СТАТЬИ
Питание растений и продуктивность культур
на подзолистых почвах к.с.-х.н. Г. Елькина
Научные интересы: минеральное питание растений, микроэлементы и тяжелые металлы в почве и растениях Оптимизация питания растений является одним из основных условий успешного функционирования агроценозов. Синтез органических соединений, из которых складывается продуктивность растений, связан с наличием и потреблением элементов питания. Поэтому важной представляется оценка взаимосвязей между поступлением элементов в растения и их ответной реакцией, что, в свою очередь, позволит осуществлять прогноз роста и развития растений. Исследования проводились на подзолистой среднесуглинистой почве со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса – 1.76; рНКCl – 4.0; сумма поглощенных оснований – 2.6 мг-экв./100 г; гидролитическая кислотность – 6.2 мг-экв./100 г; содержание (мг/100 г) подвижного фосфора (по Кирсанову) – 10.1, калия (по Кирсанову) – 9.5; гидролизуемого азота (по Тюрину и Кононовой) – 2.7. Поступление элементов питания в сельскохозяйственные культуры изучали в полевом опыте (см. таблицу) с применением минеральных удобрений и извести. При определении доз удобрений по методу оптимизации за основу брали концентрации, предложенные [3] и модифицированные в соответствии с условиями подзолистых почв [1]. Расчет доз удобрений по балансовому методу выполняли на основе региональных коэффициентов использования элементов питания из почв и удобрений [2]. На делянках, где удобрения вносили по методу оптимизации, доза доломитовой муки составила 11 т/га. Ее определяли исходя из потребности растений в кальции и магнии и свойств почвы опытного участка. На остальных делянках доломитовую муку вносили в дозе 4 т/га согласно рекомендациям [2]. Наиболее высокая продуктивность растений (см. таблицу) была получена при оптимизации питания макро- (N, P, K, Ca, Mg, S) и микроэлементами (B, Mo, Co, Zn, Cu). Содержание микроэлементов в подзолистых почвах ниже оптимального, поэтому их внесение было высоко эффективным, прибавки в среднем составили: клубней картофеля – 103, зеленой массы однолетних трав – 37 и клеверного сена – 7 ц/га. Существенным образом возросла урожайность культур при использовании балансового расчета доз основных элементов питания. Применение средних рекомендуемых доз было менее эффективным. Статистическая обработка полученных результатов позволила установить связи между продуктивностью культур и аккумуляцией основных элементов питания в растениях. При внесении удобрений и извести для картофеля характерно наличие тесной связи между урожайностью и содержанием калия в ботве (r = 0.95) и клубнях (r = 0.51). Зависимость между поступлением калия в ботву и продуктивностью картофеля (см. рисунок, А) носит линейный, в клубни – логарифмический характер. На сбор клубней картофеля существенное влияние оказывает также содержание азота (r = 0.77) и фосфора (r = 0.73) в ботве и клубнях, коэффициенты корреляции составили соответственно 0.81, 0.42. Количество азота в ботве картофеля при применении минеральных удобрений и мелиорантов увеличилось пропорционально росту продуктивности с 2.12 (контроль) до 2.85-3.50 %, в клубнях – с 0.49 до 1.58-1.99 %. Известкование оказало положительное влияние на азотный режим. При применении доломитовой муки в дозе 11 т/га содержание азота в ботве по сравнению с контролем увеличилось на 1.15 %, а в клубнях – на 0.47 %. Известкование также благоприятно сказывалось и на обеспеченности картофеля фосфором. Содержание калия в ботве картофеля при применении минеральных удобрений по фону извести повысилось с 1.14 до 2.17-3.0 %. Однако при одном известковании содержание его было ниже, чем на контроле – 0.83-1.01 %. Наиболее низкое содержание калия в ботве и клубнях установлено при внесении максимальной дозы доломита. Увеличение продуктивности овса, как и картофеля, было тесно связано с поступлением азота в наземную массу (r = 0.88). Наиболее высокое его содержание установлено в варианте с внесением макро- и микроэлементов. Нарастание