Доступность элементов питания в почве

Оптимизация минерального питания растений требует оп­ределения оптимальных доз удобрений под определенный урожай, создания оптимальных уровней и соотношения элементов питания в почве. Имея дан­ные о содержании макро- и микроэлементов в почве, а также о составе почвы и ее агрохимических и физических свойствах, можно провести балан­совый расчет. Исходя из потребностей выращиваемой культуры, с учетом планируемой урожайности, устанавливают оптимальные количества каждого из макро- и микроудобрений в почве. Важно учитывать, с какой скоростью растения могут поглотить эти элементы питания. От этого зависит система внесения удобрений. Следует подчеркнуть, что только фертигация совмест­ное нормированное внесение в почву воды и удобрения — является техноло­гической, организационной и экономической основой оптимизации получе­ния высоких урожаев сельскохозяйственных культур с высоким качеством продукции. Способность растений расти с максимальной скоростью зависит от их биологических, химических и физических свойств, необходимых для того, чтобы корневая система полностью удовлетворяла потребность расте­ний в питательных элементах и воде для протекания биохимических реак­ций в различных частях растений.

Скорость роста растений зависит от процессов, происходящих во всех частях растения. Продукты фотосинтеза образуются в листьях при воздейст­вии солнечной энергии на углекислоту, поглощаемую из воздуха и воды, усваиваемую из почвы. Эти продукты, взаимодействуя с минеральными ве­ществами, поступающими из почвы через корневую систему, а также при внекорневом внесении, то есть по листовому аппарату в виде опрыскивания, образуют соединения, необходимые для роста растений. Но величина уро­жая может быть ограничена недостаточной скоростью снабжения или по­ступления любого из элементов питания, что необходимо учитывать при ор­ганизации системы внесения удобрений в почву. Доступность находящихся в почве элементов питания в своей основе определяется количеством и при­родой этих элементов в почвенном растворе и их взаимодействием, часто антагонизмом, при определенных соотношениях их в почвенном растворе, а также содержащимися в твердой фазе почвы. Поэтому внесение элементов питания в виде поливного раствора в определенной концентрации, не пре­вышающей величину осмотического (всасывающего) давления корневой си­стемы каждого вида растений, а также определенного соотношения и вели­чины концентрации отдельных элементов питания, является основой опти­мизации поступления элементов питания в растении и, следовательно, вы­сокого урожая.

Так как корневая система регулирует снабжение надземных органов ра­стения элементами питания в течение всего вегетационного периода, то сле­дует учитывать скорость ее роста в зависимости от концентрации питатель­ных элементов в почвенном растворе. Это объясняет большую эффектив­ность фертигации при капельном орошении, когда в почву постоянно и не­большими дозами регулярно, 1—2 раза в неделю или чаще, вносят питатель-

ный сбалансированный раствор, доступный для корневой системы. При рав­номерном распределении питательных элементов в пахотном слое почвы пре­вышение нормы уровня азота или фосфора (что имеет место при основном внесении удобрений в почву до посева или посадки рассады растений) при­водит к увеличению отношения размера побег/корень за счет опережающего роста побегов или торможения роста корня. При несколько пониженных уровнях влажности почвы и элементов питания в начальный период роста степень развития корневой системы более высокая в сравнении с этими по­казателями при основном внесении удобрений в почву и высокой ее влаж­ности. Поэтому фертигация в течение всего периода выращивания позволя­ет оптимизировать подачу удобрений и воды, пропорционально темпам рос­та растений. Обычно вегетационный период овощных культур подразделяют на три периода: 1) от посева, посадки до нарастания достаточной вегетатив­ной массы; 2) от начала цветения до начала завязывания, а затем до начала налива плодов; 3) от начала созревания, а затем и в период всего плодоноше­ния. Обычно во время второго и третьего периодов вегетации дают наиболь­шее количество удобрений из расчета кг/га/день и всего за эти периоды. Постоянно достаточно высокий уровень внесения фосфорных удобрений с поливом в первый и второй периоды выращивания способствует более силь­ному развитию корневой системы, что в дальнейшем положительно влияет на повышение урожайности.

