Спецможливості
Агрохімія

Роль кальцію і магнію за інтенсивного землеробства

23.01.2018
3585
Роль кальцію і магнію за інтенсивного землеробства фото, ілюстрація

Рівень урожайності польових культур визначається певними законами рослинництва. Наведемо основні з них.

Закон незамінності і рівнозначності чинників.

Закон мінімуму, або закон обмежувального чинника.

Закон мінімуму, оптимуму і максимуму.

Закон повернення поживних речовин у грунт.

Це основний закон живлення рослин.

У сучасних інтенсивних технологіях вирощування польових культур система удобрення передбачає внесення не лише NРК, а й усіх необхідних для рослини макро- та мікроелементів.

Внесення сірки стало вже таким звичним, як і внесення азоту, фосфору та калію. На ринку України є достатньо сірчаних добрив, цей елемент широко використовується під час виробництва тукосумішей. Напевно, основним рушієм поширення сірчаних добрив став ріпак: брак сірки не давав змоги реалізувати генетичний потенціал сучасних гібридів цієї культури.

Дещо менша увага в системі живлення зверталась на забезпечення рослин магнієм та кальцієм. Внесення кальцію взагалі сприймалося лише в контексті вапнування з орієнтовною нормою внесення вапнякових матеріалів 3–7 т/га. Лише пару років тому науковці і сільгоспвиробники наполегливо і переконливо заговорили про внесення кальцію не стільки як вапнякового матеріалу, а як елемента живлення у значно менших нормах — 200–500 кг/га. Крім того, запропоновані кальцієві добрива (сульфат кальцію), в яких доступність цього елемента у 200 разів вища, ніж у вапнякових матеріалах.

Що стосується магнію, то теоретично всі знають про необхідність його внесення. Проте на практиці здебільшого переважає листкове внесення, яке не може закрити всієї потреби рослини в цьому елементі. Крім того, пропозиція магнієвих (складних) добрив на ринку менша, ніж сірчаних. У складі тукосумішей магній міститься у меншій кількості, або ж вміст його нижчий порівняно з сіркою. Тому саме цей, дещо недооцінений, елемент може стати обмежувальним чинником подальшого росту врожайності польових культур.

 

Магній

симптоми дефіциту магнію на кукурудзіНалежить до основних елементів живлення. Фізіологічна роль магнію пов’язана з впливом на активність багатьох ферментів. Він виконує важливу роль у процесі фотосинтезу — активує фермент, який каталізує участь СО2 у фотосинтезі. Бере безпосередню участь у синтезі АТФ — носія енергії в рослинах. Унаслідок використання енергії молекули АТФ рослина з вуглекислого газу і води синтезує глюкозу — першу ланку складного ланцюга фотосинтезу. Магній впливає на всі процеси у клітинах рослин, де відбувається передавання хімічної енергії або її акумуляція (фотосинтез, дихання, гліколіз та ін.). Він не тільки бере участь у синтезі вуглеводів, а й забезпечує їхнє транспортування в підземну частину рослини, завдяки чому формується добре розвинута коренева система, а в озимих культур зростає також вміст цукрів та підвищується морозостійкість.

Також це важлива складова хлорофілу, який містить 15–20% усього магнію, що засвоюється рослиною. Центральне місце в молекулі хлорофілу належить атому магнію, з яким зв’язані різні хімічні угруповання.

Середній вміст магнію в рослинах — 0,5–1%. Входить до складу фітину та деяких інших органічних речовин.

Магній у вигляді іонів у клітинному соку підтримує осмотичний потенціал клітин. Він позитивно впливає на засвоєння фосфору та його переміщення рослиною, процеси дихання, перетворення мінерального азоту на білкові сполуки. Активує більшість ферментів, у першу чергу тих, що забезпечують білковий і вуглеводний обміни. Разом із кальцієм магній бере участь у формуванні пектинових речовин стінок клітин. Засвоюється магній тільки у формі іонів Mg2+. В основному магній разом з фосфором нагромаджується в молодих органах рослин та в насінні. На відміну від кальцію, він більш рухомий і може повторно використовуватися рослиною. Зі старих листків він надходить у молоді, а після цвітіння відбувається відтік магнію із листків у насіння — він концентрується у зародку. В насінні магнію більше, а в листках менше, ніж кальцію. Брак магнію різкіше позначається на врожаї насіння, коренів і бульб, ніж соломи чи гички.

