Органические и минеральные удобрения оказывают огромное влияние на почву. По сути, такая агротехническая функция как удобрение почвы является более интенсивно выраженной имитацией сложных природных процессов, происходящих в экосистеме на протяжении длительных периодов.
Человек меняет естественные принципы взаимодействия растений, животных и почвы, адаптируя технологии к максимально эффективным результатам при выращивании сельскохозяйственных культур.
Влияние удобрений на почву может быть различным — как положительным, так и отрицательным. Для того чтобы не нанести вред почве, растениям и полезным микроорганизмам, нужно соблюдать агротехнические и экологические нормы, разработанные для различных сельскохозяйственных видов удобрений.
Наиболее полезными для грунта являются натуральные удобрения. В первую очередь, это пресноводный ил. Можно вносить его в чистом виде или разбавлять компостом, либо смешивать с иными видами удобрений.
Ацидофильные растительные культуры предпочитают кислую почву. Каким образом можно изменить pH почвы в кислую сторону? Для этой цели хорошо подходит такой вид натурального удобрения как хвоя. Внесение хвои в землю может дать хороший эффект для ацидофильных растений, но отрицательно отразится на других видах, для произрастания которых требуется нейтральная или щелочная среда почвы.Многие фруктовые деревья (в первую очередь яблони и груши) в период созревания нуждаются в железе. Таким образом, обработка фруктовых деревьев железным купоросом будет способствовать обеспечению их железом, что благоприятно отразится на урожайности, размерах и яркой окраске плодов.
Азотные удобрения следует вносить в почву с осторожностью. Дело в том, что в результате накопления нитратных солей (нитратов) в почве, многие сельскохозяйственные культуры аккумулируют в себе нитраты и становятся ядовитыми для человека и животных. Особенно актуально это для бахчевых культур.
Применение йодистых удобрений для подкормки вне корневой системы дает хороший эффект на овощных культурах и плодово-ягодных растениях (прибавляет до 40% урожайности).
Некоторые растения предпочитают щелочную почву. Кроме того, нередко возникает ситуация, когда происходит значительное загрязнение растений и почвы выхлопами автомобилей и другими отходами промышленного производства.
Это приводит к накоплению в почве тяжелых металлов, что с высокой степенью вероятности приводит к заболеваниям человека и животных. Для нейтрализации тяжелых металлов и изменении pHпочвы к щелочному можно применять известь или золу. Щелочь связывает тяжелые металлы, превращая их в соли.
Существуют и другие виды удобрений, позволяющие менять структуру, кислотность, плодородность, соленость и прочие показатели почвы. Главное — чтобы при использовании удобрений не нарушались агротехнические и экологические нормы.
Если вы ознакомились с теми статьями, которые я выложил в предыдущих постах, вам теперь понятно, как работает симбиоз червей, растений и микрофлоры почвы.
Итак, подведем итоги.
Растения своими плодами и своим перегноем (листья,стебли, корни и прочее) привлекает микрофлору почвы себе к корням. Само растение не может напрямую брать все необходимые вещества из почвы. Они приглашают бактерии и грибки, которые с помощью своих ферментов переваривают всю органику, делая так называемый бульон, который они "кушают" сами и который "кушают" растения. Затем часть бактерий, которые сильно размножаются в процессе питания, поедаются земляными червями. Переваривая бактерий и остатки бульона, черви "производят" собственно гумус. А гумус - это хранилище целого комплекса веществ, которые делают почву плодородной. Гумус как бы аккумулирует эти вещества, не давая их вымыть из почвы водой и прочими природными факторами и привести к деградации почвы и ее эрозии.
Таким образом,становится понятно, что если каким-то образом повлиять на процесс создания гумуса, на процесс питания растений, на этот уникальный симбиоз микрофлоры,червей и растений, можно нарушить процесс выработки гумуса и процесс нормального питания растений.
Именно этим и занимается современное традиционное сельское хозяйство. Оно вносит в землю тонны химикатов, нарушая гармоничный баланс микрофлоры.
Теперь понятно, что плодородность почвы зависит от здоровья микрофлоры почвы.
Но гербициды и пестициды убивают эту микрофлору. Убивают полностью. Доказательством тому, наш знакомый фермер - он говорит, что там, где он не кладет минеральных удобрений, там у него вообще картофель не растет - кустики вырастают в высоту до 10 см и все, клубни вообще не хотят завязываться. И он считает, что выход один - класть больше минеральных удобрений. И с каждым годом все больше и больше....
Растения на минеральных удобрениях - это наркоманы. Эти растения "сидят на допинге", на наркотиках. Все бы хорошо, но только растения не могут напрямую переваривать эти удобрения, им все-равно необходима микрофлора. Но эта микрофлора с каждым годом все сильнее и сильнее уничтожается химикатами и самими же минеральными удобрениями. Вот цитата с сайта об огородничестве: "
минеральные удобрения изменяют качественный состав микроорганизмов почвы, разрушают молекулы гуминовых кислот, нарушается или исчезает вовсе плодородие, поскольку нарушается структура почвы, часто, казавшиеся похожими на безжизненную пыль, почвы просто выводятся из использования"(
http://www.7dach.ru/VeraTyukaeva/unikalnye-guminovye-kisloty-21195.html
)
А вот вам еще статья про влияние минеральных удобрений на почву и человека:(по материалам с сайта http://sadisibiri.ru/mineralnie-udobrebiya-vred-polza.html)
Минеральные удобрения: польза и вред
Да, урожай от них растёт,
Но губится природа.
Нитратов кушает народ
Всё больше год от года.
Мировое производство минеральных удобрений стремительно растёт. Каждое десятилетие оно увеличивается примерно в 2 раза. Урожайность культур от их применения, конечно, растёт, но у этой проблемы много негативных сторон, и это беспокоит очень многих людей. Не зря в некоторых странах Запада правительство поддерживает овощеводов, выращивающих продукцию без применения минеральных удобрений – экологически чистую.
МИГРАЦИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ПОЧВЫ
Доказано, что из внесённого в почву азота растения усваивают около 40%, остальной азот вымывается из почвы дождём и улетучивается в виде газа. В меньшей степени, но вымывается из почвы и фосфор. Накопление азота и фосфора в грунтовых водах ведёт к загрязнению водоёмов, они быстро стареют и превращаются в болота, т.к. повышенное содержание удобрений в воде влечет за собой быстрый рост растительности. Отмирающий планктон и водоросли осаждаются на дно водоёмов, это ведёт к выделению метана, сероводорода и к сокращению запасов растворимого в воде кислорода, что является причиной замора рыбы. Сокращается и видовой состав ценных рыб. Рыба не стала вырастать до нормальных размеров, она раньше начала стареть, раньше погибать. Планктон в водоёмах накапливает нитраты, рыбы им питаются, и употребление в пищу таких рыб может привести к заболеваниям желудка. А накопление азота в атмосфере ведет к выпадению кислых дождей, подкисляющих почву и воду, разрушающих строительные материалы, окисляющих металлы. От всего этого страдают леса и обитающие в них животные и птицы, а в водоемах гибнут рыбы, моллюски. Есть сообщение, что на некоторых плантациях, где добывают мидии (это съедобные моллюски, они раньше очень ценились), они стали несъедобными, больше того, случались случаи отравления ими.
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Наблюдения показывают, что содержание гумуса в почвах постоянно уменьшается. Плодородные почвы, черноземы в начале века содержали до 8% гумуса. Сейчас таких почв почти не осталось. Подзолистые и дерновo-подзолистые почвы содержат 0,5-3% гумуса, серые лесные – 2-6%, луговые чернозёмы – больше 6%. Гумус служит хранилищем основных элементов питания растений, это коллоидное вещество, частички которого удерживают на своей поверхности элементы питания в доступной для растений форме. Образуется гумус при разложении микроорганизмами остатков растительного происхождения. Гумус не заменить никакими минеральными удобрениями, напротив, они ведут к активной минерализации гумуса, структура почвы ухудшается, из коллоидных комочков, удерживающих воду, воздух, питательные элементы, почва превращается в пылеобразное вещество. Из естественной почва превращается в искусственную. Минеральные удобрения провоцируют вымывание из почвы кальция, магния, цинка, меди, марганца и т.д., это влияет на процессы фотосинтеза, снижает устойчивость растений к заболеваниям. Применение минеральных удобрений ведёт к уплотнению почвы, снижению её пористости, к уменьшению доли зернистых агрегатов. Кроме того, подкисление почвы, неизбежно происходящее при внесении минеральных удобрений, требует всё большего внесения извести. В 1986 году в нашей стране было внесено в почву 45,5 млн. т извести, однако это не компенсировало потери кальция и магния.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ТОКСИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Сырьё, используемое для производства минеральных удобрений, содержит стронций, уран, цинк, свинец, кадмий и пр., извлечь которые технологически сложно. Как примеси эти элементы входят в суперфосфаты, в калийные удобрения. Наиболее опасны тяжёлые металлы: ртуть, свинец, кадмий. Последний разрушает эритроциты в крови, нарушает работу почек, кишечника, размягчает ткани. Здоровый человек весом 70 кг без вреда здоровью может получать с пищей за неделю до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути. Однако на сильно удобренных почвах растения могут накопить и большие концентрации этих металлов. Например, в молоке коров может быть до 17-30 мг кадмия в 1 литре. Присутствие в фосфорных удобрениях урана, радия, тория увеличивает уровень внутреннего облучения человека и животных при попадании растительной пищи в их организм. В состав суперфосфата входит также фтор в количестве 1-5%, и его концентрация может достигать 77,5 мг/кг, вызывая различные болезни.
МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ЖИВОЙ МИР ПОЧВЫ
Применение минеральных удобрений вызывает изменение видового состава микроорганизмов почвы. Сильно увеличивается численность бактерий, способных усваивать минеральные формы азота, но уменьшается число симбионтных микрогрибов в ризосфере растений (ризосфера - это 2-3-милиметровая область почвы, прилегающая к корневой системе). Уменьшается также число азотфиксирующих бактерий в почве - в них как бы отпадает необходимость. В результате этого корневая система растений уменьшает выделение органических соединений, а их объем составлял около половины массы надземной части, и фотосинтез растений снижается. Активизируются токсинообразующие микрогрибы, численность которых в естественных условиях контролируется полезными микроорганизмами. Внесение извести не спасает положение, а приводит иногда к увеличению заражённости почвы возбудителями корневой гнили.
Минеральные удобрения вызывают сильную депрессию почвенных животных: ногохвосток, круглых червей и фитофагов (они питаются растениями), а также снижение ферментативной активности почвы. А она формируется деятельностью всех почвенных растений и живых существ почвы, при этом ферменты попадают в почву в результате их выделения живыми организмами, отмирающими микроорганизмами, Установлено, что применение минеральных удобрений снижает активность почвенных ферментов более чем в два раза.
ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА
В организме человека нитраты, поступающие в пищу, всасываются в пищеварительный тракт, попадают в кровь, а с ней - в ткани. Около 65% нитратов превращаются в нитриты уже в полости рта. Нитриты окисляют гемоглобин до метагемоглобина, имеющую темную коричневую окраску; он не способен переносить кислород. Норма метагемоглобина в организме - 2%, а большее его количество вызывает различные заболевания. При 40% метагемоглобина в крови человек может умереть. У детей ферментативная система слабо развита, и поэтому нитраты для них более опасны. Нитраты и нитриты в организме превращаются в нитрозосоединения, являющиеся канцерогенами. В опытах на 22 видах животных было доказано, что эти нитрозосоединения обуславливают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Нитрозоамины, обладая гепатотоксическими свойствами, вызывают также заболевание печени, в частности гепатит. Нитриты ведут к хронической интоксикации организма, ослабляют иммунную систему, снижают умственную и физическую работоспособность, проявляют мутагенные и эмбринотоксические свойства.
Для овощей установлены предельные нормы содержания нитратов в мг/кг. Эти нормы постоянно корректируются в сторону увеличения. Уровень предельно допустимой концентрации нитратов, принятый сейчас в России, и оптимальная кислотность почвы для некоторых овощей даны в таблице (см. ниже).
Реальное содержание нитратов в овощах, как правило, превышает норму. Максимальная суточная доза нитратов, не оказывающая отрицательного влияния на организм человека, - 200-220 мг на 1 кг массы тела. Как правило, реально в организм поступают 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела. Повышая урожайность культур, минеральные удобрения влияют на их качество. В растениях уменьшается содержание углеводов и увеличивается количество сырого протеина. В картофеле уменьшается содержание крахмала, а в зерновых культурах изменяется аминокислотный состав, т.е. питательность белка снижается.
Применение минеральных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур влияет также на хранение продуктов. Снижение сахара и сухого вещества в свекле и других овощах ведёт к ухудшению их лёжкости при хранении. У картофеля сильнее темнеет мякоть, при консервировании овощей нитраты вызывают коррозию металла банок. Известно, что нитратов больше в жилках листьев у салатов, шпинатов, в сердцевине моркови сосредотачивается до 90% нитратов, в верхней части свеклы - до 65%, их количество увеличивается при хранении сока и овощей при высокой температуре. Овощи с грядки лучше убирать зрелыми и во второй половине дня - тогда в них меньше нитратов. Откуда берутся нитраты, и когда эта проблема возникла? Нитраты в продуктах были всегда, просто их количество в последнее время растёт. Растение питается, берет из почвы азот, азот накапливается в тканях растения, это явление нормальное. Другое дело, когда этого азота в тканях имеется избыточное количество. Нитраты сами по себе не опасны. Часть из них выводится из организма, другая часть преобразуется в безвредное и даже полезные соединения. А избыточная часть нитратов превращается в соли азотистой кислоты - это и есть нитриты. Они и лишают красные кровяные тельца возможности питать кислородом клетки нашего организма. В результате нарушается обмен веществ, страдает ЦНС - центральная нервная система, снижается противодействие организма болезням. Среди овощей чемпион по накоплению нитратов - свекла. Меньше их в капусте, петрушке, луке.
Внесение минеральных удобрений оказывает значительное влияние на популяции вредных организмов, которые в неподвижном
(пропагулы фитопатогенов, семена сорняков) или малоподвижном
(нематоды, личинки фитофагов) состоянии
длительное время выживают, сохраняются или обитают в почве. Особенно широко в почвах представлены возбудители обыкновенных корневых гнилей (В. sorokiniana,
виды p. Fusarium
). Название вызываемых ими заболеваний - "обыкновенные" гнили - подчеркивает широту ареалов на сотнях растений-хозяев. Кроме того, они относятся к разным экологическим группам почвенных фитопатогенов: В. sorokiniana
- к временным обитателям почвы, а виды рода Fusarium
- к постоянным. Это делает их удобными объектами для выяснения закономерностей, характерных для группы почвенных, или корневых, инфекций в целом.
Под влиянием минеральных удобрений агрохимические свойства пахотных почв существенно меняются по сравнению с их аналогами на целинных и залежных участках. Это оказывает большое влияние на выживаемость, жизнеспособность, а следовательно, и численность фитопатогенов в почве. Покажем это на примере В. sorokiniana
(табл. 39).
Приведенные данные свидетельствуют, что воздействие агрохимических свойств почвы на плотность популяции В. sorokiniana является более значительным в агроэкосистемах зерновых культур, чем в естественных экосистемах (целинные почвы): индекс детерминации, свидетельствующий о доле влияния рассматриваемых факторов, составляет соответственно 58 и 38 %. Чрезвычайно важно, что самыми значимыми экологическими факторами, изменяющими плотность популяции возбудителя в почве, являются в агроэкосистемах - азот (NO3) и калий (K2O), а в естественных экосистемах - гумус. В агроэкосистемах возростает зависимость плотности популяции гриба от pH почвы, а также содержания подвижных форм фосфора (P2O5).
Рассмотрим более подробно влияние отдельных видов минеральных удобрений на жизненный цикл почвенных вредных организмов.
Азотные удобрения.
Азот относится к основным элементам, необходимым для жизнедеятельности как растений-хозяев, так и вредных организмов. Он входит в состав четырех элементов (Н, О, N, С), из которых на 99 % состоят ткани всех живых организмов. Азот как седьмой элемент таблицы Менделеева, имеющий во втором ряду 5 электронов, может достраивать их до 8 или терять, замещаясь кислородом. Благодаря этому образуются устойчивые связи с другими макро- и микроэлементами.
Азот является составной частью белков, из которых создаются все их основные структуры и которые обусловливают активность генов, включая систему растения-хозяева - вредные организмы. Азот входит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой РНК и дезоксирибонуклеиновой ДНК), обусловливающих хранение и передачу наследственной информации об эволюционно-экологических взаимоотношениях вообще и между растениями и вредными организмами в экосистемах, в частности. Поэтому внесение азотных удобрений служит мощным фактором как стабилизации фитосанитарного состояния агроэкосистем, так и его дестабилизации. Это положение получило подтверждение при массовой химизации сельского хозяйства.
Растения, обеспеченные азотным питанием, отличаются лучшим развитием надземной массы, кустистостью, площадью листовой по-верности, содержанием хлорофилла в листьях, белковостью зерна и содержанием в нем клейковины.
Главными источниками питания азотом как растений так и вредных организмов являются соли азотной кислоты и соли аммония.
