ня доцільності піджив­лен­ня. Та­кож вміст МЕ у ве­ге­та­тивній масі зер­но­вих куль­тур у відповідні фа­зи роз­вит­ку (кущіння — труб­ку­ван­ня, чо­ти­ри-п’ять листків) до­стовірно ко­ре­лює з їхнім вмістом у зерні (r > 0,7).

Та­кож мікро­е­ле­мент­ний склад зер­но­вих куль­тур дає змо­гу вста­но­ви­ти ге­не­тич­но обу­мов­лені особ­ли­вості куль­тур що­до вибірко­во­го за­сво­ю­ван­ня еле­ментів рос­ли­на­ми, а відтак і по­тре­бу в умо­вах Північно­го Сте­пу. Ви­ко­ри­с­тан­ня будь-яко­го еле­мен­та рос­ли­ною оз­на­чає йо­го за­лу­чен­ня у біологічну міграцію, а оскільки фізіологічне зна­чен­ня еле­ментів не­од­на­ко­ве, то і інтен­сивність та­ко­го за­лу­чен­ня різна. Цю за­ко­номірність підтвер­д­жує ко­ефіцієнт біологічно­го по­гли­нан­ня (КБП), який відо­б­ра­жає співвідно­шен­ня між вмістом МЕ у рос­лині та вмістом ва­ло­вих форм МЕ у грунті (табл. 3). Так, для яч­ме­ню яро­го і ку­ку­руд­зи — це, на­сам­пе­ред, цинк і мідь, для ози­мої пше­ниці — мідь. Хо­ча вар­то відзна­чи­ти: що­до ози­ми­ни спо­с­терігається де­я­ке пе­ре­роз­поділен­ня зна­чу­щості еле­ментів за фа­за­ми роз­вит­ку.

Ефек­тив­ность мікро­е­ле­ментів

 Ре­зуль­та­ти вив­чен­ня ефек­тив­ності мікро­е­ле­ментів за ви­ко­ри­с­тан­ня у тех­но­логіях ви­ро­щу­ван­ня зер­но­вих куль­тур зо­ни Сте­пу на­ве­де­но у табл. 4. Мікро­до­б­ри­ва (Ре­а­ком, Інтер­маг) за­сто­со­ву­ва­ли як за пе­ред­посівної інкру­с­тації насіння ра­зом із про­труєнням, так і в по­за­ко­ре­неві піджив­лен­ня.

За ро­ки досліджень се­ред­ня вро­жайність пше­ниці ози­мої по по­пе­ред­ни­ку чор­ний пар на не­удо­б­ре­но­му фоні пе­ре­бу­ва­ла на рівні 4,23 т/га і зрос­ла за­вдя­ки пе­ред­посівній інкру­с­тації насіння МЕ на 0,22 т/га. По­за­ко­ре­не­ве піджив­лен­ня рос­лин ком­плек­со­на­та­ми МЕ у фазі ку­щін­ня спри­я­ло от­ри­ман­ню до­дат­ко­вих 0,28 т/га. За фо­но­во­го вне­сен­ня міне­раль­них до­б­рив (N30Р60К30) уро­жайність зро­с­та­ла на 21%. Ви­ко­ри­с­тані на цьо­му фоні МЕ спри­я­ли її підви­щен­ню на 0,28 і 0,43 т/га.

Уро­жайність пше­ниці по зай­ня­то­му па­ру на кон­тролі ста­но­ви­ла 3,22 т/га. Ви­ко­ри­с­тан­ня мікро­до­б­рив за по­за­ко­ре­не­во­го піджив­лен­ня рос­лин бу­ло ефек­тивнішим (0,53 т/га, або 16%), ніж за пе­ред­посівної інкру­с­тації насіння МЕ (0,32 т/га, або 10%). Уро­жайність зер­на знач­но зро­с­та­ла за ком­плекс­но­го за­сто­су­ван­ня за­собів хімізації. Фо­но­ве вне­сен­ня до­б­рив (N60Р60К30) спри­я­ло до­дат­ко­во­му от­ри­ман­ню 0,85 т/га зер­на. За­вдя­ки дії МЕ уро­жайність підви­щи­ла­ся на 0,19–0,45 т/га.
Ана­логічні за­ко­номірності дії мікро­до­б­рив спо­с­теріга­ли і що­до інших зер­но­вих куль­тур (табл. 4). По­за­ко­ре­не­ве піджив­лен­ня рос­лин яч­ме­ню яро­го у фазі ку­щін­ня да­ло змо­гу от­ри­ма­ти прибавку зер­на 0,33 т/га. Сумісне за­сто­су­ван­ня ма­к­ро- і мікро­до­б­рив підви­щу­ва­ло вро­жай зер­на на 0,93 т/га. Об­роб­ка посівів ку­ку­руд­зи мікро­до­б­ри­ва­ми у фазі се­ми-вось­ми листків спри­я­ла одер­жан­ню до­дат­ко­во 0,35 т/га зер­на.

Поліпшен­ня умов жив­лен­ня по­зна­ча­лось і на якості зер­на. По чор­но­му па­ру ви­ко­ри­с­тан­ня ком­плек­со­натів МЕ спри­я­ло зро­с­тан­ню вмісту білка у зерні пше­ниці на 0,4–0,7%, а за спільної дії ма­к­ро- і мікро­е­ле­ментів — на 0,7–0,9%, порівня­но із кон­тро­лем, та до­ся­гав 13,0%. По зай­ня­то­му па­ру він підви­щу­вав­ся на 0,9–1,5%. На яро­му яч­мені за ви­ко­ри­с­тан­ня МЕ вміст білка був на рівні кон­трою, на фоні міне­раль­них до­б­рив він зро­с­тав до 10,3%. На ку­ку­рудзі по­за­ко­ре­не­ве піджив­лен­ня мікро­до­б­ри­ва­ми на фоні ос­нов­но­го удо­б­рен­ня спри­я­ло підви­щен­ню вмісту білка до 10,1%.

В. Ча­бан,
канд. с.-г. на­ук, ст. на­ук. співробітник,
завіду­вач ла­бо­ра­торії ро­дю­чості грунтів,
ДУ Інсти­тут сільсько­го гос­по­дар­ст­ва сте­по­вої зо­ни НА­АН