Эффективность применения макро-и микроудобрений

В земледелии наряду с азотными, фосфорными, калийными и другими макроудобрениями большое значение имеют микроудобрения (борные, медные, цинковые, молибденовые и другие), которые при правильном применении значительно повышают урожайность и качество многих сельскохозяйственных культур, в том числе льна-долгунца.

Работами научных учреждений и практикой передовых хозяйств доказано, что в ряде регионов республики получение высоких и качественно полноценных урожаев лимитируется недостаточным применением микроудобрений. Это особенно остро проявилось в связи с интенсификацией химизации земледелия и обусловлено следующими факторами:

• 1) незначительным запасом подвижных форм микроэлементов в самой почве и недостаточным применением микроудобрений;
• 2) снижением подвижности микроэлементов в почвах при известковании;
• 3) повышенным выносом микроэлементов урожаями при интенсивном ведении земледелия;
• 4) увеличивающимся производством и применением концентрированных безбалластных минеральных удобрений;
• 5) внесением повышенных норм минеральных макроудобрений.

Микроэлементы активно участвуют во многих важнейших физиологических и биохимических процессах развития растений, входят в состав ферментов, витаминов, ростовых и других веществ. Они принимают участие в процессах оплодотворения, синтеза и передвижения углеводов, в белковом и жировом обмене веществ [112, 18, 218, 186].

В условиях дефицита микроэлементов нарушаются процессы обмена веществ в растениях, задерживается их развитие, снижается устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды (пониженным и высоким температурам, засухе и др.), болезням, вредителям, увеличивается склонность к полеганию посевов [20].

Цинк входит в состав ряда ферментов, принимает активное участие в белковом, углеводном, фосфорном обмене веществ, в биосинтезе витаминов и ростовых веществ — ауксинов. Цинковое голодание приводит к нарушению углеводного обмена, задерживает образование сахарозы, крахмала и хлорофилла в листьях. Добавление его в питательную среду приводит к увеличению синтеза ауксинов и возобновлению роста уже через 24 часа [346]. При недостатке цинка снижается концентрация как свободных, так и связанных ауксинов [345, 217]. Высокие дозы фосфорных и азотных удобрений, обильное известкование, уплотненная почва вызывают усиление цинковой недостаточности у растений и увеличение потребности в цинковых удобрениях [338, 371].

Все культурные растения по отношению к цинку делятся на три группы — очень чувствительные, среднечувствительные и нечувстви-тельные. К первой группе относятся лен, кукуруза, плодовые, к группе нечувствительных — озимая рожь, овес, пшеница, ячмень и др. [19]. Недостаток цинка приводит к хлорозу льна, симптомы которого появляются через 2 — 4 недели после всходов. Положительное действие данного микроэлемента установлено в опытах М. Я. Логановского и Ю. Н. Щербакова. Опрыскивание растений 0,4%-ным раствором сульфата цинка увеличивало урожайность семян льна на 57,8, соломы — на 32,3%. Предпосевная обработка семян льна путем смачивания их разбавленным раствором 0,03% сульфата цинка увеличивала выход длинного волокна на 1,5% и повышала его номерность на 2,5% [102]. Б. Н. Багинскас [23] отмечает, что сернокислый цинк (2 кг/га) при некорневой подкормке увеличивал урожайность семян на 1,06 ц/га, или на 16,7%, длинного волокна — на 0,67 ц/га или на 14,2%.

Положительные результаты о влиянии микроэлементов (Zn_2.0Cu_5,0), вносимых лентами совместно с макроудобрениями (N₄₅Р₉₀К₁₂₀), получены в опытах, проведенных на дерново-подзолистых почвах С. Ф. Ходянковой [305]. Установлена тенденция к повышению урожайности волокна и семян льна от цинка и меди, а также качества льнопродукции на всех трех искусственно созданных уровнях плодородия (1 — средний, индекс окультуренности (0,52), низкая обеспеченность цинком и медью; 2 — повышенный, индекс окультуренности (0,64), средняя обеспеченность микроэлементами; 3 — высокий, индекс окультуренности (0,83), средняя обеспеченность цинком и медью). Главным фактором повышения качества тресты оказалось внесение меди. Положительное влияние цинка на этот показатель проявилось только на третьем уровне плодородия. Медь способствовала увеличению гибкости и прочности волокна, цинк — формированию волокон граненой формы с более тонкими стенками и меньшим диаметром полости, увеличению количества элементарных волокон на срезе, снижению численности одревесневших волокон.