Под влиянием азота изменяется главная жизненная функция вредных организмов - интенсивность размножения, а следовательно и роль возделываемых растений в агроэкосистемах как источников воспроизводства вредных организмов. Возбудители корневых гнилей временно увеличивают свою популяцию в отсутствии растений-хозяев, используя минеральный азот, вносимый в виде удобрений, для непосредственного потребления (рис. 18).
В отличие от минерального азота, действие органики на возбудителей болезней происходит через микробное разложение органического вещества. Поэтому увеличение органического азота в почве коррелирует с ростом популяции почвенной микрофлоры, среди которой существенную долю составляют антагонисты. Обнаружена высокая зависимость численности популяции гельминтоспориозной гнили в агроэкосистемах от содержания минерального азота, а в естественных, где преобладает органический азот - от содержания гумуса. Тем самым условия азотного питания растений-хозяев и возбудителей корневых гнилей в агро- и естественных экосистемах различаются: они более благоприятны в агроэкосистемах при обилии азота в минеральной форме, и менее - в естественных экосистемах, где минеральный азот присутствует в меньшем количестве. Связь численности популяции В. sorokiniana с азотом в естественных экосистемах тоже проявляется, но количественно менее выражена: доля влияния на популяцию составляет в почвах естественных экосистем Западной Сибири 45 % против 90 % в агроэкосистемах. Наоборот, доля влияния органического азота более весома в естественных экосистемах - соответственно 70 % против 20 %. Внесение азотных удобрений на черноземах значительнее стимулирует размножение В. sorokiniana в сравнении с фосфорным, фосфорно-калийным и полным удобрениями (см. рис. 18). Однако эффект стимуляции резко различается в зависимости от форм азотных удобрений, усваиваемых растениями: он был максимальным при внесении нитрата магния, натриевой селитры и минимальным - при использовании сульфата аммония.
По данным И. И. Черняевой, Г. С. Муромцева, Л. Н. Коробовой, В. А. Чулкиной и др., сульфат аммония на нейтральных и слабощелочных почвах достаточно эффективно подавляет прорастание пропагул фитопатогенов и снижает плотность популяций таких широко распространенных фитопатогенов как виды родов Fusarium, Helminthosporium, Ophiobolus и утрачивает это качество при совместном внесении с известью. Механизм подавления объясняется поглощением иона аммония корнями растений и выделением в ризосферу корней иона водорода. В результате этого в ризосфере растений повышается кислотность почвенного раствора. Прорастание спор фитопатогенов подавляется. Кроме того, аммоний - как менее подвижный элемент - обладает пролонгированным действием. Он поглощается почвенными коллоидами и постепенно высвобождается в почвенный раствор.
Аммонификация осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, грибами) , среди которых выявлены активные антагонисты возбудителей корневых гнилей. Корреляционный анализ показывает, что между численностью В. sorokiniana в почвах и численностью аммонификаторов на черноземных почвах Западной Сибири существует обратная тесная зависимость: r = -0,839/-0,936.
Содержание азота в почве оказывает влияние на выживаемость фитопатогенов на(в) инфицированных растительных остатках. Так, выживаемость Ophiobolus graminis и Fusarium roseum была выше на соломе в почвах, богатых азотом, в то время как для В. sorokiniana , наоборот, - в почвах с низким его содержанием. При усилении минерализации растительных остатков под влиянием азотно-фосфорных удобрений происходит активное вытеснение В. sorokiniana: популяция возбудителя гнили на растительных остатках при внесение NP в 12 раз меньше, чем на растительных остатках без внесения удобрений.
Внесение азотных удобрений усиливает рост вегетативных органов растений, накопление в них небелкового азота (аминокислот), доступного для патогенов; растет обводненность тканей, уменьшается толщина кутикулы, клетки увеличиваются в объеме, оболочка их становится тоньше. Это облегчает проникновение возбудителей в ткани растений-хозяев, усиливает их восприимчивость к болезням. Чрезмерно высокие нормы внесений азотных удобрений вызывают дисбаланс в питании растений азотом и повышенное развитие болезней.
Е. П. Дурынина и Л. Л. Великанов отмечают, что высокая степень поражения растений при внесении азотных удобрений связана со значительным накоплением небелкового азота. Другие авторы связывают это явление с изменением количественного соотношения аминокислот при патогенезе болезней. Более сильное поражение ячменя В. sorokiniana отмечено в случае высокого содержания глутамина, треонина, валина и фенилаланина. Напротив, при высоком содержании аспарагина, пролина и аланина поражение было незначительным. Содержание серина и изолейцина повышается в растениях, выросших на нитратной форме азота, а глицина и цистеина - на аммонийной.
Установлено, что вертициллезная инфекция усиливается, когда в корневой зоне преобладает нитратный азот и, наоборот, ослабляется при замене его на аммонийную форму. Внесение под хлопчатник высоких доз азота (более 200 кг/га) в виде аммиачной воды, сжиженного аммиака, сульфата аммония, аммофоса, мочевины, цианамида кальция приводит к более значительному повышению урожая и существенному подавлению вертициллезной инфекции, чем при внесении аммиачной и чилийской селитры. Различия в действии нитратных и аммонийных форм азотных удобрений вызваны их различным влиянием на биологическую активность почвы. Соотношение С: N и отрицательное действие нитратов ослабевают на фоне внесения органических добавок.
Внесение азотных удобрений в аммонийный форме снижает процесс размножения овсяной цистообразующей нематоды и повышает физиологическую устойчивость к ней растений. Так, внесение сульфата аммония снижает численность нематоды на 78 %, а урожайность зерна увеличивается на 35,6 %. В то же время применение нитратных форм азотных удобрений, наоборот, способствует увеличению популяции овсяной нематоды в почве.
Азот лежит в основе всех ростовых процессов в растении. В связи с этим поражаемость растений болезнями и вредителями слабее при оптимальном питании растений. При повышении развития болезней на азотном фоне питания катастрофического снижения урожайности не происходит. Ho сохранность продукции при хранении значительно снижается. Благодаря интенсивности ростовых процессов соотношение между пораженной и здоровой тканью органов при внесении азотных удобрений изменяется в сторону здоровой. Так, при поражении зерновых культур корневыми гнилями на азотном фоне питания одновременно происходит рост вторичной корневой системы, в то время как при дефиците азота рост вторичных корней подавляется.
Таким образом, потребности растений и вредных организмов в азоте как элементе питания совпадают. Это приводит как к росту урожайности при внесении азотных удобрений, так и к размножению вредных организмов. Более того, в агроэкосистемах преобладают минеральные формы азота, особенно нитратная, которые непосредственно потребляются вредными организмами. В отличие от агроэкосистем, в естественных экосистемах преобладает органическая форма азота, потребляемая вредными организмами только при разложении органических остатков микрофлорой. Среди неё много антагонистов, подавляющих всех возбудителей корневых гнилей, но особенно специализированных, как В. sorokiniana. Это ограничивает размножение возбудителей корневых гнилей в естественных экосистемах, где их численность постоянно поддерживается на уровне ниже ПВ.
Дробные внесения азотных удобрений в сочетании с фосфорными, замена нитратной формы на аммонийную, стимулируют общую биологическую и антагонистическую активность почв, служат реальными предпосылками стабилизации и снижения численности вредных организмов в агроэкосистемах. К этому добавляется положительное действие азотных удобрений на повышение выносливости (адаптивности) к вредным организмам - энергично растущие растения обладают повышенными компенсаторными способностями в ответ на поражение и повреждения, наносимые им возбудителями болезней и вредителями.
Фосфорные удобрения.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, макроэргических соединений (АТФ), участвуя в синтезе белков, жиров, углеводов, аминокислот. Он принимает участие в фотосинтезе, дыхании, регуляции проницаемости мембран клеток, в образовании и переносе энергии, необходимой для жизнедеятельности растений и животных. Основная роль в энергетических процессах клеток, тканей и органов живых организмов принадлежит АТФ (аденозинтрифосфорной кислоте). Без АТФ не могут проходить ни процессы биосинтеза, ни распада метаболитов в клетках. Роль фосфора в биологическом переносе энергии уникальна: устойчивость АТФ в средах, где идет биосинтез, больше устойчивости других соединений. Это связано с тем, что богатая энергией связь защищена отрицательным зарядом фосфорила, отталкивающим молекулы воды и ионы ОН-. В противном случае АТФ легко подвергалась бы гидролизу и распаду.
При обеспечении растений фосфорным питанием в них усиливаются процессы синтеза, активизируется рост корней, ускоряется созревание сельскохозяйственных культур, возрастает засухоустойчивость, улучшается развитие генеративных органов.
Главным источником фосфора для растений в агроэкосистемах являются фосфорные удобрения. Растения поглощают фосфор в начальные фазы роста и очень чувствительны к его недостатку в этот период.
