Учебные вопросы. 9.1 Необходимые для растений элементы питания

Растения поглощают элементы питания в форме неорганических солей (соединений), растворенных в воде. Поэтому для растений нет разницы, какие именно удобрения используются: промышленные удобрения или такие органические материалы, как навоз животных, компост, растительные (пожнивные) остатки. Действительно важным для поддержания роста растений и получения урожая является другое важно, чтобы растения получали необходимые элементы питания в точном и правильном соотношении.

Ни один из 17 необходимых элементов, требующихся растению, не может поглощаться растениями в элементарной форме. Перед тем как растение сможет их использовать, эти элементы должны вступить в реакцию с другими элементами, должны быть переведены в окисленные или восстановленные формы. Вот свойства некоторых элементов:

• Чистый азот является инертным газом и не может быть использован растениями.

• Чистый фосфор при контакте с воздухом самовозгорается и не может быть использован растениями.

• Чистый металлический калий для предотвращения его окисления должен храниться под слоем керосина. На воздухе калий быстро окисляется и, соединяясь с водой, образует едкое соединение каустическую соду. Следовательно, имеющиеся в продаже промышленные удобрения представляют собой соединения азота, фосфора и калия.

Ни органические соединения, уже присутствующие в почве, ни промышленные удобрения, добавляемые в почву, не являются истинным питанием для растений. Растения просто используют это сырье для производства углеводов, жиров и белков. Эти сложные органические вещества и служат источником питания и энергии для растения. Имеется 16 необходимых для растений элементов питания. В их число входят и следующие элементы, обычно находящиеся в почве: железо, медь, цинк, марганец, кальций, азот, фосфор, сера, магний, хлор, бор и молибден

Из 17 элементов питания, требующихся растениям, 13 добываются из горных пород. Это калий, фосфор, магний, сера, марганец, бор, кальций, цинк, медь, железо, молибден, кобальт и хлор. Три элемента питания поступают из воздуха и воды: углерод, водород и кислород. Один элемент, азот, исходно поступает из воздуха путем сложной биологической или химической фиксации и в конце концов возвращается в воздух, когда цикл завершается.

Гниющие и перегнившие органические материалы, находящиеся в почве, являются возможным источником азота, которым могут пользоваться растения. На сегодняшний момент промышленные азотные удобрения производятся из побочных продуктов, получаемых при переработке ископаемого топлива, и из атмосферы

В настоящее время ни одна страна мира не может позволить себе отказаться от применения минеральных удобрений, так как это снизит производство сельского хозяйства на 2050%.

С вносимыми удобрениями в почве накапливаются балластные вещества. Так, с фосфорными, а иногда с азотными удобрениями в почву вносятся свинец, кадмий, обладающие канцерогенным действием. Фосфорные удобрения загрязняют почву ураном и фтором.

Основными причинами отрицательного влияния удобрений на качество урожая являются нарушение оптимальных доз, соотношения питательных элементов в удобрениях без учета их содержания в почве, форм и сроков их внесения, что отрицательно влияет на метаболизм органических соединений, особенно на синтез аминокислот и белков в растениях. Одновременно в растениях накапливаются в избыточном количестве нитраты, нитриты, которые в кислой среде реагируют с вторичными аминами, образуя нитрозоамины, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами. В здоровых растениях при нормальном азотном питании нитраты и нитриты в свободном состоянии не накапливаются. Поступив в растения, они подвергаются процессам восстановления под действием нитратредуктазы и нитритредуктазы. Полученное промежуточное соединение – гидроксиламин либо аммиак – связывается с органическими кислотами, которые превращаются в аминокислоты. Следовательно, нитраты могут накапливаться при избыточном их количестве в почве и при нарушенных биологических процессах в растении. Удобрение навозом или компостами как медленнодействующей формой азота приводит к меньшему содержанию нитратов в овощах по сравнению с эквивалентным количеством азота, внесенного с минеральными удобрениями.

Оптимизация азотного питания растений предусматривает и сроки внесения азотных удобрений в соответствии с биологическими требованиями растений. Это особенно важно учитывать при удобрении овощных культур и тех растений, у которых на питание используются вегетативные части. В процессе вегетации содержание нитратов в растениях снижается, поэтому убирать, особенно овощные культуры, необходимо в оптимальные сроки, а подкармливать азотом за 1,52 месяца до уборки урожая, чтобы растения смогли переработать поступившую нитратную форму азота.

Успешное использование растениями всех питательных элементов, поступивших через корневую систему, в том числе и утилизация нитратов, возможно при высокой фотосинтетической деятельности растений. Интенсивность света обусловливает активность фермента нитратредуктазы, обеспечивающего восстановление в растениях нитратов до аммония как компонента синтеза аминокислот. При низкой освещенности процессы восстановления нитратов и образования аминокислот затормаживаются. Этим объясняется значительно большее содержание нитратов в овощах, выращенных в теплицах в зимнее время, чем в растениях открытого грунта.

Нарушение научно обоснованной технологии использования в земледелии различных видов органических удобрений также снижает качество продукции. Среднегодовая доза ежегодновносимого навоза (без опасения ухудшения качества урожая и поедаемости корма) рекомендуется эквивалентной не более 200 кг /1 га, а наиболее эффективный срок внесения навоза – осень, под вспашку. Поскольку навоз влияет на ряд культур севооборота, то важно знать действие систематического внесения высоких доз бесподстилочного навоза, а в сочетании его с соломой и минеральными удобрениями – действие на плодородие и свойства почвы. Внесение агрохимических средств может вызвать в почве мобилизацию или иммобилизацию биогенных и токсических элементов и изменение качества урожая. В этом случае большая роль отводится гумусу почвы, который связывает тяжелые металлы в комплексные соединения хелатного типа, т.е. малодоступные для растений формы, снижая их токсичность. Этим можно объяснить частое отсутствие зависимости между содержанием тяжелых металлов и выносом их растениями на высокогумусированных почвах.

Известкование кислых почв также является эффективным приемом по снижению токсичности тяжелых металлов, снижая их растворимость.