Применение цинка на дерново-подзолистых почвах в опытах М. В. Гилиса [63] обеспечило прибавку льноволокна в 6,1 ц/га. Положительное действие цинка на урожайность льна-долгунца, в особенности семян, отмечено и при внесении его в почву в дозах 1,35 кг/га по д. в. [27].

Содержание цинка в растениях колеблется от 15 до 22 мг на 1 кг сухого вещества, а вынос его с урожаем составляет 1,2 — 2,1 кг/га [214, 301]. Поэтому, как показали обобщенные результаты исследований, проведенных в республике, применение цинковых удобрений является важным фактором повышения урожайности и качества продукции многих сельскохозяйственных культур.

Медь принимает участие в процессах окисления, усиливает интенсивность дыхания растений, синтез белка, влияет на образование хлорофилла и препятствует его разрушению, активизирует витамины группы В и входит в их состав. Содержание меди в растениях в расчете на 1 кг сухого вещества составляет 1,5 — 8,1 мг, а вынос урожаем — 7,3 — 52,5 кг/га и определяется биологическими особенностями растений и содержанием ее подвижных соединений в почве [19, 301].

Дефицит меди вызывает хлороз листьев, их свертывание и ломкость, потерю тургора и увядание растений, является причиной слабого образования семян, удлинения и утончения корней. Подвижность и усвояемость меди растением снижается под действием высоких концентраций ионов фосфора, азота и цинка в почве, избытка растворимых соединений тяжелых металлов [338].

Харктерной особенностью меди является то, что этот элемент повышает устойчивость растений против грибковых и бактериальных заболеваний [35], оказывает положительное влияние на синтез белков, аминокислот [212]. Важную роль играет медь и в фосфорном питании, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение [345].

Внесение медного удобрения является не только значительным резервом повышения урожайности и качества продукции ряда культур, но и средством более полного, эффективного использования применяемых минеральных удобрений [53]. При применении меди необходимо учитывать тип почвы, ее гранулометрический состав, кислотность, мощность пахотного горизонта, содержание в почве подвижных соединений меди, биологические особенности сельскохозяйственных культур [212]. Особенно чувствительны к недостатку меди овес, ячмень и пшеница. Наибольшая устойчивость к недостатку меди среди зерновых культур обнаружена у озимой ржи. У злаковых симптомы недостатка меди проявляются в виде побеления и подсыхания верхушек молодых листьев. Все растения приобретают светло-зеленую окраску, колошение задерживается. При сильном медном голодании высыхают стебли, растения обильно кустятся и часто продолжают образовывать новые побеги после полного засыхания верхушек.

Озимая рожь, как указывалось выше, нуждается в небольших дозах меди, цинка и других микроэлементов, потребность в которых, как правило, удовлетворяется из почвы. Однако внесение макрои микроудобрений в почву и в виде некорневой подкормки дает положительный эффект [271]. Так, по данным М. Я. Логановского [169], в Латвии на различных почвах под влиянием цинковых удобрений урожайность озимой ржи увеличивалась на 0,26 — 0,77 т/га, или на 9,4 — 25,5%.

Многими исследователями установлено, что потребность в микроэлементах зависит от сортовых особенностей культуры, уровня урожайности и внешних условий. Кроме того, проявление недостаточности часто не связано с количеством требуемого микроэлемента. Например, зерновые культуры требуют меди гораздо меньше, чем цинка или марганца, но дефицит меди гораздо чаще проявляется на посевах зерновых [284]. Это выражается в снижении числа зерен в колосе и наличии пустых колосьев. Однако, как считает W. Borchman, J. Zoyonc [356], более надежным способом определения недостатка микроэлементов для растений является растительная диагностика, позволяющая быстро корректировать обеспеченность растений микроэлементами с помощью подкормок. Данные, полученные в Германии, свидетельствуют, что достаточным уровнем содержания в растениях озимой ржи в начале кущения является следующее содержание микроэлементов: бора — 3 — 10, марганца — 25 — 150, меди — 6 — 12, цинка — 20 — 60 мг/кг сухого вещества.