Внесение фосфорных удобрений оказывает значительное влияние на развитие корневых гнилей. Этот эффект достигается даже при внесении удобрений в небольших дозах, в рядки при посеве. Положительное действие фосфорных удобрений объясняется тем, что фосфор способствует усиленному росту корневой системы, утолщению механических тканей, а главное, определяет поглотительную (мета-болитическую) активность корневой системы.
Корневая система пространственно и функционально обеспечивает поглощение, транспорт и метаболизм фосфора. Причем значение корневой системы для поглощения фосфора неизмеримо выше, чем азота. В отличие от нитратов, анионы фосфора поглощаются почвой и остаются в нерастворенной форме. Растение может получить их только благодаря корням, непосредственно вступающим в контакт с анионами в толще почвы. Благодаря правильному фосфорному питанию снижается предрасположенность к возбудителям болезней со стороны корневой системы, особенно вторичной. Последнее совпадает с повышенной физиологической активностью вторичных корней в снабжении растения фосфором. Каждая единица объема вторичных корней получала (в опыте с мечеными атомами) в два раза больше фосфора в сравнении с зародышевыми корнями.
Внесение фосфорного удобрения замедляло развития обыкновенной корневой гнили во всех изученных зонах Сибири даже тогда, когда в “первом минимуме” в почве находится азот (северная лесостепь). Положительное действие фосфора сказывалось и при основном и при рядковом внесении в небольшой (Р15) дозе. Рядковое удобрение более целесообразно при ограниченном количестве удобрений.
Эффективность фосфорных удобрений для вегетативных органов растений различается: оздоровление подземных, особенно вторичных корней проявлялось во всех зонах, а надземных - только в увлажненных и умеренно увлажненных (подтайга, северная лесостепь). В пределах одной зоны эффект оздоровления от фосфорного удобрения на подземных органах был в 1,5-2,0 раза выше, чем на надземных. На почвозащитных фонах обработки в степной зоне особенно эффективны в оздоровлении почвы и вегетативных органов растений яровой пшеницы азотно-фосфорные удобрения в расчетной норме. Усиление ростовых процессов под влиянием минеральных удобрений приводило к повышению выносливости растений к обыкновенной корневой гнили. При этом ведущая роль принадлежала тому макроэлементу, содержание которого в почве минимально: в горно-степной зоне - фосфору, в северной лесостепи - азоту. В горно-степной зоне, например, выявлена корреляция между уровнем развития корневых гнилей (%) по годам и величиной урожайности зерна (ц/га):
Корреляция имеет обратный характер: чем слабее развитие корневых гнилей, тем выше урожайность зерна, и наоборот.
Аналогичные результаты получены в южной лесостепи Западной Сибири, где обеспеченность почвы подвижными формами P2O5 была средней. Недобор зерна от обыкновенной корневой гнили самым высоким оказался в аарианте без применения удобрений. Так, в среднем за 3 года он составил по ячменю сорта Омский 13709 32,9 % против 15,6-17,6 в случае внесения фосфорного, фосфорно-азотного и полного минерального удобрений, или почти в 2 раза выше. Внесение азотного удобрения, даже если азот находился в почве в “первом минимуме”, сказывалось главным образом на повышении выносливости растений к болезни. В результате этого, в отличие от фосфорного фона, корреляция между развитием болезни и урожайностью зерна по азоту статистически не доказана.
Многолетние исследования, проведенные на Ротамстедской опытной станции (Англия), свидетельствуют о том, что биологическая эффективность фосфорных удобрений против корневых гнилей (возбудитель Ophiobolus graminis ) зависит от плодородия почв и предшественников, изменяясь от 58 % до 6-и кратного положительного эффекта. Максимальная эффективность достигалась при комплексном применении фосфорных удобрений с азотными.
По данным исследований, проведенных на каштановых почвах Республики Алтай, существенное снижение популяции В. sorokiniana в почве достигается там, где фосфор содержится в почве а первом минимуме (см. рис. 18). Добавление а этих условиях азотных удобрений в норме N45 и даже калийных в норме К45 фитосанитарное состояние почв практически не улучшает. Биологическая эффективность фосфорного удобрения в дозе Р45 составила 35,5 %, а полного удобрения - 41,4% по сравнению с фоном, без применения удобрений. При этом существенно возрастает количество конидий с признаками деградации (разложения).
Повышение устойчивости растений под влиянием фосфорного удобрения ограничивает вредоносность проволочников, нематод, сокращая критический период в результате интенсификации ростовых процессов на начальных фазах.
Внесение фосфорно-калийных удобрений оказывает прямое токсическое действие на фитофагов. Так, при внесении фосфорно-калийных удобрений снижается численность проволочников в 4-5 раз, а при добавлении к ним азотных удобрений - в 6-7 раз по сравнению с их исходной численностью, и в 3-5 раз по сравнению с контрольными данными без применения удобрений. Особенно резко снижается популяция посевного щелкуна. Действие минеральных удобрений на снижение численности проволочников объясняется тем, что покровы вредителей обладают избирательной проницаемостью к солям, содержащимся в минеральных удобрениях. Быстрее других проникают и наиболее токсичны для проволочников катионы аммония (NH4+), затем катионы калия и натрия. Наименее токсичны катионы кальция. Анионы солей удобрений можно расположить в следующем убывающем порядке по их токсическому действию на проволочников: Cl-, N-NO3-, PO4-.
Токсическое действие минеральных удобрений на проволочников изменяется в зависимости от гумусности почв, их механического состава и величины pH. Чем меньше органического вещества содержится в почве, ниже pH и легче механический состав почвы, тем выше токсическое действие минеральных, в том числе фосфорных удобрений на насекомых.
Калийные удобрения.
Находясь в клеточном соке, калий сохраняет легкую подвижность, удерживаясь митохондриями в протоплазме растений днем и частично выделяется через корневую систему ночью, а днем вновь поглощается. Дожди вымывают калий, особенно из старых листьев.
Калий способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинок листьев в другие органы, синтез и накопление витаминов (тиамина, рибофлавина и др.). Под влиянием калия растения приобретают способность удерживать воду и легче переносить кратковременную засуху. У растений утолщается клеточная оболочка, повышается прочность механических тканей. Эти процессы способствуют повышению физиологической устойчивости растений к вредным организмам и неблагоприятным абиотическим факторам внешней среды.
По данным Международного института калийных удобрений (750 полевых экспериментов) калий снижал поражаемость растений грибными болезнями в 526 случаях (71,1 %), был неэффективным в 80 (10,8%) и увеличивал поражаемость в 134 (18,1 %) случаях. Он особенно эффективен в оздоровлении растений в увлажненных прохладных условиях даже при высоком содержании его в почве. В пределах Западно-Сибирской низменности калий стабильно производил положительный эффект оздоровления почв в зонах подтайги (табл. 40).
Внесение калийных удобрений даже при высоком содержании калия в почвах всех трех зон существенно снижало заселенность почв В. sorokiniana. Биологическая эффективность калия составляла 30-58 % против 29-47 % фосфорного и при неустойчивой эффективности азотного удобрения: в подтайге и северной лесостепи положительна (18-21 %), в горно-степной зоне - отрицательна (- 64 %).
Общая микробиологическая активность почвы и концентрация в ней K2O оказывают решающее воздействие на выживаемость Rhizoctonia solani. Калий способен повышать приток углеводов в корневую систему растений. Поэтому наиболее активно формирование микоризы пшеницы идет при внесении калийных удобрений. Микоризообразование снижается при внесении азота из-за расхода углеводов на синтез азотсодержащих органических соединений. Влияние фосфорного удобрения было в этом случае несущественным.
Кроме влияния на интенсивность размножения возбудителей и выживаемость их в почве, минеральные удобрения воздействуют на физиологическую устойчивость растений к инфекции. При этом калийные удобрения усиливают в растениях процессы, задерживающие распад органических веществ, повышают активность каталазы и пероксидазы, снижают интенсивность дыхания и потери сухих веществ.
Микроэлементы.
Микроэлементы составляют обширную группу катионов и анионов, которые оказывают многогранное воздействие на интенсивность и характер спороношения возбудителей болезней, а также устойчивость к ним растений-хозяев. Важнейшей особенностью действия микроэлементов является их относительно малые дозы, необходимые для ослабления вредоносности многих заболеваний.
С целью снижения вредоносности болезней рекомендуется применять следующие микроэлементы:
- гельминтоспориоз зерновых культур - марганец;
- вертициллез хлопчатника - бор, медь;
- корневая гниль хлопчатника - марганец;
- фузариозное увядание хлопчатника - цинк;
- корнеед свеклы - железо, цинк;
- ризоктониоз картофеля - медь, марганец,
- рак картофеля - медь, бор, молибден, марганец;
- черная ножка картофеля - медь, марганец;
- вертициллез картофеля - кадмий, кобальт;
- черная ножка и кила капусты - марганец, бор;
- фомоз моркови - бор;
- черный рак яблони - бор, марганец, магний;
- серая гниль клубники - марганец.
