Лекция 12 — Химическая растительная диагностика питания растений

Лекция 12 - Химическая растительная диагностика питания растений

Диагностический контроль обеспеченности растений питательными веществами на основе анализа растений

 Диагностирование обеспеченности сельскохозяй­ственных культур питательными веществами и отсюда — эф­фективность минеральных удобрений не могут исчерпываться только изучением запаса этих веществ в почве или постанов­кой полевых агрохимических опытов.

В последнее время в России за рубежом начинают все больше признавать необходимость диагностирования условий питания растений по их химическому составу. Разработка быстрых, достаточно точных и простых методов диагностики минерального питания — один из главных приемов повыше­ния эффективности удобрений. Растительная диагностика является новым перспектив­ным методом, уточняющим действительную потребность сель­скохозяйственных культур в удобрениях и дающим возмож­ность принять меры к улучшению питания растений в период вегетации.

Различают несколько методов химической диагностики:

1) метод листовой диагностики – в его основу положен химический анализ листьев после озоления сухих проб (разработан во Франции, Х.Лагатю, Л.Мом, 1926). При этом проводят определение общего (валового) содержания элементов питания в индикаторных органах;

б) метод тканевой диагностики – основан на анализе растительных вытяжек, особенно уксуснокислой (К.П. Магницкий, 1959). Она в свою очередь подразделяется на собственно тканевую, когда для анализа используется ткань листа и соковую, при которой отжимается клеточный сок растений. При этом проводят определение неорганических (минеральных), резервных соединений, доступных для растений. Оба эти способа равноценны и применяются в зависимости от того, какое растение используется. Не из всех растений можно получить сок.

в) экспресс-анализ на срезах или в капле сока растений.

Химическому анализу растений, будь то «листовая», «тканевая» или «соковая» диагностика в настоящее время уделяется много внимания, т.к. оптимальный уровень питания растений определяется величиной урожая, химическим составом листь­ев, целых растений и качеством урожая.

Одним из важнейших вопросов физиологии питания расте­ний является изучение их потребности в элементах питания по периодам роста с целью разработки рациональных прие­мов удобрения сельскохозяйственных культур. О потребности растений в питательных веществах можно судить по химическому составу как целого растения, так и листа-индикатора. Именно в листьях синтезируется в основном орга­ническое вещество урожая, поэтому анализ листьев дает наи­более точную информацию об обеспеченности растений пита­тельными веществами. К. А. Тимирязев отмечал, что в жизни листа отражается сущность растительной жизни, растение — это лист. Лист как объект анализа имеет следующие преимущества:

—это физиологически наиболее активный орган;

—изменения в химическом составе в процессе его онто­генеза почти те же, что и в целом растении;

—характеризует определенный физиологический возраст растений;

—взятие проб не причиняет серьезного вреда растению.

Поэтому по химическому составу листьев или сока череш­ков можно судить об обеспеченности элементами питания це­лых растений в период их роста и развития.

Многолетние исследования, проведенные на овощных культурах сотрудниками кафедры агрохимии ОмГАУ, свидетельствуют о том, что взятие того или иного органа растений для целей диагностики должно проводиться только с обязательным и строгим учетом места и времени отбора. Молодые органы растений (листья, черешки, ткани), находящиеся в фазе активного роста, боль­ше пригодны на роль индикатора, так как критерий достовер­ности при их анализе наивысший. Для картофеля, огурцов, помидоров такой фазой является начало цветения, для ка­пусты — начало завязывания кочана, для моркови и столовой свеклы — период утолщения корней. В это время в растениях мобилизуются внутренние запасы элементов питания, наблю­дается тесная взаимосвязь между концентрацией этих элемен­тов в листьях и почве и величиной конечного урожая (Ю. И. Ермохин, 1967, 1968, 1974). Однако чтобы обеспечить формирование наилучшего уро­жая, надо проводить химический анализ листьев или сока черешков в ранний период развития — фазу быстрого роста и накопления минеральных и органических веществ.

 Поэтому первую пробу (первый срок отбора образцов) у картофеля, помидоров, огурцов Ермохин Ю.И. предлагает отбирать в фазу 4—5-го настоящего листа, т. е. до образова­ния мелких зеленых бутонов; у ранней и поздней капусты — в фазу розетки (8—10 листьев); у столовой свеклы, лука, ре­диса и моркови — в фазу четырех настоящих листьев.

