14.Склад і живлення рослин
14.СКЛАД І ЖИВЛЕННЯ РОСЛИН
14.1.Роль макро- і мікроелементів
Уживленні рослин, крім головних елементів — азоту, фосфору і калію, на думку багатьох дослідників, беруть участь 76 елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва. До макроелементів належать хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах становить від кількох процентів до сотих часток процента в перерахунку на суху речовину. Макроелементи — це азот, вуглець, кисень, водень, сірка, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, натрій.
До мікроелементів належать хімічні елементи, вміст яких у ґрунті і рослинах становить не більш як тисячні частки процента в перерахунку на суху речовину. Мікроелементи — це цинк, бор, мідь, молібден, кобальт, манган.
Наявність головних елементів живлення (N, Р і К) у ґрунті і рослинах визначає інтенсивність вибіркового поглинання поживних речовин, що виявляється в обміні речовин і зумовлює формування врожаю певної якості.
Азот входить до складу амінокислот, з яких побудована молекула білка, де на азот припадає 16–18%. Білкові сполуки є складовою частиною протоплазми. Вони є в кожній клітині і, як писав Д. М. Прянишников, становлять матеріальну основу будьякого життєвого процесу. Без азоту не утворюються білкові сполуки, без яких не може бути протоплазми, а отже, й життя.
Азот і зольні елементи, які входять до складу рослин у меншій кількості, ніж вуглець, мають велике значення. Без їх участі неможливе утворення безазотистих та беззольних органічних сполук. Живлення рослин зольними елементами й азотом добре піддається регулюванню через застосування добрив. Азот входить до складу хлорофілу, нуклеїнових кислот, фосфатидів, глюкозидів, алкалоїдів, ферментів, рістактивуючих та інших речовин. Джерелом азоту для рослин є амонійний і нітратний азот. Рослини можуть засвоювати азот амідів і амінокислот. Бобові та деякі небобові рослини засвоюють азот з атмосфери за допомогою бульбочкових бактерій. Основними сполуками, які формують урожай і визначають певною мірою його якість, є нітратний та амонійний азот.
127
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Велике значення для засвоєння рослинами азоту має реакція ґрунту, концентрація іонів у ньому, стан самої рослини і накопичення вуглеводів та інших сполук. При нейтральній реакції ґрунту рослини краще засвоюють азот з амонійних добрив, а при кислій — із селітр. Д. М. Прянишников процес перетворення азоту у рослині зобразив такою схемою:
NО3 → NО2 → NН3 →аспарагін → амінокислоти → білок.
У насінні обмін азотистих сполук починається з моменту його проростання. Від умілого впливу на процес біосинтезу білка та органічних речовин залежить ефективність добрив та інших засобів хімізації. Одночасно з процесом біосинтезу білка відбувається процес його розкладання. Вміст азоту у рослинах становить від 0,5 до 5%. Багато азоту міститься у насінні, листках, особливо молодих, менше — у стеблах, кореневій системі.
Посилене азотне живлення сприяє розвитку асиміляційної поверхні та розвитку вегетативних органів рослин, підвищенню їх урожайності. Надмірне азотне живлення призводить до подовження вегетаційного періоду рослин, їх полягання, зниження азотфіксуючої здатності, накопичення нітратного азоту у сільськогосподарській продукції. Поглинутий амонійний і нітратний азот при достатній кількості у рослинах органічних кислот та інших сполук швидко вступає у білковий обмін. При недостатній утилізації нітратного азоту нітрат-іони можуть накопичуватись у кормах та продуктах, які споживає людина, у кількостях, вищих за гранично допустиму концентрацію (ГДК). Дуже шкідливою властивістю нітрат-іонів є участь їх у реакціях нітрозування амінів і амідів, внаслідок чого утворюються канцерогенні N-нітросполу- ки (нітрозодиметиламін, нітрозодиетиламін).
Використання результатів ґрунтової і рослинної діагностики дає змогу регулювати умови живлення рослин, отримувати біологічно повноцінну продукцію.
Фосфор входить до складу органічних (нуклеїнових кислот, фосфопротеїдів, фосфатидів, фітину, лецитину, сахарофосфатів) і мінеральних сполук (солей фосфорної кислоти). Фосфор засвоюється переважно кореневою системою рослин у вигляді іонів фосфорної кислоти (H2PO4− , HPO24− , PO34− ). Засвоєння фосфору з піро- і метафосфатів та деяких органічних сполук незначне.
128
14. Склад і живлення рослин
Фосфор, як і азот, концентрується у товарній продукції. Рослини поглинають більше фосфору у перший період росту, що дає їм змогу створити певний запас цього елемента. Тому внесення суперфосфатів у рядки під час сівби завжди високоефективне.
Добре засвоюють фосфор з важкорозчинних фосфорних добрив (фосфоритне борошно) люпин, гречка, гірчиця, гірше — горох, еспарцет, коноплі.
Недостатнє фосфатне живлення зумовлює затримку росту і розвитку рослин, їх дозрівання, погіршення якості продукції і зниження; врожайності. Оптимальне фосфатне живлення підвищує врожай і сприяє підвищенню якості продукції, поліпшує стійкість рослин проти полягання і низьких температур. Надмірне живлення рослин фосфором зумовлює скорочення вегетаційного періоду, що призводить до недобору товарної продукції, зниження коефіцієнта використання фосфору з добрив. Вміст фосфору в рослинах становить 0,5–1% Р2О5.