Механизм действия микроэлементов на разных возбудителей болезней различен.
В ходе патогенеза корневых гнилей на ячмене, например, нарушаются физиолого-биохимические процессы и разбалансируется элементный состав растений. В фазе кущения снижается содержание К, Cl, Р, Mn, Cu, Zn и растет концентрация Fe, Si, Mg и Ca. Подкормка растений микроэлементами, в которых растение испытывает дефицит, стабилизирует метаболитические процессы в растениях. Тем самым возрастает их физиологическая устойчивость к возбудителям.
Различные возбудители нуждаются в различных микроэлементах. На примере возбудителя техасской корневой гнили (возбудитель Phymatotrichum omnivorum ) показано, что только Zn, Mg, Fe увеличивают биомассу мицелия возбудителя, в то время Ca, Co, Cu, Al угнетают этот процесс. Поглощение Zn начинается со стадии прорастания конидий. У Fusarium graminearum Zn влияет на образование желтых пигментов. Большинство грибов требуют наличия в субстрате Fe, В, Mn, Zn, хотя и в разных концентрациях.
Бор (В), воздействуя на проницаемость клеточных мембран растений и транспорт углеводов, изменяет их физиологическую устойчивость к фитопатогенам.
Выбор оптимальных доз микроудобрений, например, при внесении Mn и Co на хлопчатнике, снижает развитие вилта на 10-40 %. Применение микроэлементов является одним из эффективных способов оздоровления картофеля от парши обыкновенной. По данным известного немецкого фитопатолога Г. Бразда (G. Brazda), марганец снижает развитие парши обыкновенной на 70-80 %. Условия, способствующие поражению клубней картофеля паршой, совпадают с факторами марганцевого голодания. Есть прямая зависимость между развитием парши обыкновенной и содержанием марганца в кожуре клубней картофеля. При недостатке марганца кожура становится шершавой и трескается (см. рис. 4). Возникают благоприятные условия для заражения клубней. По данным ВНИИ льна, при недостатке бора в почве у льна нарушается транспорт углеводов, способствующий нормальному развитию ризосферных и почвенных микроорганизмов. Внесение бора в почву уменьшает агрессивность возбудителя фузариоза льна в два раза при росте урожайности семян на 30 %.
Влияние микроудобрений на развитие фитофагов и других почвенных вредных организмов изучено недостаточно. Они в большей степени применяются для оздоровления посевов от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов.
Микроэлементы применяются при обработке посевного и посадочного материала. Они вносятся в почву вместе с NPK, либо при опрыскивании растений или при поливе. Во всех случаях эффективность микроудобрений в защите растений от почвенных вредных организмов, особенно фитопатогенов, возрастает при внести их на фоне полного минерального удобрения.
Полное минеральное удобрение. Внесение полного минерального удобрения на основе агрохимических картограмм и нормативного метода оказывает наиболее благоприятное влияние на фитосанитарное состояние почв и посевов в отношении почвенных, или корне клубневых, инфекций, оздоравливая почву и корнеклубнеплоды, которые используются на продовольствие и на семена.
Оздоровление почв с помощью полного минерального удобрения под яровую пшеницу и ячмень происходит практически во всех почвенно-климатических зонах (табл. 41).
Биологическая эффективность полного минерального удобрения изменялась по зонам от 14 до 62 %: более высокой она была в относительно увлажненных зонах, чем в засушливой (Кулундинская степь), а в пределах зоны - в бессменных посевах, где отмечалась худшая фитосанитарная ситуация.
Роль минеральных удобрений в оздоровлении почв снижается, когда высеваются семена, зараженные фитопатогенами. Зараженные семена создают микроочаги возбудителя инфекции в почвы и вдобавок возбудитель, находившийся на(в) семенах, первым занимает экологическую нишу на пораженных органах растений.
Все минеральные удобрения, снижающие pH на дерново-подзолистой почве, негативно влияют на выживаемость пропагул В. sorokiniana в почве (r = -0,737). Так, калийные удобрения, подкисляя почву, снижают численность популяции фитопатогена, особенно в недостаточно влажной почве.
Повышение физиологической устойчивости растений к болезням приводит к оздоровлению подземных и надземных вегетативных органов. Еще Д. Н. Прянишников отмечал, что у голодающих растений пропорциональное развитие вегетативных органов нарушается. В зонах достаточного (тайга, подтайга, предгорья) и умеренного (лесостепь) увлажнения в Западной Сибири под влиянием полного минерального удобрения существенно возрастает оздоровление как подземных (первичные, вторичные корни, эпикотиль), так и надземных (прикорневые листья, основание стебля) вегетативных органов. В то же время в засушливых условиях (Кулундинская степь) увеличивается количество здоровых корней, особенно вторичных. Оздоровление вегетативных органов растений на удобренном фоне связано преимущественно с улучшением фитосанитарного состояния почвы (r = 0,732 + 0,886), а также с повышением физиологической устойчивости вегетативных органов к фузариозно-гельминтоспориозным заболеваниям, преобладанием в них процессов синтеза над гидролизом.
Для повышения физиологической устойчивости к возбудителям болезней важен баланс питательных веществ, особенно в отношении N-NO3, P2O5, K2O, который различается по культурам. Так, для повышения физиологической устойчивости растений картофеля к болезням отношение N: P: К рекомендуется 1: 1: 1,5 или 1: 1,5: 1,5 (преобладают фосфор и калий), а для повышения физиологической устойчивости хлопчатника к вилту на полях, заселенных пропагула-ми возбудителя выше ПВ, выдерживают N: P: К как 1: 0,8: 0,5 (преобладает азот).
Полное минеральное удобрение влияет на популяции фитофагов, обитающих в почве. Как общая закономерность отмечено снижение численности фитофагов при отсутствии заметного отрицательного влияния на энтомофагов. Так, смертность проволочников зависит от концентрации солей в почве, состава катионов и анионов, осмотического давления жидкостей в теле проволочников и наружном почвенном растворе. С повышением интенсивности обмена веществ у насекомых растет проницаемость их покровов для солей. Особенно проволочники чувствительны к минеральным удобрениям весной и летом.
Действие минеральных удобрений на проволочников зависит также от содержания гумуса в почве, ее механического состава и величин pH. Чем меньше в ней органического вещества, тем выше токсическое действие минеральных удобрений на насекомых. Биологическая эффективность NK и NPK на дерново-подзолистых почвах Белоруссии, внесенных под ячмень в звене севооборота ячмень - овес - гречиха, достигает в снижении численности проволочников соответственно 77 и 85 %. В то же время численность энтомофагов (жужелиц, стафилинид) в процентном отношении к вредителям не уменьшается, а в ряде случаев даже возрастает.
Систематическое применение полного минерального удобрения на полях ОПХ НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева способствует снижению численности и вредоносности проволочников до уровня ЭПВ. Вследствие этого в хозяйстве не требуется применения инсектицидов против этих вредителей.
Минеральные удобрения существенно ограничивают интенсивность размножения почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов, снижают численность и длительность выживания их в почве и на(в) растительных остатках из-за повышения биологической и антагонистической активности почвы, роста устойчивости и выносливости (адаптивности) растений к вредным организмам. Внесение азотных удобрений повышает преимущественно выносливость (компенсаторные механизмы) растений к вредным организмам, а внесение фосфорных и калийных - физиологическую устойчивость к ним. Полное минеральное удобрение совмещает оба механизма положительного действия.
Устойчивый фитосанитарный эффект минеральных удобрений достигается дифференцированным подходом по зонам и культурам при определении доз и баланса питательных веществ макро- и микроудобрений на основе агрохимических картограмм и нормативного метода расчета. Однако с помощью минеральных удобрений кардинальное оздоровление почв от возбудителей корневых инфекций не достигается. Отдача зерна от возрастающих доз минеральных удобрений в условиях химизации земледелия снижается, если сельскохозяйственные культуры возделываются на почвах, инфицированных выше порога вредоносности. Это обстоятельство требует совместного применения фитосанитарных предшественников в севообороте, минеральных, органических удобрений и биологических препаратов для обогащения ризосферы растений антагонистами и снижения инфекционного потенциала возбудителей в почвах ниже ПВ. Для этого составляются почвенные фитосанитарные картограммы (ФПК) и на их основе разрабатываются мероприятия по оздоровлению почв.
Оздоровление почв является на современном этапе развития сельского хозяйства фундаментальной предпосылкой для повышения устойчивости и адаптивности агроэкосистем при переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию и адаптивному растениеводству.