Для увеличения объема корневой системы растений и активного погло­щения питательных веществ необходима энергия, выделяемая при дыхании. Продукты фотосинтеза, образующиеся в надземных органах, необходимы для роста и дыхания корней. В процессе дыхания корни потребляют кислород и образуют СО₂, в связи с чем необходим постоянный газообмен между возду­хом в почвенных порах и атмосферой. Много кислорода поглощают и поч­венные микроорганизмы, но в меньшем количестве, чем корневая система. При падении концентрации кислорода в почве ниже 10% объема пор рост корней замедляется. Только при капельном орошении, при поддержании в пахотном слое почвы влажности в пределах НВ 70% — НВ 90% обеспечива­ются оптимальная влажность и воздухоемкость почвы, необходимый газооб­мен в почве. Поэтому нормированное капельное орошение — существенно важный фактор в достижении высокой урожайности и правильной эксплуа­тации поливных участков.

В практике выращивания очень важно знать, как правильно удобрять культуры в условиях капельного орошения и как ведут себя вносимые с фер-тигацией, и не только с ней, удобрения в почвенном растворе. Когда в поч­венном растворе присутствуют различные элементы питания, скорость пог­лощения (усвоения) одного элемента может зависеть от поглощения другого в результате конкуренции за общие участки поглощения в корнях или в ре­зультате воздействия на иные процессы в растениях. Представленные в табл. 12.4 нормы удобрений по периодам выращивания (1—3) сбалансированы по их соотношению в подаваемом рабочем растворе и обеспечивают хорошую доступность их растениям, что является основой высокой урожайности.

Для получения высокого урожая в условиях оптимизации водного режи­ма почвы (например капельного орошения) и оптимизации концентрации

элементов питания в почве (например за счет применения фертигации) не­обходимо вести в течение вегетации постоянный контроль за состоянием почвы: уровнем влажности в пахотном или корнеобитаемом слое почвы; кон­центрацией элементов питания в почве и почвенном растворе, рН почвен­ного раствора. Из изложенного ясно, что необходимо вносить удобрения и регулярно анализировать почву, а точнее, почвенный раствор, чтобы не до­пускать как недокорма, так и перекорма.

В современной технологии, обеспечивающей высокие урожаи и качест­во продукции, важность приобретает фактор оперативного агрохимического контроля. С этой целью следует в типичной части поля установить почвен­ный экстрактор, состоящий из пористого сосуда и трубки. В экстрактор по­ступает почвенный раствор, который можно с помощью шприца набирать для полного анализа рН, ЕС или для агрохимического анализа. Для этой цели можно использовать, например, выпускаемый московской фирмой "Ни-коаналит" портативный ионометрический комплект "Микон-2" на основе ионоселективных датчиков нитрата калия, азота, калия, кальция, хлора и других элементов или иные подобные приборы. Работа с прибором не требу­ет специальной квалификации.

На основе оперативных данных содержания элементов питания в почвен­ном растворе и оптимального соотношения N, Р₂О₅, К₂О и других элементов в подаваемых удобрениях можно регулировать количество вносимых NPK и др. на 1 га/день или в пересчете на 1 м²/день. Например, для культуры томата во второй период выращивания дневная норма составляет примерно 2,8—3,3 кг N/день, т.е. 280—330 мг/м N, 0,7—0,8 кг Р₂О₅/день, т. е. 70—80 мг/м² в день Р₂О₅, 2,8—3,3 кг К^О/день, т. е. 280—330 мг/м² в день К₂О, а необходимое соотношение N: Р₂О₅, К^О = 1: 0,246: 1 в поливном растворе.