Калій міститься в рослинах переважно у мінеральній формі у вигляді іонів калію. В такому вигляді він і поглинається рослиною. Найбільше калію поглинають буряки, картопля, соняшник, гречка. Калій стабілізує структуру клітини і сприяє утворенню багатих на енергію сполук, підвищує утворення ферментів і їх активність, гідратацію колоїдів плазми, накопичення цукрів, крохмалю, білків. Крім того, калій посилює посухо-, холодо- і морозостійкість, а також стійкість рослин проти шкідників, хвороб та їх збудників.
Недостатнє калійне живлення затримує обмін речовин, підсилює дисиміляційні процеси, порушує водообмін, що призводить до 30–40% недобору врожаю. Вміст калію у рослинах становить 0,5–5,6% К2О.
Сірка входить до складу незамінних амінокислот, протеолітичних ферментів, вітамінів. Рослини поглинають сірку у вигляді сульфат-іонів і їх оксидів кореневою системою і листям. Недостатнє живлення рослин сіркою призводить до зниження процесів фотосинтезу білка, відставання у рості і зниження продуктивності культур та якості продукції. Найбільше сірки міститься у капусті, томатах, ріпаку і люцерні.
Надходить сірка у ґрунт з органічними і мінеральними добривами, які містять сірку, з атмосферними опадами.
129
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Вибіркова здатність рослин до поглинання іонів найбільше виявляється в умовах достатньої кількості елементів живлення у поживному середовищі. Використання азоту і зольних елементів відбувається найефективніше у період інтенсивного збільшення об’єму і маси рослин. Припинення приросту органічної речовини зумовлює зниження засвоєння елементів мінерального живлення. Наприклад, рослини цукрових буряків найбільш енергійно поглинають поживні речовини у червні, липні і до першої половини серпня, тобто під час максимального наростання маси корене-
плоду (табл. 6).
Таблиця 6
Надходження поживних речовин і наростання маси рослин цукрових буряків (за П. А. Власюком)
Елементи |
Тра- |
Чер- |
Ли- |
Сер- |
Вере- |
Жов- |
Всього |
живлення. |
вень |
вень |
пень |
пень |
сень |
тень |
|
Орган рос- |
|
|
|
|
|
|
|
лини |
|
|
|
|
|
|
|
|
Надходження поживних речовин, кг/га |
|
|||||
Азот |
2 |
31 |
70 |
26 |
16 |
7 |
152 |
Фосфор |
1 |
8 |
19 |
13 |
10 |
5 |
56 |
Калій |
3 |
29 |
93 |
51 |
31 |
15 |
222 |
|
|
Наростання маси рослин, г |
|
|
|||
Коренеплід |
2 |
163 |
505 |
728 |
860 |
|
860 |
Листя |
66 |
251 |
303 |
263 |
227 |
|
227 |
Головним завданням застосування добрив є поліпшення умов живлення рослин протягом усього періоду вегетації. Д. М. Прянишников вважав, що кращим способом застосування органічних і мінеральних добрив є поєднання їх (комбінація). Поєднане застосування органічних і мінеральних добрив дає змогу в достатній кількості постачати рослинам засвоювані поживні речовини на перших стадіях росту і розвитку за рахунок мінеральних добрив та створити резерв поживних речовин за рахунок гною, з якого поступово виділяються доступні для рослин поживні речовини. Потрібно також враховувати, що гній ліквідовує (нівелює) негативні наслідки застосування одних мінеральних добрив, особливо при внесенні їх у великих дозах. Склад рослин дуже різноманітний і залежить не тільки від фази росту і розвитку їх, а й від умов вирощування (табл. 7).
130
14. Склад і живлення рослин
Таблиця 7
Вміст азоту в рослинах озимої пшениці, % (за К. М. Олійником)
Фаза розвитку
Варіант досліду |
Кущення |
Вихід у |
Коло- |
Вміст білково- |
|
|
трубку |
сіння |
го N в зерні |
Контроль |
3,8 |
3,2 |
2,8 |
2,0 |
20 т/га гною – фон |
4,0 |
3,6 |
2,8 |
2,1 |
Фон + NPK |
4,1 |
3,8 |
3,8 |
2,3 |
Фон + 2NРК |
4,8 |
4,2 |
3,9 |
2,4 |
При вирощуванні високих урожаїв у культурах посилюється кругообіг речовин, що приводить до нагромадження їх у рослинних рештках, збагачення якими, особливо азотом, враховується при складанні системи удобрення культур (табл. 8).
Таблиця 8
Вміст азоту, фосфору і калію у рослинних рештках, %
Культура |
Рослинні |
N |
Р2О5 |
К2О |
|
рештки |
|||||
|
|
|
|
||
Озима пшениця |
Кореневі |
0,67 |
0,31 |
0,77 |
|
|
Пожнивні |
0,77 |
0,22 |
0,88 |
|
Овес |
Кореневі |
0,80 |
0,24 |
0,90 |
|
|
Пожнивні |
0,78 |
0,28 |
0,67 |
|
Озиме жито |
Кореневі |
0,74 |
0,27 |
0,78 |
|
|
Пожнивні |
0,61 |
0,21 |
0,68 |
|
Конюшина |
Кореневі |
2,70 |
0,78 |
1,06 |
|
|
Пожнивні |
2,01 |
0,62 |
0,90 |
|
Люпин |
Кореневі |
2,82 |
0,81 |
0,85 |
|
|
Пожнивні |
1,69 |
0,70 |
0,98 |
Вміст мікроелементів у рослинах непостійний. Він значною мірою змінюється залежно від умов живлення (табл. 9).
Накопичення мікроелементів у великих кількостях, особливо важких металів (Pb, Cd), спостерігається у зонах техногенних викидів. Тому на практиці здебільшого використовують дані середнього вмісту елементів живлення (табл. 10).
131