Из отдельных элементов питания на формирование генеративных органов зимующих глазков винограда и на повышение морозоустойчивости растений положительное влияние оказывают калийные и фосфорные удобрения, которые способствуют более раннему созреванию винограда и быстрому завершению периода вегетации. При недостатке калия в растении наблюдается накопление растворимых форм азота, а синтез белковых веществ и накопление углеводов замедляются. Такое изменение в процессе обмена веществ у растений приводит к снижению их морозоустойчивости.
Следовательно, большое значение для повышения морозоустойчивости виноградного растения имеет режим почвенного питания. Морозоустойчивость растений повышается при обеспеченности всеми необходимыми элементами питания, в противном случае она снижается. Из-за недостатка или избытка отдельных элементов питания нарушается нормальный ход развития растений. При недостатке любого из элементов питания растения плохо ассимилируют и вследствие этого не откладывают на зиму необходимых запасов пластических веществ. Закаливание таких растений осенью проходит неудовлетворительно. Поэтому удобрение виноградников надо рассматривать как необходимый агротехнический прием, улучшающий их морозоустойчивость.
В повышении морозоустойчивости виноградных кустов большое значение имеют и другие агротехнические мероприятия: нагрузка кустов, зеленые операции, подвязка побегов и т. д. Перегрузка кустов урожаем на низком агротехническом фоне ослабляет рост побегов, ухудшает их вызревание, что также снижает их морозоустойчивость. У недостаточно нагруженных кустов рост может оказаться чрезмерно сильным и продолжительным, в результате чего общая задержка вегетации может также привести к невызреванию лозы и, следовательно, к снижению устойчивости растений к низким температурам. Таким образом, низкими температурами особенно повреждаются те растения, которые по той или иной причине оказались недостаточно подготовленными к зиме.
Исследования по влиянию режима минерального питания на морозоустойчивость виноградного растения, проведенные в условиях Армении на сорте Воскеат, показали, что кусты, которые удобряли смесью NPK, во время зимних морозов сохранились лучше, чем кусты, которые получали лишь азотное или неполное удобрение (табл. 10).
Применение минеральных удобрений (даже в высоких дозах) не всегда приводит к прогнозируемому увеличению урожая.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что погодные условия вегетационного периода оказывают настолько сильное влияние на развитие растений, что экстремально неблагоприятные погодные условия фактически нивелирует эффект повышения урожайности даже при высоких дозах внесения питательных веществ (Страпенянц и др., 1980; Федосеев, 1985). Коэффициенты использования питательных веществ из минеральных удобрений могут резко отличаться в зависимости от погодных условий вегетационного периода, снижаясь для всех культур в годы с недостаточным увлажнением (Юркин и др., 1978; Державин, 1992). В связи с этим, любые новые приемы повышения эффективности минеральных удобрений в районах неустойчивого земледелия заслуживают внимания.
Один из приемов увеличения эффективности использования питательных веществ из удобрений и почвы, укрепления иммунитета растений к неблагоприятным факторам среды и повышения качества получаемой продукции - использование гуминовых препаратов при возделывании сельскохозяйственных культур.
За последние 20 лет, значительно повысился интерес к гуминовым веществам, применяемым в сельском хозяйстве. Тема гуминовых удобрений не является новой ни для исследователей, ни для практиков-аграриев. Начиная с 50-х годов прошлого столетия изучалось влияние гуминовых препаратов на рост, развитие, урожай различных сельскохозяйственных культур. В настоящее время в связи с резким подорожанием минеральных удобрений гуминовые вещества широко применяются для увеличения эффективности использования питательных веществ из почвы и удобрений, повышения иммунитета растений к неблагоприятным факторам среды и повышения качества урожая получаемой продукции.
Разнообразно сырье для производства гуминовых препаратов. Это могут быть угли бурые и темные, торф, озерный и речной сапропель, вермикомпост, леонардит, а также различные органические удобрения и отходы.
Основным способом получения гуматов на сегодняшний день является технология высокотемпературного щелочного гидролиза сырья, в результате которой происходит высвобождение поверхностно-активных высокомолекулярных органических веществ различной массы, характеризующихся определенным пространственным строением и физико-химическими свойствами. Препаративная форма гуминовых удобрений может представлять собой порошок, пасту или жидкость с различными удельным весом и концентрацией действующего вещества.
Основным отличием для различных гуминовых препаратов является форма действующего компонента гуминовых и фульвокислот и (или) их солей – в водорастворимой, усвояемой или трудноусвояемой формах. Чем выше содержание органических кислот в гуминовом препарате, тем ценнее он как для индивидуального применения, так и особенно для получения комплексных удобрений с гуматами.
Различны способы применения гуминовых препаратов в растениеводстве: обработка посевного материала, некорневые подкормки, внесение водных растворов в почву.
Гуматы могут применяться как отдельно, так и в сочетании со средствами защиты растений, регуляторами роста, макро- и микроэлементами. Спектр их использования в растениеводстве чрезвычайно широк и включает практически все сельскохозяйственные культуры, производимые как в крупных аграрных предприятиях, так и в личных подсобных хозяйствах. В последнее время значительно выросло их использование на различных декоративных культурах.
Гуминовые вещества обладают комплексным действием, улучшающим состояние почвы и системы взаимодействия «почва – растения»:
- повышают подвижность усвояемого фосфора в почве и почвенных растворах, ингибируют иммобилизацию усвояемого фосфора и ретроградацию фосфора;
- кардинально улучшают баланс фосфора в почвах и фосфорное питание растений, выражающееся в увеличении доли фосфорорганических соединений, ответственных за перенос и трансформацию энергии, синтез нуклеиновых кислот;
- улучшают структуру почв, их газопроницаемость, водопроницаемость тяжелых почв;
- поддерживают органо-минеральный баланс почв, препятствуя их засолению, закислению и другим негативным процессам, приводящим к снижению или потере плодородия;
- сокращают вегетативный период за счет улучшения белкового обмена, концентрированной доставки питательных компонентов к плодовой части растений, насыщению их высокоэнергетическими соединениями (сахара, нуклеиновые кислоты и др. органические соединения), а также подавляют накопление нитратов в зеленой части растений;
- усиливают развитие корневой системы растения за счет полноценного питания и ускоренного деления клеток.
Особенно важными являются полезные свойства гуминовых компонентов для поддержания органо-минерального баланса почв при интенсивных технологиях. В статье Пола Фиксена «Концепция повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и эффективности использования элементов питания растениями» (Фиксен, 2010) приведена ссылка на системный анализ методов оценки эффективности использования элементов питания растениями. В качестве одного из значимых факторов, влияющих на эффективность использования элементов питания, указывается интенсивность технологий возделывания сельскохозяйственных культур и связанные с ними изменения структуры и состава почвы, в частности, иммобилизация элементов питания и минерализация органического вещества. Гуминовые компоненты в сочетании с ключевыми макроэлементами, прежде всего фосфором, поддерживают плодородие почв при интенсивных технологиях.
В работе Ивановой С.Е., Логиновой И.В.,Тиндалл Т. «Фосфор: механизмы потерь из почвы и способы их снижения» (Иванова и др., 2011) химическая фиксация фосфора в почвах отмечена как один из основных факторов низкой степени использования фосфора растениями (на уровне 5 - 25% от внесенного в 1-ый год количества фосфора). Повышение степени использования фосфора растениями в год внесения имеет выраженный экологический эффект – снижение попадания фосфора с поверхностным и подземным стоком в водоемы. Сочетание органической составляющей в виде гуминовых веществ с минеральной в удобрениях препятствует химической фиксации фосфора в малорастворимые фосфаты кальция, магния, железа и алюминия и сохраняют фосфор в доступной для растений форме.
По нашему мнению, очень перспективно применение гуминовых препаратов в составе минеральных макроудобрений.
В настоящее время существует несколько способов введения гуматов в сухие минеральные удобрения:
- поверхностная обработка гранулированных промышленных удобрений, которая широко применяется при приготовлении механических тукосмесей;
- механическое введение гуматов в порошок с последующей грануляцией при малотоннажном производстве минеральных удобрений.
- введение гуматов в плав при крупнотоннажном производстве минеральных удобрений (промышленное производство).
Очень широкое распространение в России и за рубежом получило применение гуминовых препаратов для производства жидких минеральных удобрений, используемых для листовых обработок посевов.
Цель настоящей публикации - показать сравнительную эффективность гуматизированных и обычных гранулированных минеральных удобрений на зерновых культурах (озимой и яровой пшенице, ячмене) и яровом рапсе в различных почвенно-климатических зонах России.
В качестве гуминового препарата для получения гарантированных высоких результатов по агрохимической эффективности был выбран гумат натрия «Сахалинский» со следующими показателями (табл. 1
).