За дефіциту магнію в рослинах погіршується ріст і продукційний процес, уповільнюється синтез азотовмісних сполук, знижується якість продукції, зменшується вміст хлорофілу та стійкість проти хвороб. Проявляється це у вигляді своєрідного міжжилкового хлорозу. Листки стають плямистими (мармуровість), блідими, жовтуватими. Це починається з країв нижніх листків. У злаків з’являються хлорозні смугасті плями вздовж листкової пластинки. Магній у рослині дуже мобільний (реутилізується), тому спочатку ці ознаки з’являються на старих листках. Пізніше між жилками на листку з’являються бурі плями, тоді як жилки залишаються зеленими, на відміну від проявів ознак дефіциту сірки. За сильного дефіциту магнію листки відмирають і опадають, рослина може не плодоносити. Ознаки брак магнію найчастіше проявляються у другій половині вегетації.

Значну потребу у магнії мають зернові культури — особливо овес, озиме жито. У значних кількостях його потребує ріпак. Магній сприяє транспортуванню цукрів восени з листя до коренів, унаслідок чого формується потужніша коренева система. Оптимальне живлення цим макроелементом сприяє накопиченню жирів та ефірних олій.

Чутливі до його нестачі цукрові буряки, картопля та бобові культури, кукурудза, просо, коноплі, сорго. Багато магнію виносять із грунту цукрові буряки (60–70 кг/га), картопля (40–60), ріпак, бобові культури (20–40), менше — зернові (10–20 кг/га). Серед зернових найбільше — овес.

У зернових культур брак магнію призводить до зниження врожайності, гальмування синтезу білків, зменшення їхнього вмісту та погіршення якості. Для формування високого врожаю зерна вміст магнію у листо-стебловій масі у фазі ЕS 30/31 має становити 0,15–0,3 %, а у фазі ЕS 32/37 — 0,12–0,25% у розрахунку на суху речовину.

На кукурудзі брак магнію проявляється за несприятливих грунтових та кліматичних умов, у разі зруйнованої структури грунту і негативно впливає на процеси цвітіння та запилення, що обмежує зав’язування качанів і формування зерна.

В озимого ріпаку магній підвищує концентрацію поживних речовин у клітинному соку кореневої шийки, а отже, безпосередньо впливає на морозостійкість. Пошкоджені під час зимівлі рослини ріпаку швидко відростають за підживлення сірчанокислим магнієм. Спостерігається прямий кореляційний зв’язок між оптимальною кількістю магнію у ріпаку і вмістом олії та урожайністю цієї культури.

У цукрових буряків причиною зниження врожаю може бути брак магнію, який гальмує нагромадження в коренеплодах сахарози та підвищує вміст розчинного азоту. Внесення магнієвих добрив підвищує вміст цукру в коренеплодах на 1%.

Магній має велике значення у формуванні врожаю бульб картоплі. Він збільшує кількість бульб, посилює синтез крохмалю. Добре забезпечення магнієм знижує негативний вплив надлишкового живлення азотом.

У грунті магнію в 5–10 разів менше, ніж кальцію і сірки. Особливо бідні на магній сильно опідзолені кислі грунти легкого механічного складу. Суцільні обстеження грунтів показали, що магнію (і кальцію) не вистачає для нормального росту й отримання високих урожаїв навіть у родючих чорноземах і темно-сірих опідзолених грунтах.

Підвищений вміст магнію характерний для глинистих ґрунтів. Піщані грунти бідніші на нього, оскільки магній із них легко вимивається. Цей макроелемент найкраще засвоюється рослинами на нейтральних грунтах. Дефіцит магнію посилюється за внесення калійних добрив, оскільки магній і калій є антагоністами. За збільшення вмісту калію в грунтовому розчині рослина менше вбирає магнію.

Відбувається інтенсивне збіднення грунту на магній. Він досить рухомий і легко вимивається з грунту. Грунтові втрати магнію становлять щорічно 20–40 кг/га, тому рекомендується регулярно вносити його в грунт. На відміну від калію, магній легко вимивається також і на важких грунтах.

Дефіцит магнію обумовлюється зменшенням обсягів внесення органічних добрив, використанням висококонцентрованих мінеральних добрив. Раніше проблему забезпечення грунтів магнієм значною мірою вирішували вапнуванням, оскільки його містять більшість вапнякових добрив. Тоді ж і врожайність була меншою, а отже, і винесення з грунту було меншим, особливо з репродуктивними частинами рослин: насінням, зерном, корене- і бульбоплодами. Останні 25 років вапнування грунтів в Україні практично не проводиться, сьогодні лише поодинокі господарства застосовують його, але в недостатніх об’ємах, що є однією з головних причин дефіциту магнію.

Часто рослини мають більшу потребу в магнії, ніж у фосфорі, який систематично вносили раніше і який важко вимивається з грунту. Встановлено, що між магнієм, фосфором, азотом і калієм є складні взаємозв’язки.

Магній особливо важливий для засвоєння NРК у великих кількостях у разі вирощування за інтенсивною технологією.

Оскільки він впливає на ріст рослин, то найбільше його потребують молоді рослини, а отже, магній слід вносити в основне удобрення, а не лише як листкове підживлення.

Магній краще використовувати для основного внесення в грунт, перемішуючи його з шаром 10–20 см. Цей елемент добре засвоюється також через листя: у 14–15 разів швидше, ніж калій чи фосфор. Іони магнію мають менший розмір і легко проникають крізь кутикулу. Цей макроелемент у вигляді сірчанокислого магнію вносять разом із карбамідом та мікроелементами.

Часто брак магнію пов’язаний з низьким вмістом фосфору в рослині. Навіть якщо не має видимих ознак браку магнію, все частіше спостерігається висока ефективність удобрення цим елементом. Візуальні ознаки дефіциту проявляються за великої нестачі, але раніше від їхніх проявів відбувається зниження врожайності та якості продукції. Лише за допомогою хімічного аналізу грунту можна встановити «прихований» брак магнію. Дефіцит цього елемента живлення настає, якщо вміст магнію — менше 2 мг/100 г грунту, що відповідає середньому ступеню забезпечення грунтів.

Кальцій

Кальцій потрібен для нормального росту надземних органів та коренів рослин. Потреба в ньому виникає вже у фазі проростання. За сильного дефіциту кальцію, особливо коли в поживному розчині переважають одновалентні катіони (H+, Na+, K+) або катіони Mg++, порушується фізіологічна рівновага розчину, корені зупиняють ріст, потовщуються, а кореневі волоски руйнуються (стінки клітин слизнуть, тому що пектинові речовини і ліпоїди за відсутності кальцію розчиняються, вміст клітин витікає, тканина перетворюється на ослизлу безструктурну масу).

Кальцій забезпечує добрий розвиток кореневої системи, сприяючи формуванню більшої кількості кореневих волосків, за допомогою яких із грунту до рослин надходить основна маса води й розчинених у ній поживних речовин. Кальцій потрібен рослині постійно, він накопичується у старих листках і не може повторно використовуватися, тому молоді листки вкриваються світло-жовтими плямами (хлороз) і гинуть.

Роль кальцію тісно пов’язана з фотосинтезом, оскільки він поліпшує синтез хлорофілу. Кальцій активує ферменти, посилює обмін речовин, позитивно впливає на процес перетворення азотовмісних сполук у рослинах.

Важлива роль належить кальцію у створенні клітинних оболонок, підтриманні кислотно-лужної рівноваги (буферності) в рослинних організмах. Він впливає на обмін вуглеводів і білків, забезпечуючи краще їхнє транспортування, входить до складу пектинових речовин та деяких інших органічних сполук. Цей макроелемент нейтралізує важкі метали в грунті, підвищує в’язкість цитоплазми, сприяючи кращій жаростійкості рослин.

У рослинах кальцій перебуває в формі солей пектинової кислоти, сульфату, карбонату, фосфату і щавлевокислого кальцію. Значна частина кальцію в рослинах (від 20 до 65%) розчинна в воді.

