Минеральное питание растений
Минеральное питание растений
Путь каждого строймата начинается у ворот на территории стройки. Представим, что нам необходимо провезти бетонную плиту. Это будет возможно лишь тогда, когда ее размеры будут меньше, чем ширина проема на въезде. А потому мы сможем провезти плиту, только расположив ее ребром. В случае растения, ворота - это поры в мембране клеточных стенок корневых волосков. Они микроскопичны, потому их проницаемость для некоторых элементов довольно невысокая. Потому многие элементы, находящиеся в почве, недоступны растению - эта плита не развернута к воротам ребром. Причем доля доступных растению элементов питания напрямую зависит от интенсивности его фотосинтеза. Чем больше растение образовывает органических веществ, тем больше у него энергии на выделение органических кислот, которые растворяют труднодоступные формы макро - и микроэлементов, «разворачивая плиту ребром».
Кстати, количество корневых во лосков и их долговечность напрямую зависит от культуры. Они размещаются на кончике корня, максимум в 5 мм от его края. Корневая система овощных растет очень активно, потому волоски чаще отмирают, превращая ранее продуктивную часть корешка в обычный «трубопровод». У многолетних растений активные зоны корневой системы функционируют значительно дольше.
Корневая система обладает таким свойством, как «хемотропизм» - корешки чувствуют высокие концентрации питательных веществ и растут в их направлении. Именно потому для овощных культур очень эффективным методом удобрения является фертигация. В отличие от разбросанных заранее удобрений, поливная вода движется в почве, пока ее не усвоит корневая система растения. А вот для плодовых деревьев необходимо заранее вносить большое количество минеральных веществ, потому что с поливной водой невозможно подать достаточное количество удобрений и равномерно их распределить по всей площади питания.
Но мы забыли упомянуть об автомобиле, который провозит плиту. Речь идет об избирательном поглощении элементов питания растением, а именно: корневая система «провозит» из почвы в растительный организм именно те элементы и именно в том количестве, которое ему необходимо за счет их быстрого вхождения в состав органического вещества (чаще всего - в белок). То есть грузовой автомобиль (белок) изо всех сил пытается провозить на территорию именно те материалы и в том количестве, которое необходимо растению.
ДОРОГА
И вот, когда наша плита уже проехала ворота, ее необходимо доставить к определенной точке на территории стройки, где она будет смонтирована и станет частью нового строения. В нашем случае, это - ксилема. Проводящие ткани соединяют все части растения, от кончика корня до апикальной меристемы. Но главная особенность движения элементов в растении - они должны растворяться в воде. Именно потому микроэлементы практически не передвигаются по растению. Эти элементы, в частности, когда нам необходима прочность плода, лучше усваиваются при внекорневых подкормках их хелатными формами.
Что касается других элементов, их можно и нужно вносить на протяжении всего жизненного цикла растений, но и опудривание семян будет иметь свою эффективность. Дело в том, что растворимые в воде микроэлементы подвергаются реутилизации. Это способность растения «перевозить» элементы питания из старых малопродуктивных листьев транспортировать в новые. Так, будто бы мы строим стену с камней из ранее разрушенного дома. Потому концентрация
подвижных элементов (NРК) выше в молодых листьях, особенно, если ощущается их дефицит в растении. А вот недостаток малоподвижных элементов (кальций, бор, железо) молодыми листьями ощущается гораздо сильнее.
СИНЕРГИЗМ
И АНТАГОНИЗМ
И АНТАГОНИЗМ
Но вернемся к воротам. Для того, чтобы построить дом необходимо провезти не только бетонные плиты, но и песок, цемент, кирпичи... А ворота по-прежнему одни. Да и «газель» может справиться с кирпичами и цементом, но не справится с плитой. Похожая ситуация и в растительном организме: переизбыток одного элемента может сильно затруднить усвоение другого элемента, который проникает в растение с тем же белком-переносчиком, что называется антагонизм, но не повлияет на усвоение другого элемента, который поступает в растение с другим белком. Как «газель» не может провезти на стройку цемент, когда она занята перевозкой кирпичей, так белок-переносчик не может переносить сразу разные элементы. Этот эффект наблюдается потому, что «кирпичей» слишком много, и когда на склад приезжает свободный транспорт - рабочие загружает в первую очередь их. Причем, корень этой проблемы лежит не в большом количестве кирпичей, а в недостаточном количестве цемента. Дефицитный элемент питания просто не успевает усваиваться белком-переносчиком.