Производство гумата «Сахалинский» основано на использовании бурых углей Солнцевского месторождения о. Сахалин, имеющих очень высокую концентрацию гуминовых кислот в усвояемой форме (более 80%). Щелочная вытяжка из бурых углей этого месторождения представляет собой практически полностью растворимый в воде негигроскопичный и неслеживающийся порошок темно-коричневого цвета. В состав продукта переходят также микроэлементы и цеолиты, способствующие аккумуляции питательных веществ и регулированию обменного процесса.
Кроме указанных показателей гумата натрия «Сахалинский», важным фактором его выбора в качестве гуминовой добавки было производство концентрированных форм гуминовых препаратов в промышленных количествах, высокие агрохимические показатели индивидуального применения, содержание гуминовых веществ преимущественно в водорастворимой форме и наличие жидкой формы гумата для равномерного распределения в грануле при промышленном производстве, а также государственная регистрация в качестве агрохимиката.
В 2004 г. на ОАО «Аммофос» в г. Череповец была выпущена опытная партия нового вида удобрения – азофоски (нитроаммофоски) марки 13:19:19, с добавкой гумата натрия «Сахалинский» (щелочная вытяжка из леонардита) в пульпу по технологии, разработанной в ОАО «НИУИФ». Показатели качества гуматизированной аммофоски 13:19:19 приведены в табл. 2
.
Основной задачей при проведении промышленных испытаний было обоснование оптимального способа ввода гуматной добавки «Сахалинский» с сохранением водорастворимой формы гуматов в продукте. Известно, что гуминовые соединения в кислых средах (при pH<6) переходят в формы водорастворимых гуматов (H-гуматы) с потерей их эффективности.
Ввод порошкообразного гумата «Сахалинский» в ретур при производстве комплексных удобрений обеспечил отсутствие контакта гумата с кислой средой в жидкой фазе и его нежелательных химических трансформаций. Это подтвердил последующий анализ готовых удобрений с гуматами. Ввод гумата фактически на финальной стадии технологического процесса определил сохранение достигнутой производительности технологической системы, отсутствие возвратных потоков и дополнительных выбросов. Не отмечено и ухудшения физико-химических комплексных удобрений (слеживаемость, прочность гранул, пылимость) при наличии гуминовой составляющей. Аппаратурное оформление узла ввода гумата также не представляло сложностей.
В 2004 г. в ЗАО «Сет-Орел Инвест» (Орловская область) был проведен производственный опыт с внесением гуматизированной аммофоски под ячмень. Прибавка урожая ячменя на площади 4532 га от применения гуматизированного удобрения по сравнению со стандартной аммофоской марки 13:19:19 составила 0.33 т/га (11%), содержание белка в зерне повысилось с 11 до 12.6% (табл. 3
), что дало хозяйству дополнительную прибыль в размере 924 руб/га.
В 2004 г. в ГФУП ОПХ «Орловское» ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (Орловская область) проводились полевые опыты по изучению влияния гуматизированной и обычной аммофоски (13:19:19) на урожай и качество яровой и озимой пшеницы.
Схема опытов:
- Контроль (без удобрений)
N26 P38 K38 кг д.в./га
N26 P38 K38 кг д.в./га гуматизированное
N39 P57 K57 кг д.в./га
N39 P57 K57 кг д.в./га гуматизированное.
В опыте с яровой пшеницей (сорт Смена) максимальная урожайность 2.78 т/га наблюдалась также при внесении повышенной дозы гуматизированного удобрения. В этом же варианте наблюдалось самое высокое содержание белка и клейковины в зерне. Как и в опыте с озимой пшеницей, внесение гуматизированного удобрения статистически значимо увеличивало урожайность и содержание белка и клейковины в зерне по сравнению с внесением такой же дозы стандартного минерального удобрения. Последний работает не только как индивидуальный компонент, но и улучшает усвояемость растениями фосфора и калия, уменьшает потери азота в азотном цикле питания и в целом улучшает обмен между почвой, почвенными растворами и растениями.
Значимое улучшение качества урожая и озимой и яровой пшеницы свидетельствует о повышении эффективности минерального питания продукционной части растения.
По результатам действия гуматную добавку можно сравнить с влиянием микрокомпонентов (бор, цинк, кобальт, медь, марганец и др.). При относительно небольшом содержании (от десятых долей до 1%) гуматные добавки и микроэлементы обеспечивают практически одинаковое повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции. В работе (Аристархов, 2010) изучено влияние микроэлементов на урожайность и качество зерна зерновых и зернобобовых и показано увеличение белка и клейковины на примере озимой пшеницы при основном внесении на различных типах почв. Направленное влияние микроэлементов и гуматов на продуктивную часть культур сопоставимо по получаемым результатам.
Высокие агрохимические результаты производства при минимальной доработке аппаратурной схемы крупнотоннажного производства комплексных удобрений, полученные от применения гуматизированной аммофоски (13:19:19) с гуматом натрия «Сахалинский», позволили расширить спектр гуматизированных марок комплексных удобрений с включением нитратсодержащих марок.
В 2010 г. в ОАО «Минеральные удобрения» (г. Россошь, Воронежская область) была произведена партия гуматизированной азофоски 16:16:16 (N:P 2 О 5:K 2 О) с содержанием гумата (щелочная вытяжка из леонардита) – не менее 0.3% и влаги – не более 0.7%.
Азофоска с гуматами представляла собой гранулированное органоминеральное удобрение светло-серого цвета, отличающееся от стандартного только присутствием в нем гуминовых веществ, что придавало едва заметный светло-серый оттенок новому удобрению. Азофоска с гуматами была рекомендована в качестве органоминерального удобрения для основного и «припосевного» внесения в почву и для корневых подкормок под все культуры, где возможно применение обычной азофоски.
В 2010 и 2011 гг. на опытном поле ГНУ Московский НИИСХ «Немчиновка» проводили исследования с гуматизированной азофоской производства ОАО «Минеральные удобрения» в сравнении со стандартной, а также с калийными удобрениями (хлористый калий), содержащими гуминовые кислоты (КалиГум), в сравнении с традиционным калийным удобрением KCl.
Полевые опыты проводили по общепринятой методике (Доспехов, 1985) на опытном поле Московского НИИСХ «Немчиновка».
Отличительная особенность почв опытного участка - высокое содержание фосфора (порядка 150-250 мг/кг), и среднее калия (80-120 мг/кг). Это обусловило отказ от основного внесения фосфорных удобрений. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая. Агрохимическая характеристика почвы перед закладкой опыта: содержание органического вещества – 3.7%, рНсол.–5.2, NH 4 – – следы, NО 3 – – 8 мг/кг, Р 2 О 5 и К 2 О (по Кирсанову) – 156 и 88 мг/кг соответственно, СаО – 1589 мг/кг, MgO – 474 мг/кг.
В опыте с азофоской и рапсом размер опытной делянки составлял 56 м 2 (14м х 4м), повторность – четырехкратная. Предпосевная обработка почвы после основного внесения удобрений – культиватором и непосредственно перед посевом - РБК (ротационной бороной-культиватором). Посев – сеялкой Амазон в оптимальные агротехнические сроки, глубина заделки семян 4-5 см - для пшеницы и 1-3 см – для рапса. Нормы высева: пшеницы – 200 кг/га, рапса – 8 кг/га.
В опыте использовали яровую пшеницу сорт МИС и яровой рапс сорт Подмосковный. Сорт МИС - высокопродуктивный среднеспелый, позволяющий стабильно получать зерно, пригодное для производства макаронных изделий. Сорт устойчив к полеганию; значительно слабее стандарта поражается бурой ржавчиной, мучнистой росой и твердой головней.
Яровой рапс Подмосковный - среднеспелый, вегетационный период 98 дней. Экологически пластичен, отличается равномерным цветением и созреванием, устойчивостью к полеганию 4.5-4.8 балла. Низкое содержание глюкозинолатов в семенах позволяет использовать жмых и шроты в рационах животных и птицы в повышенных нормах.
Урожай пшеницы убирали в фазу полной спелости зерна. Рапс скашивали на зеленый корм в фазу цветения. Опыты для яровой пшеницы и рапса заложены по одной схеме.
Анализ почвы и растений проводили согласно стандартным и общепринятым в агрохимии методам.