При рекомендуемом внесении и соответствующем соотношении NPK в почвенном растворе поступление элементов питания в растение проходит нормально. Если одни элементы накапливаются в почвенном растворе, а количество других снижается, может наступить дисбаланс. Так, по методике анализа почвы или почвенного раствора, как указывалось выше, при сред­нем уровне плодородия почвы показатели количества макроэлементов будут такими (определение по методике водной вытяжки): N = 60—90 мг/л, Р = 23-35 мг/л, К = 100-200 мг/л, Са = 70-100 мг/л, Mg = 30-50 мг/л, с учетом степени роста растения (1—3 периоды выращивания). Нормы пита­ния растений, с учетом доступности элементов к усвоению из почвы, прове­рены специалистами в различных природно-климатических зонах Украины и России. Эта система выращивания -капельное орошение с фертигацией — по рекомендациям и нормам питания (см. табл. 12.8, 12.9), позволила в 2003— 2004 гг. получить следующие максимальные урожаи: лук репчатый = 120 т/га, капуста поздняя 120 т/га, томаты — 160 т/га, картофель — 60 т/га, огурец до 100 т/га на промышленных фермерских полях с оптимизированной систе­мой выращивания. В практике мирового растениеводства применение ка­пельного полива с фертигацией позволяет получать следующую урожайность в производственных условиях: томаты полевые — до 180 т/га, морковь — 100 т/га, арбузы — 115 т/га, клубника под пленкой — 48 т/га. Как видим, в перспективе еще большие горизонты повышения урожайности и экономи­ческой эффективности.

В условиях фертигации имеется возможность, не повышая концентра­цию почвенного раствора, оптимизировать уровни обеспеченности растений элементами питания. С целью предотвращения нитратного загрязнения ово­щей используют повышенные дозы калия, в 1,3—2 раза превышающие коли­чество азота в удобрении, что позволяет на фоне высоких доз азота получать высокие урожаи овощей с допустимыми уровнями нитратов в них. Это учи­тывают вышеприведенные рекомендации по удобрению овощных культур.

Остальное количество удобрений вносится в течении вегетационного пе­риода. Наиболее прогрессивным способом летних подкормок является фер-тигация. Но в практике производства летние подкормки вносят и другими способами, например подкормкой в междурядья. В этом случае внесение удобрений проводят в определенные сроки и в определенном количестве (см. табл. 12.7).

Планируемая под определенную урожайность норма удобрения пересчиты-вается с помощью коэффициентов, учитывающих использование растениями удобрений, а также уровень плодородия почвы, согласно анализу. Ниже будут приведены примеры расчета нормы внесения удобрений с учетом анализа поч­вы по стандартным методикам (см. примеры расчета фертигации). Однако рас­тениевод иногда не располагает возможностью своевременно получить анализ почвы с учетом плодородия. Поэтому можно привести примерные нормы вне­сения удобрений под овощные культуры в условиях интенсивной технологии с фертигацией на основе норм выноса NPK с урожаем. Нормы удобрений для фертигации (кг/га/день) разделяют на 3 периода выращивания овощных куль­тур:

1 -й — от посадки до нарастания достаточной вегетативной массы;

2-й — от начала цветения до начала завязывания и затем до налива пло­дов;

3-й — от начала созревания и в период плодоношения, вплоть до завер­шения уборки (см. табл. 12.8 и 12.9).

13.7 ПЛОДОВЫЕ КУЛЬТУРЫ

Особенностью плодовых культур в начальный период рос­та является относительно большая усвояемость фосфора по сравнению с азо­том и калием, а в период интенсивного роста побегов — большая усвояе­мость азота и фосфора. В период замедления роста наблюдается большая усвояемость калия и азота и меньшая фосфора, после окончания роста над­земной части — большая фосфора и калия и меньшая азота.