Озимая рожь предъявляет к меди низкую требовательность. По данным W. Borchman, J. Zoyonc [356], ее урожайность при недостаточном обеспечении почвы медью была почти такой же как и в вариантах с внесением нужного количества меди, и в среднем достигала 96% от сравниваемого.

Пшеница наиболее чувствительна к недостатку меди и марганца. Это относится, как показали исследования во Франции, ко всем зерновым колосовым, кроме ржи [362, 367]. Аналогичные данные получены в Германии. Недобор урожая при низком обеспечении почвы медью составил для пшеницы 9,8%, а для ржи — 9% [370]. Исследований и опубликованных в печати данных о влиянии микроэлементов на качество зерна пока недостаточно [217, 214, 256]. Однако они свидетельствуют, что микроудобрения являются средством не только повышения урожайности, но и улучшения качества хлебных злаков.

От действия меди повышается содержание белка, клейковины и стекловидность зерна озимой пшеницы, При недостатке меди наблюдается повышенное содержание азотистых веществ в вегетативных органах и пониженное в зерне. Улучшение обеспеченности растений азотом приводит к лучшему усвоению растениями из почвы меди и магния [188, 20].

Б. Ф. Федюнкин [301] считает, что применение микроэлементов не только повышает урожаи на 10 — 12% и улучшает его качество, но и обеспечивает окупаемость затрат на их использование.

Положительное действие медных удобрений на урожайность волокна и семян льна-долгунца установлено в полевых опытах Я. В. Пейве [218], проведенных на дерново-глеевых почвах. Пиритные огарки, внесенные без минеральных удобрений, повысили урожайность льносоломы на 21,3, семян — на 13,5%, а на фоне NPK — более чем удвоили урожайность семян и на 60% повысили урожайность льносоломы.

Положительное действие меди на продуктивность льна-долгунца установлено и рядом других исследователей [90, 23]. По данным П. И. Анспока [19], медьсодержащие удобрения повышали урожайность льносоломы на 5,1 — 6,4, семян — на 1,1 — 1,2 ц/га при улучшении качества волокна на 0,7 — 0,8 сортономера. Б. В. Лесик [185] отмечает, что внесение в почву 25 кг/га сульфата меди увеличивало урожайность волокна на 0,8 ц/га при одновременном повышении его крепости и номерности.

Диапазон доз в различных опытах довольно широк. Более высокие дозы меди, как правило, дают больший положительный эффект. Так, лучшие результаты получены при внесении в почву 10 кг/га меди по сравнению с 5 кг/га [113]. В. И. Панасин [212] рекомендует на дерново-подзолистых супесчаных почвах в зависимости от содержания в них меди вносить под лен от 2 до 8 кг/га меди.

Следует обратить внимание на тот факт, что под другие сельскохозяйственные культуры медные удобрения вносятся в еще более высоких дозах. Так, внесение 80 кг/га медного купороса в почву обеспечило повышение урожайности озимой пшеницы и ускорило ее созревание [2]. Kofoed D. [365] оптимальными дозами меди для ячменя считает 20 — 60 кг/га д. в. Этот же автор отмечает максимально допустимые уровни содержания меди в почве: для бобовых — 30, пропашных — 60, многолетних трав — 80 мг/кг почвы. В. Г. Минеев [187] допустимым количеством меди в почве с учетом устойчивости к ней растений считает 100 мг/кг.

Бор наряду с цинком, медью и другими микроэлементами также играет очень важную и многостороннюю роль в жизни растений. Он принимает участие в углеводно-белковом обмене растений, обеспечивает нормальное развитие и работу корневой системы, своевременное образование жизнеспособной пыльцы, развитие завязи и формирование полноценных семян. Бор способствует образованию в растении физиологически активных веществ — витаминов (тиамина и рибофлавина) и фитоалексина (кониферилового спирта), противодействующего поражению льна болезнями.

Содержание бора в различных видах растений неодинаково. Исследованиями, проведенными П. И. Анспоком [17, 20] в течение пятнадцати лет на дерново-подзолистых почвах, было установлено, что содержание его в растениях колеблется от 1 до 96 мг/кг сухого вещества. Большее количество бора содержат сахарная и кормовая свекла, зернобобовые и бобовые, лен, картофель, рапс (от 5 до 96 мг/кг), а меньшее — злаковые культуры (ячмень, овес, пшеница, рожь). Злаковые культуры потребляют его примерно в 7 раз меньше, чем сахарная свекла.

Содержание бора в значительной степени зависит не только от вида растений, но и от фазы развития растений. Например, в 1 кг сухой массы льна в фазе «елочки» содержится в среднем 8,1 — 10,8 мг бора. По мере роста и развития растений потребление бора возрастает, его количество в стеблях и листьях увеличивается в 2 — 3 раза. Период формирования репродуктивных органов — критический в отношении бора, так как без этого микроэлемента прекращается дифференциация точки роста и она отмирает.

Недостаток бора обуславливает и некоторые анатомические изменения органов растений, особенно молодых, причем деление и рост клеток меристематических тканей сильно тормозятся. Например, у кукурузы при недостатке бора клетки паренхимы над верхним узлом уменьшаются, клеточные оболочки становятся тоньше, а межклеточное пространство заполняется бурым веществом. В дальнейшем буреет и отмирает большая часть сосудистых элементов верхних междоузлий [85].

Под влиянием бора улучшается синтез и передвижение углеводов, особенно сахарозы, ростовых веществ и аскорбиновой кислоты из листьев к органам плодоношения и корням. Бор способствует и лучшему использованию кальция в процессах обмена веществ в растениях. Поэтому при недостатке бора растения не могут нормально использовать кальций, хотя последний находится в почве в достаточном количестве. Установлено, что размеры поглощения и накопления бора растениями возрастают при повышении содержания калия в почве [19, 343].

В литературе имеются сведения о том, что на известкованных дерново-подзолистых кислых почвах внесение бора ускоряет цветение клевера, увеличивает количество головок и их размеры, количество семян в головке, ускоряет их созревание. Многими исследователями установлено, что цветки наиболее богаты бором по сравнению с другими частями растений. Он играет существенную роль в процессах оплодотворения. При исключении его из питательной среды пыльца растений плохо или даже совсем не прорастает. В этих случаях внесение бора способствует лучшему прорастанию пыльцы, устраняет опадание завязей и усиливает развитие репродуктивных органов [19].

Бор играет важную роль в делении клеток и синтезe белков, является необходимым компонентом клеточной оболочки. Недостаток бора очень часто вызывает разрушения молодых растущих тканей. Характерными признаками недостатка бора является отмирание точек роста, побегов и корней, нарушения в образовании и развитии репродуктивных органов, разрушение сосудистой ткани. Наблюдается нарушение анатомического строения растений, например, слабое развитие ксилемы, раздробленность флоэмы основой паренхимы и дегенерация камбия. Корневая система развивается слабо, так как бор играет значительную роль в ее развитии.

Дефицит бора в почве — основная причина поражения корней сахарной и кормовой свеклы «гнилью сердечка», клубней картофеля — паршой, льна — кальциевым хлорозом, что приводит к большому недобору урожая и даже к полной гибели посевов льна.

Длительное внесение в севообороте минеральных удобрений без органических обедняет почву подвижными формами бора. Так, в опытах ВНИИ льна систематическое применение в течение 26 лет только минеральных удобрений в три раза уменьшило содержание водорастворимого бора, по сравнению с неудобренной дерново-подзолистой супесчаной почвой, а внесение навоза за это же время, наоборот, повысило его одержание в два раза. При хорошей обеспеченности бором в сочетании с другими благоприятными для льна условиями питания доза навоза (в севообороте), эквивалентная минеральным удобрениям по количеству азота, фосфора и калия, обеспечила прибавку урожайности семян на 0,8, волокна — на 2,0 ц/га и повысила его качество на 2,8 номера (по сравнению с минеральными удобрениями).