Схема опытов с азофоской:
Фон (50 кг д.в. N/га в подкормку)
Фон+азофоска основное внесение 30 кг д.в. NPK/га
Фон+азофоска с гуматом основное внесение 30 кг д.в. NPK/га
Фон+азофоска основное внесение 60 кг д.в. NPK/га
Фон+азофоска с гуматом основное внесение 60 кг д.в. NPK/га
Фон+азофоска основное внесение 90 кг д.в. NPK/га
Фон+азофоска с гуматом основное внесение 90 кг д.в. NPK/га
В годы проведения исследований погодные условия значительно отличались от средних многолетних для Нечерноземной зоны. В 2010 году май и июнь были благоприятными для развития сельскохозяйственных культур, и у растений были заложены генеративные органы с перспективой на будущий урожай зерна порядка 7 т/га у яровой пшеницы (как в 2009 году) и 3 т/га – у рапса. Однако, как и во всем Центральном регионе РФ, в Московской области с начала июля и до уборки урожая пшеницы в начале августа наблюдалась длительная засуха. Среднесуточные температуры в этот период были превышены на 7 о С, а дневные температуры в течение длительного времени были выше 35 о С. Отдельные кратковременные осадки выпадали в виде ливневых дождей и вода стекала с поверхностным стоком и испарялась, лишь частично впитываясь в почву. Насыщение почвы влагой в кратковременные периоды дождей не превышало глубины проникновения 2-4 см. В 2011 году в первой декаде мая после посева и во время всходов растений осадков выпало почти в 4 раза меньше (4 мм) средневзвешенной многолетней нормы (15 мм).
Среднесуточная температура воздуха в этот период (13.9 о С) была значительно выше среднесуточной многолетней температуры (10.6 о С). Количество осадков и температура воздуха во 2-ую и 3-ю декады мая значительно не отличались от количества средневзвешенных осадков и среднесуточных температур.
В июне осадков выпало значительно меньше средней многолетней нормы, температура воздуха превышала среднесуточные на 2-4 о С.
Жарким и сухим был июль. Всего за вегетационный период осадков выпало на 60 мм меньше нормы, а среднесуточная температура воздуха была примерно на 2 о С выше средней многолетней. Неблагоприятные погодные условия 2010 и 2011 годов не могли не сказаться на состоянии посевов. Засуха совпала с фазой налива зерна у пшеницы, что, в конечном итоге, привело к значительному снижению урожая.
Длительная воздушная и почвенная засуха в 2010 году не дали ожидаемого эффекта от возрастающих доз азофоски. Это проявилось как на пшенице, так и на рапсе.
Дефицит влаги оказался главным препятствием в реализации заложенного почвенного плодородия, при этом урожайность пшеницы в целом была в два раза ниже, чем в аналогичном опыте 2009 года (Гармаш и др., 2011). Прибавки урожая при внесении 200, 400 и 600 кг/га азофоски (физического веса) были практически одинаковы (табл. 5 ).
Низкая урожайность пшеницы обусловлена, в основном, щуплостью зерна. Масса 1000 зерен на всех вариантах опыта равнялась 27 – 28 грамм. Данные по структуре урожая на вариантах достоверно не различалась. В массе снопа зерно составляло около 30% (при нормальных погодных условия этот показатель составляет до 50%). Коэффициент кущения равен 1.1-1.2. Масса зерна в колосе составляла 0.7-0.8 грамм.
В то же время, в вариантах опыта с гуматизированной азофоской получена достоверная прибавка урожая при увеличении доз удобрений. Это обусловлено, прежде всего, лучшим общим состоянием растений и развитием более мощной корневой системы при применении гуматов на фоне общего стресса посевов от длительной и продолжительной засухи.
Значительный эффект от применения гуматизированной азофоски проявился на начальном этапе развития растений рапса. После посева семян рапса в результате кратковременного ливня с последующими высокими температурами воздуха на поверхности почвы образовалась плотная корка. Поэтому всходы на вариантах с внесением обычной азофоски были неравномерными и сильно изреженными по сравнению с вариантами с гуматизированной азофоской, что привело к значительным различиям в урожае зеленой массы (табл. 6
).
В опыте с калийными удобрениями площадь опытной делянки составляла – 225 м 2 (15 м х 15 м), повторность опыта – четырехкратная, расположение делянок – рендомизированное. Площадь опыта – 3600 м 2 . Опыт проведен в звене севооборота озимые зерновые – яровые зерновые - занятый пар. Предшественник яровой пшеницы – озимое тритикале.
Удобрения вносили вручную из расчета: азота – 60, калия – 120 кг д.в. на га. В качестве азотных удобрений применяли аммиачную селитру, в качестве калийных – калий хлористый и новое удобрение КалиГум. В опыте выращивали яровую пшеницу сорт Злата, рекомендованный для возделывания в Центральном регионе. Сорт раннеспелый с потенциалом продуктивности до 6.5 т/га. Устойчив к полеганию, значительно слабее стандартного сорта поражается бурой ржавчиной и мучнистой росой, на уровне стандартного сорта – септориозом. Семена до посева обрабатывали протравителем «Винцит» в рекомендуемых производителем нормах. В фазе кущения проводили подкормку посевов пшеницы аммиачной селитрой из расчета 30 кг д.в. на 1 га.
Схема опытов с калийными удобрениями:
- Контроль (без удобрений).
N60 основное + N30 подкормка
N60 основное + N30 подкормка + К 120 (КCl)
N60 основное + N30 подкормка + К 120 (КалиГум)
Таким образом, полевыми опытами достоверно доказана агрохимическая эффективность комплексных удобрений с добавками гуматов, определяемые по прибавке урожайности и содержанию белка в зерновых культурах. Для обеспечения этих результатов необходим правильный выбор гуминового препарата с высокой долей водорастворимых гуматов, его формы и места ввода в технологический процесс на финальных стадиях. Это позволяет достигать относительно небольшого содержания гуматов (0.2 - 0.5% мас.) в гуматизированных удобрениях и обеспечивать равномерное распределение гуматов по грануле. При этом важным фактором является сохранение высокой доли водорастворимой формы гуматов в гуматизированных удобрениях.
Комплексные удобрения с гуматами повышают устойчивость сельскохозяйственных культур к негативным погодно-климатическим условиям в частности, к засухе, ухудшению структуры почв. Они могут быть рекомендованы как эффективные агрохимикаты в зонах рискованного земледелия, а также при использовании интенсивных методов земледелия со съемом нескольких урожаев в год для поддержания высокого плодородия почв в частности, в расширяющихся зонах с дефицитным водным балансом и аридных зонах. Высокая агрохимическая эффективность гуматизированной аммофоски (13:19:19) определяется комплексным действием минеральной и органической частей с усилением действия питательных компонентов, прежде всего фосфорного питания растений, улучшением обмена веществ между почвой и растениями, повышением стрессоустойчивости растений.
Левин Борис Владимирович – кандидат технических наук, заместитель ген. директора, директор по технической политике АО «ФосАгро-Череповец»; e-mail: [email protected] .
Озеров Сергей Александрович – начальник управления анализа рынка и планирования продаж АО «ФосАгро-Череповец»; e-mail: [email protected] .
Гармаш Григорий Александрович - заведующий лабораторией аналитических исследований ФГБНУ «Московский НИИСХ «Немчиновка», кандидат биологических наук; e-mail: [email protected] .
Гармаш Нина Юрьевна - ученый секретарь ФГБНУ «Московский НИИСХ «Немчиновка», доктор биологических наук; e-mail: [email protected] .
Латина Наталья Валерьевна - генеральный директор ООО «Биомир 2000», директор производства ГК Сахалинские Гумат; e-mail: [email protected] .
Литература
Пол И. Фиксен Концепция повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и эффективности использования элементов питания растениями // Питание растений: Вестник Международного института питания растений, 2010, №1. – с. 2-7.
Иванова С.Е., Логинова И.В., Танделл Т. Фосфор: механизмы потерь из почвы и способы их снижения // Питание растений: Вестник Международного института питания растений, 2011, №2. – с. 9-12.
Аристархов А.Н. и др. Действие микроудобрений на урожайность, сбор белка и качество продукции зерновых и зернобобовых культур // Агрохимия, 2010, №2. – с. 36-49.
Страпенянц Р.А., Новиков А.И., Стребков И.М., Шапиро Л.З., Кирикой Я.Т. Моделирование закономерностей действия минеральных удобрений на урожай // Вестник с.-х. науки, 1980, № 12. – с. 34-43.
Федосеев А.П. Погода и эффективность удобрений. Ленинград: Гидрометиздат, 1985. – 144 с.
Юркин С.Н., Пименов Е.А., Макаров Н.Б. Влияние почвенно-климатических условий и удобрений на расход основных элементов питания урожаем пшеницы // Агрохимия, 1978, № 8. – С. 150-158.
Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии. М.: Колос, 1992. – 271 с.
Гармаш Н.Ю., Гармаш Г.А., Берестов А.В., Морозова Г.Б. Микроэлементы в интенсивных технологиях производства зерновых культур //Агрохимический вестник, 2011, № 5. – С. 14-16.