биомассы гороха несколько в меньшей мере, чем овса, определялось поглощением азота (r = 0.80). Его количество в злаковом компоненте изменялось от 1.44 до 3.25 %, в бобовом – от 1.97 до 2.63 %. Рост и развитие клевера лишь незначительно зависели от поступления азота. Больше всего азота содержали растения в контроле и варианте с оптимизацией питания макро- и микроэлементами. Внесение основных элементов питания на фоне извести (доза 4 т/га) вызвало некоторое снижение содержания азота в клевере. Одна из причин этого явления кроется в более высокой продуктивности клевера на делянках с удобрениями: азот, поступивший в растения, распределился в большей продуктивной массе. Другой причиной, возможно, является то, что азот, внесенный по известковому фону, был уже избыточным. Возможно также, что азотные удобрения оказали негативное влияние на деятельность клубеньковых бактерий. Продуктивность одно- и многолетних трав в большей мере определяло поступление фосфора в растения, коэффициенты корреляции составили: для овса – 0.94, гороха – 0.80; клевера – 0.58. Для овса связь между содержанием фосфора и его продуктивностью носит логарифмический, а для гороха и клевера – линейный характер. Минимальное содержание фосфора в овсе (0.19 %) отмечено в контроле, максимальное (0.37 %) – в варианте с оптимизацией питания макро- и микроэлементами. Максимум в поглощении фосфора горохом также пришелся на вариант с применением макро- и микроэлементов. Доломитовая мука оказала благоприятное влияние на поступлении фосфора в овес, а в дозе 11 т/га – и в горох. Изменения в поглощении клевером фосфора, как и азота, были минимальны – от 0.23 до 0.29 %. С содержанием калия в растениях тесно связана продуктивность не только картофеля, но и однолетних трав: коэффициент корреляции между аккумуляцией его в наземной массе овса составил 0.82, гороха – 0.62. Максимальное количество калия в вегетативной массе овса и гороха установлено для варианта с оптимизацией питания: 3.60, 2.34 % соответственно. Поглощение калия клевером при применении удобрений изменилось очень незначительно. Улучшение обеспеченности растений кальцием и магнием при внесении доломитовой муки благоприятно сказалось на продуктивности картофеля, о чем свидетельствуют коэффициенты корреляции между сбором клубней и содержанием кальция и магния в ботве (r = 0.74 и 0.55) и в клубнях (r = 0.97 и 0.79). Кривая зависимости между продуктивностью картофеля и содержанием кальция носит логарифмический характер (см. рисунок, Б), каждое последующее повышение в содержании этого элемента вызывало меньшее изменение в продуктивности. Возможно, что это является одной из причин того, что картофель относят к культурам, если не к кальциефобам, то к слабо реагирующим на наличие двухвалентных катионов в почве. Кроме того, приводимые в литературе причины отрицательного действия извести на картофель обусловлены нарушением соотношения между ионами калия, кальция, магния, а также снижением доступности микроэлементов. В наших опытах известкование привело к изменению соотношения K:Ca:Mg в ботве с 1:0.5:0.5 на контроле до 1:1.2:0.6 при внесении 4 т/га и 1:2.1:1.2 при дозе 11 т/га. Интенсивное поступление двухвалентных катионов, особенно кальция, сдерживало поглощение калия картофелем. При сочетании известкования с применением минеральных удобрений, в том числе и калийных, соотношение между катионами изменялось в меньших пределах. В клубнях оно также было более постоянным. Повышенный урожай биомассы овса в составе однолетних трав (см. таблицу) также согласовывался с более высоким содержанием в нем кальция (r = 0.94) и магния (r = 0.81). Содержание кальция в овсе при применении известкового материала и минеральных удобрений повышалось с 0.20 до 0.25-0.36 %, магния – с 0.15 до 0.24-0.46 %, более значительные изменения в содержании двухвалентных катионов в зеленой массе овса происходили при известковании в повышенной дозе. При внесении доломитовой муки также увеличился урожай вегетативной массы гороха, но изменений в содержании кальция и магния