Физиологические основы применения удобрений

В естественных биоценозах поглощенные из почвы соединения частично возвращаются с опавшими листьями, ветками, хвоей. С убранным урожаем сельскохозяйственных растений поглощенные вещества из почвы устраняются. Величина выноса минеральных элементов зависит от вида растения, урожайности и почвенно-климатических условий. Овощные культуры, картофель, многолетние травы выносят больше элементов питания, чем зерновые.

Так как минеральные вещества являются главным образом регуляторами жизненных процессов для растений, очень важно оптимальное снабжение ими на определенных этапах развития. При прорастании используются главным образом те запасы минеральных веществ, которые уже имеются в семенах, и, кроме того, прирост органического вещества в это время еще относительно невелик, поэтому потребность в поглощении их из почвы в это время еще незначительна. Но она быстро возрастает ко времени наиболее энергичного увеличения общей массы растения, что отмечается в периоды интенсивного образования листовой поверхности, цветения и завязывания плодов. Прекращение же общего накопления органического вещества во время созревания сопровождается резким снижением потребности растений в удобрениях и даже обратным переходом части минеральных веществ из растений.

Растения имеют периоды максимального потребления питательных веществ, когда в довольно сжатые сроки поступает большое количество минеральных элементов. Для одних растений (лен, конопля, яровые зерновые) этот период характеризуется очень коротким сроком, для других (картофель, сахарная свекла) свойственно более длительное поступление элементов минерального питания. Помимо периодов максимального потребления питательных веществ растения имеют критические периоды потребления элементов питания. Отсутствие в это время того или иного элемента может нанести серьезный ущерб урожаю. Так, в период прорастания растения очень чувствительны к недостатку фосфора, который способствует хорошему развитию корневой системы, в период интенсивного образования вегетативной массы — к недостатку азота.

Потребность в элементах минерального питания также тесно связана с продолжительностью вегетационного периода сельскохозяйственных культур. Культуры и сорта с длинным вегетационным периодом способны формировать значительно большее количество органического вещества, а следовательно, потреблять и большее количество элементов питания, чем растения с коротким периодом вегетации.

Для предотвращения истощения почвы и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо внесение удобрений. Сопоставляя количество элементов в почве и растении с величиной урожая Ю. Либих сформулировал закон минимума или закон ограничивающих факторов. Согласно этому закону величина урожая зависит от количества того элемента, который находится в почве в относительном минимуме. Увеличение содержания этого элемента в почве за счет внесения удобрений будет приводить к возрастанию урожая до тех пор, пока в минимуме не окажется другой элемент. Позже было установлено наличие у растений критических периодов по отношению к тому или иному минеральному элементу, то есть периодах более высокой чувствительности растений к недостатку этого элемента на определенных этапах онтогенеза. Это позволяет регулировать соотношение питательных веществ в зависимости от фазы развития и условий среды. Так, известно, что в осенний период для озимых культур не рекомендуется вносить азотные удобрения, так как они усиливают ростовые процессы, снижая устойчивость растений. В осенний период надо проводить подкормки фосфором и калием, а весной азотом.

С помощью удобрений можно регулировать не только величину урожая, но и его качество. Так, для получения зерна пшеницы с высоким содержанием белка надо вносить азотные удобрения, а для получения продуктов с высоким содержанием крахмала (например, зерна пивоваренного ячменя или клубни картофеля) необходимы фосфор и калий. Внекорневая подкормка фосфором незадолго до уборки усиливает отток ассимилятов из листьев сахарной свеклы к корнеплодам и тем самым увеличивает ее сахаристость.

Система удобрений — это программа применения удобрений в севообороте с учетом растений-предшественников, плодородия почвы, климатических условий, биологических особенностей растений, состава и свойств удобрений. Система удобрений создается с учетом круговорота веществ и их баланса в земледелии. Баланс питательных веществ учитывает поступление их в почву с удобрениями, суммарный расход на формирование урожаев и непродуктивные потери в почве. Необходимое условие функционирования системы удобрений — это предотвращение загрязнения окружающей среды вносимыми в почву химическими соединениями.

Удобрения подразделяют на минеральные и органические, промышленные (азотные, калийные, фосфорные, микроудобрения, бактериальные) и местные (навоз, торф, зола), простые (содержат один элемент питания — азотные, калийные, борные) и комплексные (содержат два или более питательных элементов). Среди комплексных удобрений выделяют сложные и комбинированные. Сложные удобрения в составе одного химического соединения содержат два или три питательных элемента, например, калийная селитра (KNO3), аммофос (NH4H2PO4) и другие. Одна гранула комбинированных удобрений включает два или три основных элемента питания в виде различных химических соединений, например, нитроаммофоска.

До посева вносят 2/3 общей нормы удобрений. Они должны обеспечить растение на весь период развития элементами питания и повысить плодородие почвы. Припосевное удобрение в виде хорошо растворимых соединений вносят малыми дозами одновременно с посевом или посадкой растений для обеспечения минерального питания молодых растений. Послепосевные внекорневые подкормки, основанные на способности листьев поглощать минеральные соли в растворе, проводятся для усиления питания растений в наиболее важные периоды их развития.

Высшие растения являются крайне автотрофными организмами и для нормального роста и развития не требуют органических веществ. В многочисленных опытах доказаны равноценность или даже преимущества действия минеральных удобрений. Однако, признавая положительную роль гумуса в плодородии почвы, следует подчеркнуть, что увеличить или сохранить на оптимальном уровне имеющиеся запасы органического вещества можно только при совместном использовании органических и минеральных удобрений. Эффективность навоза и минеральных удобрений связана с биологическими особенностями культур. Как правило, действие минеральных удобрений бывает более высоким на зерновых культурах, а навоза — на плодовых и многолетних травах.

Влияние гумуса на использование растениями питательных веществ, как содержащихся в почве, так и вносимых с удобрениями, приобретает особо важную роль в связи с применением высоких доз удобрений. Внесение большого количества элементов питания, прежде всего высокоподвижных форм азота и калия, может вызвать ряд негативных последствий: избыточное накопление нитратов в растениях и в почвенно-грунтовых водах, открытых водоемах. Только при совместном применении минеральных и органических удобрений, увеличении запасов гумуса в почве можно успешно разрешить возникающие противоречия необходимости увеличения производства сельскохозяйственной продукции и сохранения окружающей среды от загрязнения.