Проблема антагониз ма элементов принуждает не только к комплексному, сбалансированному удобрению культуры, но и к севообороту. Дело в том, что каждый ботанический вид потребляет разные элементы питания в разных соотношениях, поэтому неправильный (или вовсе отсутствующий) севооборот отрицательно влияет на питание растений. А вот чередование культур позволяет чередовать нагрузку на режим различных микроэлементов питания.
Также необходимо учитывать различные механизмы проникновения элементов в клетку. Так, среди катионов, в одном случае могут конкурировать калий, кальций, натрий и цинк, в другом - цинк, кобальт, медь и железо, в третьем - марганец, железо и кобальт. И все потому, что одни и те же «транспортеры» могут переносить разные элементы в клетку.
А вот синергизм - это явление, когда два (или больше) элемента совместно действуют лучше, чем поотдельности в том же количестве. Если увеличивается эффективность внесения только одного из двух элементов, это называется Либих-синергизмом. Но примеров синергизма одновременно меньше и больше, чем примеров антагонизма, в зависимости от точки зрения. Растение попросту не сможет функционировать без какого-либо элемента, потому можно утверждать, что все элементы питания находятся в синергизме при сохранении их оптимального соотношения, с другой сгороны. примеров увеличения эффективности подкормки двумя элементами разом при бездефицитном балансе немного, хотя бы потому, что растение уже «накормлено» и начинает усваивать удобрения «лениво». Потому механизмы синергизма гораздо сложнее, чем антагонизма и более уникальны. Тем не менее, чаще всего о синергизме можно говорить в нескольких случаях: один из элементов способствует лучшему растворению или проникновению в растение второго (например, бор и кальций), регулирует его физиологическую роль или является активатором ферментов (микроэлементы по отношению к макроэлементам).
Потому предлагаю понимать взаимоотношения между элементами проще. Представим 3 поля. На первом поле внесли повышенную дозу элемента А и получили прибавку в 3 ц/га, на втором боле внесли повышенную дозу элемента В и получили прибавку 2 ц/га. На третьем поле мы внесли столь же высокие дозы обеих элементов. Если мы получим прибавку в 5 ц/га - элементы нейтральны друг к другу, но если прибавка урожая будет меньше - отношения антагонистические, а если больше - синергические. Частичный синергизм (Либих-синергизм) - это ситуация, когда внесение одного элемента питания позволяет увеличить эффективность от другого лимитирующего элемента питания (например, влияние меди на азот).
Одна и та же пара элементов может формировать синергические или антагонистические отношения. Например, в зависимости от концентрации, калий может улучшать азотное питание или, наоборот, тормозить поступление азота. Синергизм между микроэлементами наблюдается редко, но повышенная концентрация тяжелых металлов может подвергать растение стрессу, в результате чего клеточные стенки становятся более проницаемыми.
РАЗУМНОЕ ПИТАНИЕ
Примеров антагонизма и синергизма очень много, потому, дорогой читатель, ты еще не раз столкнешься с этой темой на страницах нашего журнала. Но главный вывод можно сделать уже сейчас - комплексное удобрение в разумных пределах позволит достигать лишь синергизма элементов питания. А «стандартный рецепт» такой подкормки разработать невозможно: «разумное» корневое внесение удобрений возможно только при регулярном проведении грунт-тестов, а внекорневое - при наличии достоверных результатов анализа поливной воды и, конечно, знания биологии культуры.
АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИИ
Азот - один из важнейших элементов питания в растении. 16-18% массы белка представлено азотом. В азот чаще других макроэлементов является лимитирующим. Он входит в состав аминокислот и нуклеотидов, а потому функциональность любого органа растения напрямую зависит от оптимального количества азота. В первую очередь при дефиците азота снижается поддержание уровня хлорофилла. Ирония в том, что земля буквально укутана в азот. В атмосфере его содержится 75,5% по массе (78,1% по объему) в виде простого вещества, в котором два атома соединяются тройной связью. Именно потому он недоступен растениям в чистом виде. Есть немало естественных механизмов поступления азота в почву. Самый ощутимый в сельском хозяйстве - это минерализация органических остатков, но этот способ и самый ненадежный. Концентрация азота повышается локально. А если источник вещества (остатки растительных или животных организмов, навоз и т.п.) контактирует с атмосферой - ощутимая доля азота теряется в виде аммиака (что характерно и для минеральных азотных удобрений, но не происходит с другими видами, например, фосфорными, калийными или кальциевыми). Не менее важна микробиологическая деятельность. Всем известно, что бобовые растения могут пропитать азотом и себя, и последующую культуру за счет большого количества клубеньковых бактерий. Но их деятельность требует аэробных (с доступом к кислороду) условий, оптимальных температур и подавляется, если в почве уже существует достаточное количество азота. Парадокс в том, что нитрогеназа - фермент, позволяющий фиксировать азот, чувствителен к кислороду. Потому клубеньковые бактерии защищаются от поступления лишнего кислорода.