в биомассе не наблюдалось, хотя вынос двухвалентных катионов горохом значительно увеличился. Применение доломитовой муки и минеральных удобрений также не вызвало значительных изменений в поступление кальция и магния в вегетативную массу клевера. Сельскохозяйственные растения на кислых подзолистых почвах испытывают токсическое действие алюминия и марганца. При известковании происходит закрепление этих элементов, тем самым ограничивается поступление марганца и алюминия в растения. Кроме этого, кальций, поступающий в большем количестве в растения на известкованных почвах, оказывает положительное действие на кальциевый гомеостаз цитозолей клетки, что, в свою очередь, ограничивает перемещение алюминия через клеточные мембраны. При недостаточном содержании кальция в почве происходит нарушение гомеостаза и алюминий беспрепятственно поступает в растения [4], оказывая токсическое действие. Содержание алюминия в ботве картофеля при внесении молотого доломита снизилось в 2.0-2.5 раза. Известкование также уменьшило поступление марганца в ботву. Проведенный корреляционный анализ установил обратную зависимость между содержанием алюминия в ботве и клубнях картофеля и его продуктивностью (r = –0.42 ... –0.63). Трендовые линии (см. рисунок, В) также свидетельствуют об обратной зависимости между поступлени-ем алюминия в ботву и клубни картофеля и урожаем клубней. Наличие корреляции между элементным составом картофеля и однолетних трав и их продуктивностью свидетельствует, пусть и в неполной мере, о том, что именно эти элементы ограничивают продуктивность культур. Отсутствие подобной зависимости между урожаем клевера и содержанием в нем азота, магния, а также менее значительная связь между продуктивностью и содержанием кальция в вегетативной массе клевера обусловлены, скорее всего, физиологическими особенностями этой культуры, ее азотным обменом. Изучение взаимосвязей между поглощением основных элементов питания картофелем позволило установить синергетический эффект для следующих пар: N-Ca, N-Mg, P-K, P-Ca (r = 0.72-0.73). Зависимость между поступлением алюминия и марганца с макроэлементами, за исключением калия, носила антагонистический характер. Положительную корреляцию наблюдали и при поступлении основных элементов питания в наземную массу овса. Но в то же время для этой культуры был установлен строгий антагонизм в отношении таких пар, как K-Al, Ca-Mn, K-Mn. В поступлении азота, фосфора и калия в горох также существовали синергетические взаимоотношения. Корреляция между содержанием основных элементов питания и поступлением алюминия и марганца в эту культуру носила отрицательный характер. Кальций способствовал поступлению в наземную массу гороха и клевера азота, фосфора и магния. Магний же снижал поступление калия в клевер. Известкование и применение минеральных удобрений сказалось на поступлении микроэлементов в растения. Кальций, магний и фосфор препятствовали поглощению цинка и меди картофелем. Для овса взаимодействие между этими микроэлементами и калием было положительным. Исследования показали разную стратегию между продуктивностью и поступлением элементов питания в растения на подзолистых почвах. Картофель и однолетние травы продемонстрировали наличие положительной корреляции между содержанием большинства элементов и продуктивностью. Повышение урожайности клевера не сопровождалось более интенсивным поглощением элементов питания, хотя вынос их благодаря росту биомассы увеличивался. Известкование устранило токсическое действие алюминия и марганца на сельскохозяйственные культуры на кислых почвах. ЛИТЕРАТУРА 1. Елькина Г.Я. Оптимизация плодородия на подзолистых почвах. Сыктывкар, 2000. 24 с. – (Сер. "Науч. рекомендации – народному хоз-ву" / Коми НЦ УрО РАН; Вып. 116). 2. Заболоцкая Т.Г., Юдинцева И.И., Кононенко А.В. Северный подзол. Сыктывкар, 1978. 94 с. 3. Ринькис Г.Я., Ноллендорф В.Ф. Сбалансированное питание растений макро- и микроэлементами. Рига, 1982. 202 с.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3667 посещений с 02.02.2003 |