Второй срок взятия листьев для анализа приходится на период образования мелких зеленых бутонов у картофеля и огурцов, т. е. на самое начало бутонизации; на фазу 1—2-й кисти — у томатов; на начало завязывания кочана у ка­пусты и шести листьев — у моркови, лука, редиса и столовой свеклы.     

Третью пробу у картофеля и огурцов проводим в фазу цветения; у томатов — в фазу 4—5 кистей, у поздней капусты — через 10—12 дней после второй, у моркови, лука, редиса и столовой свеклы — в фазу 8 – 10 листьев.

Важным моментом при отборе растительных образцов является выбор органа, наиболее отражающего своим химическим составом условия питания. Исследованиями установлено, что еще молодые, но уже закончившие рост листья, более подходят для диагностики, чем быстро растущие или старые, сформировавшиеся на ранних этапах развития.

У картофеля, огурцов, томатов надо брать на анализ 4-5лист; у капусты — 3-4-й; у столовой свеклы, моркови, лука, редиса – 1-2-й физиологически функционирующий внешний лист. При этом взятие проб производится три-четыре раза в течение вегетации. Срок взятия проб не должен определяться календарем, он должен приурочиваться к названным физио­логическим фазам развития растений.

По данным ряда исследователей из-за суточных колебаний концентрации питательных веществ в листьях брать пробы необходимо в одно и то же время дня (от 9 до 12 ч). Такой сжатый срок для взятия растительных проб является одним из недостатков раститель­ной диагностики. Исследованиями сотрудников кафедры агрохимии ОмГАУ установлено, что химический со­став даже сока черешков листьев в течение дня колеблется незначительно и вполне укладывается в один и тот же класс обеспеченности. Валовое содержание азота, фосфо­ра и калия в листьях изменяется еще меньше.

Использование химического анализа растений для диагностики условий питания основано на том, что с увеличением дозы питательного вещества, вносимого под растение, концентрация его в тканях (соке) и урожай увеличиваются. Внесение удобрений в большем количестве, чем требуется для получения максимального урожая, обычно приводит к увеличению концентрации в растении. При этом обмен веществ может нарушиться и тогда урожай будет ниже, чем при оптимальной концентрации. Такую концентрацию в растении часто называют токсичной.

Кафедрой агрохимии ОмГАУ (ранее ОмСХИ) на протяжении более сорока лет проводились исследования по тематике почвенной и растительной диагностики. Были определены оптимальные уровни содержания элементов питания в почве, растениях, большое количество иных параметров.

В частности, определение в соке черешков листьев минеральных форм элементов питания и выявление количественной связи их с урожаем позволили установить оптимальный состав растений, характеризующий  количественную сторону питания овощей (табл. 1).

Таблица 1 – Оптимальные уровни содержания элементов питания в минеральной форме в соке черешков листьев, мг/100 мл

Фаза развитияN-NО3фосфоркалий
Картофель
Бутонизация и цветение1109,5325
Столовая свекла
4-6 листьев1207,5480
8 – 10 листьев1607,0450
10 – 12 листьев1306,0420
Томаты
1 – 2 кисти62,517,5375
4 – 6 кистей112,522,5375
Огурцы, кабачки
4 – 5 листьев1557,5450
Бутонизация1256,540
Цветение955,5400
Патиссоны
4 – 5 листьев1557,5450
Бутонизация1256,5400
Цветение955,5400
Тыква
Бутонизация, цветение1858550
Капуста
Образование розетки17511475
Завязывание кочана12511425
12 дней спустя1259375
Лук репчатый
3 – 4 листа12,08,0450
Морковь
4 – 5 листьев559400
Редька
3 – 4 листа2558,5400
8 – 10 листьев1707,3350
Репа
4 – 6 листьев608,75400

Прогнозирование потребности растений в элементах пи­тания в количественном и качественном отношении должно строиться на точных математических характеристиках физиолого-биохимических закономерностей. Сотрудниками кафедры агрохимии ОмГАУ разработаны коэффициенты суммарной оценки связи между дозами удобрений и химическим составом сока черешков листьев растений (коэффициент «b»). Он не является постоянной величиной, а зависит от биологии культуры, фазы ее роста и развития, применяемых удобрений (табл. 2).