защищаются от поступления лишнего кислорода.
Некоторые штаммы бактерий могут поселяться на корнях других растений. Например, есть данные, что в Южной Америке был обнаружены азотфиксирующие бактерии, поселяющийся на некоторых злаковых культурах.
А существуют и вовсе независимые от ботанического вида растения микроорганизмы. Например, широкое применение получили препараты на основе Azotobacter chroococcum (Азотобактерин), но эти бактерии довольно требовательны к содержанию органических веществ, фосфора, микроэлементов, к аэрации почв, но и к достаточному количеству влаги.
ФОРМЫ АЗОТА
Азот усваивается корневой системой растения в двух формах: нитратной и аммонийной. Амидная форма (содержится в карбамиде или мочевине) доступна растению после того, как азот в удобрениях пройдет через цикл микробиологических превращений. А вот листья усваивают амидную форму довольно быстро, и она в считанные минуты вступает в процессы синтеза белков. Органический азот доступен растению только после процессов минерализации, потому нельзя считать, что подкормки свежими (не ферментированными) органическими удобрениями дадут положительный эффект. Напротив, такая операция может показать лишь отрицательный экономический баланс.
Следует помнить, что минерализация органических веществ происходит в два этапа: аммонификация, а после нитрификация. Продуктом последней является аммоний, который легко разлагается до летучего аммиака. Посему открытый контакт навоза с атмосферой будет чреват потерями азота. А полная изоляция от кислорода приостановит процесс нитрификации, что позволит сохранить азот в аммонийной форме (которая гораздо меньше вымывается осадками, чем нитратная). А вот аммонификация не требует доступа к кислороду, напротив, гораздо быстрее пробегает в анаэробных условиях.
СИНЕРГИЗМ И АНТАГОНИЗМ АЗОТА
Различные эксперименты показывают различные результаты, но можно говорить и о «догадках». Основные элементы, которые проявляют синергические отношения с азотом - это калий, фосфор и сера, возможно, молибден. Либих-синергизм наблюдается с фосфором и медью.
Практический опыт показал, что такие элементы, как бор и железо могут проявлять как антагонистические, так и синергические взаимоотношения. А марганец может быть антагонистом азота. Однако пренебрегать этим элементом нельзя, ведь его физиологическая роль - участие в окислительно-восстановительных реакциях, которые критически необходимые при метаболизме азота. Такую же роль играет медь, молибден, цинк. Для белкового обмена важны бор, цинк, медь.
НАРУШЕНИЕ БАЛАНСА АЗОТА
При дефиците азота у картофеля и огурцов желтеют и засыхают нижние листья, растения отстают в росте, огурцы также формируют мелкие плоды, тонкие и твердые побеги. У томатов - формируются мелкие зеленовато-желтые листья, плоды ярко окрашиваются, твердеют, жилки с нижней стороны листа приобретают голубовато-красный оттенок. У лука замедляется рост листьев, они становятся уже и светлее, краснеют от вершины к корню. Листья свеклы становятся мелкие, удлиненные, появляется желтизна от жилок к периферии, задерживается появление новых листьев. У кукурузы начинается линейное пожелтение, замедляется рост побегов.
У плодовых деревьев дефицит проявляется на старых листьях в виде потери окраса (до оранжевого, реже - пурпурного). Снижается закладка почек. У кустарников задерживается образование поросли, снижается урожайность, бледнеют листья.
При переизбытке азота возможна азотная интоксикация. Растения теряют устойчивость к заболеваниям и фитострессам, наблюдается жирование и полегание.
Конечно, азот - не единственный важный элемент питания растений. «Разумное» питание возможно, если располагать знаниями обо всех необходимых растению «минералах». А значит, на страничках будущих номеров мы поговорим и о них.