При своевременной уборке урожая, умеренном азотном питании, повы­шенной доступности фосфора и калия, что особо легко достичь при примене­нии фертигации, увеличивается продолжительность периода накопления за­пасных питательных веществ, закладки плодовых почек для ежегодного пло­доношения. Это также способствует росту урожайности за счет размера и ка­чества плодов, скорости их созревания, морозоустойчивости деревьев. При разработке норм и сроков удобрения культуры следует учитывать баланс пита­тельных элементов. В период роста и плодоношения количество отчуждаемых растениями элементов питания (NPK) составляет: опадающие плоды — до

40%, закрепление элементов питания в вегетативном приросте растений — 30—35%, отчуждение из насаждений с обрезанными ветвями и снятым урожа­ем — до 25%. Причем до 50% азота поступает в опад, до 30% — в накопление остальной биомассы растений. В накопление поступает 40—45% фосфора, от­чуждается около 25%. Калий большей частью поступает в опад — до 40—42%, отчуждается до 30—33%, в приростах накапливается до 25%. В период массо­вого плодоношения наблюдается изменение баланса элементов питания в рас­тениях. Увеличивается до 40% и более отчуждение элементов питания с уро­жаем и обрезанными побегами, опад занимает до 30—35%, а накопление в истинном приросте растений — не более 22—25%. В накоплении до 30% сос­тавляет фосфор. Более всего отчуждается калий (около 60%), а в опаде преоб­ладает азот (50% общего накопления в растении). Используя фертигацию, можно легко программировать в течение вегетации подачу водорастворимых элемен­тов питания в необходимых пропорциях и количествах.

Необходимо отметить еще одно положительное свойство фертигации для внесения значительного количества удобрений в интенсивном плодоводстве. При основном их внесении часто имеет место равновесие ионов макроэле­ментов в почве, наблюдается антагонизм ионов и связанные с ним физиоло­гические заболевания, например горькая ямчатость яблони и груши, что яв­ляется результатом недопоступления кальция в связи с антагонизмом повы­шенных доз калия. Избыточный фосфор является антагонистом цинка и, как следствие, возникает розеточность листьев. Она имеет место при накоп­лении 400—450 кг/га подвижного фосфора на 1 га, в том числе накоплении меди за счет фунгицидных обработок. Медь также является антагонистом цинка. Исходя из этого, нельзя заправлять почвы фосфором и калием до среднего уровня плодородия при основном внесении удобрений, а только несколько ниже, ближе к показателям низкого уровня, приближающегося к среднему уровню обеспеченности, а остальное количество можно вносить с легко регулируемой фертигацией.

В практике мы встречаемся с большим объемом рекомендаций научно-исследовательских институтов и опытных станций по системе удобрений раз­личных культур, в частности овощных, плодовых, винограда, предусмотрен­ных для определенных регионов. В случае их использования необходимо оценивать эти рекомендации со средними нормами выноса элементов пита­ния (см. табл. 13.4). Следует учитывать, что эти рекомендации обычно при­менимы к системе удобрения с внесением органических удобрений, что требу­ет учитывать их количество, действие и последействие в общем балансе удоб­рений. И в этом случае необходимо иметь текущие данные анализа плодоро­дия почвы для корректировки коэффициентов пересчета норм внесения удоб­рений.

Особенностью проведения фертигации плодовых культур является то, что каждое плодовое растение использует большой объем почвы, поэтому при основном внесении удобрений может быть использована периодическая фертигация, в отличие от рассмотренных выше культур. То есть плодовые насаждения менее чувствительны к периодическому внесению удобрений при фертигации. Обычно начиная с ранней весны фертигацию продолжают до середины лета, но заканчивают за 1 — 1,5 месяца до сбора урожая. Для

улучшения лежкости семечковых азотные удобрения вносят в первой поло­вине сезона, но не позже, чем за два месяца до уборки. Средняя норма удоб­рений, вносимых с фертигацией в интенсивных плодоносящих садах, варьи­рует: по азоту — 80—130 кг/га, по калию — 115—140 кг/га. С послеуборочной фертигацией для лучшей перезимовки дают 17—25 кг/га азота и 25—35 кг/га калия. Остальные удобрения обычно применяют при основном внесении.