Таблица 2 – Коэффициент b суммарной оценки связи между дозами удобрений и химическим составом сока черешков листьев растений

Фаза ростаb для азотаb для фосфораb для калия
                                                                     Картофель
Бутонизация0,810,0140,28
Цветение0,960,0260,38
Столовая свекла, морковь, репа, редька
4-6 и 6-8 листьев0,640,0160,80
8 – 10 листьев0,750,0190,48
10 – 12 листьев0,160,0120,48
Капуста
Образование розетки0,780,0201,68
Завязывания кочана0,490,0241,33
Огурцы, кабачки, тыква
Бутонизация0,440,0191,48
Цветение0,220,0190,91
Томаты
Образование 2 кисти0,230,0230,21
Образование 4–5 кистей0,340,0640,39
Лук репчатый
3 – 4 листа0,270,0570,30

Чем больше коэффициент, тем требуется меньшая доза удобрений для получения высокого урожая хорошего качества.

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что листовой, соковый или тканевый анализ имеет большие достоинства. Он отражает весь комплекс факторов роста и, в первую очередь, условия минерального питания. Поэтому метод растительной диагностики в сочетании с почвенной должен иметь решающее значение при оценке плодородия почвы и при расчете доз удобрений по овощные культуры в условиях орошения и защищенного грунта.

Расчет доз удобрений в подкормку на основе растительного анализа

Применение подкормок в открытом грунте часто становится необходимым вследствие неблагоприятных климатических условий, вымывания питательных веществ обильными осадками или чрезмерными поливами, а также когда требуется какое-либо исправление системы удобрений, примененной перед посевом или посадкой.

Планируя применение подкормки следует учитывать следующие моменты: 1)подкормка в условиях недостаточного увлажнения в большинстве случаев малоэффективна и положительный эффект дает только при орошении; 2)подкормка не может полностью заменить основное удобрение, т.к. туки вносят в верхний, быстро высыхающий почвенный слой, поверх основных корней. При этом удобрения часто не используются; 3)различные растения по-разному отзываются на подкормку. Даже в орошаемых условиях подкормка моркови, свеклы, лука, редиса не всегда эффективна. Хорошо отзываются на подкормки: огурец, томат, капуста, многолетние овощные и зеленные культуры.

Однако было бы неверным рекомендовать отказ от подкормок овощных культур. Правильно рассчитанные дозы подкормки способствовали получению прибавки урожая томатов – 26%, картофеля – 37%, столовой свеклы – 26%, тыквы – 23%, то есть в среднем на 1/3 урожая (данные кафедры агрохимии ОмГАУ). Первую подкормку овощных культур обычно проводят через 15 – 20 дней после посадки или 30 – 35 дней после посева, используя культиваторы- растениепитатели (при междурядной обработке). Вторую рекомендуют проводить в период интенсивного роста растений. Для овощных культур с коротким периодом вегетации (салат, шпинат и т.д.) применяют только одну подкормку, используя хорошо растворимые удобрения.

Разработаны нормативные показатели для внесения удобрений в рядки (табл. 3) и в подкормку (табл. 4,5).

Таблица 3 – Ориентировочные дозы внесения удобрений в рядки, кг/га д.в.

Таблица 3 – Ориентировочные дозы внесения удобрений в рядки при посеве или посадке, кг/га д.в.

КультураNР2О5К2О
Капуста ранняя102010
Капуста средняя и поздняя151515
Томат101210
Огурец1078
Свекла10108
Морковь10
Лук101010

Таблица 4 – Ориентировочные дозы внесения удобрений в первую подкормку, кг/га д.в.

КультураNР2О5К2О
Капуста ранняя2030
Капуста средняя и поздняя302030
Томат152015
Огурец202020
Свекла201530
Морковь151020
Лук201510

Таблица 5 – Ориентировочные дозы внесения удобрений во вторую подкормку, кг/га д.в.