За наявності нітратів у грунтовому розчині прискорюється проникнення кальцію в рослини, а за вмісту аміачного азоту (NH4+) — знижується внаслідок антагонізму між катіонами. Заважають надходженню кальцію іони водню та інші катіони у разі їхньої високої концентрації у розчині.

Різні культури мають значні відмінності щодо кількості споживання кальцію. Найбільше кальцію потребують капуста, люцерна, конюшина. Ці культури характеризуються дуже високою чутливістю до підвищеної кислотності грунту. Але потреба рослин у кальції і рівень їхньої здатності сприймати кислотність грунту не завжди збігаються. Наприклад, зернові культури мало за своюють кальцію, але жито і овес добре витримують кислу реакцію грунту, а ячмінь і пшениця — дуже погано. Картопля і люпин нечутливі до високої кислотності, але кальцію споживають дуже багато.

Втрати цього макроелемента відбуваються не стільки внаслідок винесення з урожаєм (у насінні кальцію менше, ніж магнію, і він повертається в грунт із листками і стеблами рослин), скільки в результаті вилуговування. За внесення фізіологічно кислих мінеральних добрив в умовах вологого клімату втрати кальцію можуть становити 0,6–2 ц/га і більше.

Дефіцит кальцію спричинює:

Втрату гумусу, внаслідок чого погіршуються фізичні, фізико-хімічні, біологічні властивості грунтів, а саме:

збільшується його питома щільність;

погіршується структура, буферність;

зменшуються забезпечення елементами мінерального живлення і ступінь насичення основами;

збільшується кислотність;

знижується інтенсивність біологічних процесів — сповільнюється розкладання рослинних решток.

Погіршується стійкість проти грибних хвороб.

Зменшується ефективність мінеральних добрив на 30-50% залежно від рівня кислотності грунту.

Знижується врожайність культури.

Симптоми дефіциту кальцію

Буріють жилки на листках, тому що провідні пучки забиваються бурими продуктами розпаду клітковини.

Характерним є скручування листків по краях і ушкодження бруньок.

Затримується ріст листків, на них з’являються світло-жовті плями (хлоротичність), після чого молоді листки відмирають.

Старі листки залишаються нормальними, кальцій не реутилізується (не піддається повторному використанню), він майже не рухається з нижньої частини рослини до точки росту.

За вимогливістю щодо кислотності грунту культури поділяють на 5 груп:

найчутливіші до кислотності, добре ростуть за нейтральної або слаболужної реакції — рН 7–8 люцерна, цукрові буряки, капуста, гірчиця тощо;

потребують слаболужної і близької до нейтральної реакції, краще ростуть за рН 6–7 пшениця, кукурудза, ячмінь, ріпак, горох, соя, квасоля, соняшник тощо;

витримують помірну кислотність, найкраще ростуть за рН 5,5–6 жито, овес, просо, гречка, морква тощо;

легко переносять помірну кислотність, добре ростуть за рН 5–6 картопля, льон, тютюн, томати тощо;

малочутливі до підвищеної кислотності, краще ростуть за рН 4,5–5 люпин, рис.

 

В. Лихочвор, д-р с.-г. наук, професор, чл.-кор. НААН, завідувач кафедри технологій у рослинництві,

Львівський національний аграрний університет,

А. Демчишин, директор Львівської філії державної установи «Інститут охорони грунтів України»

(ДУ «Держгрунтохорона»)

журнал "Пропозиція", №1, 2016 р.

Ключові слова: кальций, магний

 

Інтерв'ю
Керівник СТОВ "Дніпро" (Чорнобаївський р-н Черкаської обл.) Андрій Душейко
Керівник СТОВ «Дніпро», що на Черкащині, Андрій Душейко є унікальною постаттю в українському агробізнесі, адже свій чималий практичний досвід вирощування овочевих та польових культур вдало поєднує з серйозною теоретичною базою, будучи... Подробнее
Раїса Вожегова, доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент НААН України, директор Інституту зрошуваного землеробства
Інститут зрошуваного землеробства НААН України посів 1-е місце серед експортерів наукоємної продукції та отримав Міжнародний сертифікат «Експортер року». Його керівника - доктора сільськогосподарських

1
0