Установлена положительная роль бора в формировании семян с высокими урожайными качествами. В вегетационном опыте посевной материал, полученный на дерново-подзолистой почве, удобренной бором, обеспечил более высокую урожайность семян и волокна не только в первом (соответственно на 22 и 11%), но и во втором (на 10 и 11%) поколениях, чем посевной материал, выращенный без применения бора.

Положительное действие бора на формирование урожайных качеств семян льна можно объяснить активным участием этого микроэлемента в образовании нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), составом которых запрограммированы наследственные признаки культуры и сорта.

Проведенные в течение 13 лет полевые опыты в Латвии показали, что все испытанные формы борсодержащих удобрений (борный суперфосфат, бормагниевое, борнодатолитовое удобрение, борная кислота) повышали в среднем урожайность льносоломы на 4,5, семян — на 0,8 ц/га, длинного волокна — на 1,3 ц/га, улучшая его качество на 1,2 номера, снижали поражаемость льна на 84,5%. Лабораторные испытания свойств волокна показали существенные различия в его качестве. Так, крепость волокна при применении бора увеличивалась с 17,6 до 24,4 кГс, а гибкость — с 38,4 до 43,8 мм. Борные удобрения способствовали образованию в стеблях льна-долгунца волокна с высокой прочностью и гибкостью [17, 19].

Исследования Е. А. Григорьева, И. Н. Чумаченко и Т. П. Ковалевой [71] показали, что прибавка урожайности волокна от борсодержащих удобрений составила 0,75, семян — 0,5 ц/га.

На дерново-глеевых суглинистых почвах Литвы применение бордатолита (60 кг/га) увеличивало урожайность льносоломы на 1,8 ц/га, длинного волокна — на 0,37 ц/га [23].

В условиях Полесья лесостепи Украины внесение бора повысило урожайность льноволокна на 14,3, семян — на 31% [348]. Кроме того, установлено, что на слабокислых дерново-подзолистых почвах бор уменьшал заболеваемость льна фузариозом на 10 — 16, антракнозом — на 14 — 18% [19]. В. А. Стаценко и В. Н. Ющенко [283] также отмечают, что применение бора совместно с молибденом при внесении в почву способствует оздоровлению льна от бактериоза.

Прибавку льноволокна (1,8 ц/га), семян (2,0 ц/га) и увеличение качества волокна (на 1 — 4 номера) Я. В. Пейве [217] отмечал при дозах бора 0,35 — 0,75 кг/га, вносимых в почву. П. И. Анспок [19] оптимальными считал дозы бора под лен — 0,3 — 0,5 кг/га. В. А. Стаценко и В. Н. Ющенко [283] применяли бор по 1,0 кг/га, отмечая при 2,0 кг/га снижение урожая. С. С. Барсуков и В. П. Леоненко [27] рекомендуют вносить 0,4 кг/га бора в почву перед посевом льна.

Отрицательное действие бора на лен наблюдалось при дозе 3,0 кг/га. Известкование почвы и более высокая обеспеченность растений NPK повышали их устойчивость к избытку бора [234].

Таким образом, микроэлементы бор, медь, цинк оказывают большое влияние на рост и развитие растений, повышая их урожайность и качество продукции. Однако, несмотря на довольно высокую изученность применения основных микроэлементов под сельскохозяйственные культуры, в том числе и лен-долгунец, многие вопросы требуют дальнейшего уточнения. Практически не изучены способы внесения борных, цинковых и медных удобрений под лен-долгунец на почвах с различной реакцией среды и обеспеченностью элементами питания.

Ответ на эти вопросы мы попытались получить в полевых, мелкоделяночных, вегетационных и лабораторных исследованиях, результаты которых представлены в последующих подразделах данной главы.