КультураNР2О5К2О
Капуста ранняя
Капуста средняя и поздняя4060
Томат2030
Огурец1540
Свекла2060
Морковь
Лук2020

Однако средние дозы не учитывают действительной потребности растений в элементах питания. Кафедрой агрохимии ОмГАУ разработана комплексная система почвенно – растительной оперативной диагностики «ПРОД» ОмСХИ .Она основана на том, что наряду с применением удобрений в основное внесение по анализу почвы, проводят корректировку питания, рассчитывая дозы удобрений в подкормку с учетом химического состава растений. При этом учитывается, что фактический уровень содержания элементов в целом расте­нии или листьях и соке в тот или иной период роста характе­ризует запас физиологически доступных питательных веществ в почве. Оптимальные уровень и баланс элементов питания в листьях, соке или тканях в период вегетации овощей ука­зывают на достаточное минеральное питание (стандарт), ко­торое при наличии других благоприятных факторов обеспе­чивает формирование высокого урожая хорошего качества.

На основании установленных характеристик (Э0 и b), для целей корректировки питания в период роста и развития овощных культур и картофеля Ермохиным Ю.И. предложена формулы расчета доз (Д) удобрений в подкормку (кг/га):

Д = (Э0 – Эф)2 /b  х Э0

Э0, Эф  — оптимальное и фактическое содержание элементов питания в органе – индикаторе

«в» – количественная характеристика интенсивности действия элемента питания удобрения на химический состав растений, % или мг%

Пример: В соке черешков листьев поздней капусты в фазу розетки обнаружено (Эф): N-NО3  — 95, Р – 10 и К2О – 450 мг/100 мл сока.  Поставить диагноз питания и рассчитать потребную дозу элементов питания в подкормку.

Решение. По таблице 1  находим оптимальное содержание элементов питания в данную фазу, равное: N-NО3  — 175, Р – 11 и К – 475 мг/100г. Коэффициент «в» находим в таблице 2, он равен 0,78. Сопоставление данных (диагноз питания) показывает недостаток азота, который требуется внести в подкормку.

Д = (175 – 95)2 / 0,78 х 175 = 46,8 кг/га

Вносим мочевину в зависимости от содержания азота в почве – при низком его содержании – всю расчетную дозу (1 ц.); при среднем и высоком – 2/3 дозы или 30 кг/га д.в. Если бы капуста была ранняя – 1/3 расчетной дозы.

В случае «перекорма» растений азотом или фосфором на­рушается баланс питательных веществ и проявляется отно­сительный недостаток какого-либо элемента. Дозы удобрений в подкормку рассчитывают по следующей формуле:

Д = (Эф х Кп — Эф)2 / b х Эф х Кп

Азотно-калийные удобрения вносят гидроподкормщиками вместе с поливной водой либо сухими удобрениями культиваторами-растениепитателями. Суперфосфат плохо растворим в воде, поэтому фосфорные удобрения с поливом обычно не применяют, а только сухими удобрениями. Растворять удобрения в оросительном канале нецелесообразно, так как в этом случае крайне нецелесообразно используются удобрения (на 10-15%), засоряются и засоляются водоемы, создается пестрота посевов на полях.

Помимо корневых, применяют некорневые подкормки. Особенно большое значение они имеют в плодоводстве и при подкормке микроэлементами. Особенностью некорневых подкормок является то, что питательные элементы, попадая на листья, быстро включаются в обмен веществ растений. Удобрения, не соприкасаясь с почвой, не поглощаются ею, а остаются в форме легкодоступных для растений соединений. Работами ряда авторов установлено, что подкормка через листья имеет преимущество перед корневой подкормкой при пониженных температурах при выращивании теплолюбивых культур (томатов, перца, фасоли). При выращивании на фоне пониженных температур более холодостойкой капусты, преимущества некорневой подкормки перед корневой не обнаружено. Большую роль некорневая подкормка играет в оптимизации минерального питания плодовых культур. Это относится прежде всего к подкормке мочевиной и микроэлементами.

Недостаточная обеспеченность плодовых культур микроэлементами , наблюдаемая в садах, возникает вследствие нарушения сбалансированности питания макроэлементами или связывания в корнеобитаемом  слое микроэлементов в малодоступные для растений формы. Некорневая подкормка в этом случае часто служит единственным средством устранения дефицита микроэлементов. Особо важное значение имеют подкормки овощных культур в условиях защищенного грунта и гидропоники.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: