Элементы почвенного питания и их роль в развитии растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основы агрохимии

Содержание

фосфорное удобрение азотистое калийное

1. Роль антагонизма и синергизма ионов в питании растений. Приведите примеры этих явлений

2. Необменное поглощение катионов. Меры по ослаблению необменного поглощения катионов почвой

3. Превращение азотистых соединений в почве. Значение ингибиторов нитрификации, их применение

4. Классификация фосфорных удобрений. Фосфоритная мука. Пути повышения её эффективности

5. Основные месторождения калийных руд. Сырые калийные удобрения, их использование

1. Роль антагонизма и синергизма ионов в питании растений

В процессе выращивания культурных растений при обработке почвы и уходе за культурами постоянно приходится сталкиваться с отдельными проявлениями торможения (задержки, перенаправленности) ростовых и продуктивных процессов в растениях при вполне как будто благоприятных внешних факторах.

Эти явления носят название антагонизма в жизнедеятельности растений. Они обусловлены законами биологии, химии, почвообразования, взаимодействия факторов среды, отношением растительных сообществ с микроорганизмами.

В отношениях антагонизма могут находиться элементы питания (макро- и микроэлементы друг с другом и среди своих групп), свет и тепло, вода и воздух, полезные и вредные микробы и грибы в почве, корни растений и почвенные структуры, процессы фотосинтеза и дыхания растений.

Основные неполадки в процессах роста и развития растений происходят от антагонизма элементов питания, когда избыток одного из них в почвенном растворе мешает нормальному поглощению одного или нескольких других. Особенно четко это проявляется во взаимоотношениях катионов (ионов питательных солей с положительным электрическим зарядом) калия, кальция и магния. Избыток каждого из них препятствует поступлению двух других, создавая их искусственный недостаток при нормальном или пониженном наличии в почве.

Между магнием и кальцием наблюдается соперничество в корнях и надземных органах растений, которое усиливается с их возрастом и повышением концентрации кальция (переизвесткование) в почве. На поступление кальция отрицательно действует аммиачная форма азота при ее избытке. Такое бывает, когда тепличный грунт с внесенным в него свежим навозом переувлажняют. Аммиачный азот является антагонистом и для магния. Между анионами (ионами с отрицательным зарядом) также существуют противоречия в питании.

Увеличение дозы фосфора снижает содержание азота в тканях растений, что можно использовать для уменьшения накопления нитратов. При высоком содержании в почве азота его нитратная форма поступает в растения интенсивнее, чем аммиачная.

Антагонизм между элементами может быть очень полезен при выращивании растений в экологически загрязненных местах, препятствуя поступлению вредных (например, радиоактивных) веществ.

При всякой несбалансированности биогенных (полезных) элементов в почве их место в растениях спешат занять токсичные (вредные для растений и человека) вещества. Повышенная кислотность почвы резко снижает азотное питание растений, прекращает поглощение атмосферного азота корнями бобовых культур, делает недоступным молибден, изгоняет из почв полезных микробов и червей. Низкий показатель pH способствует поглощению растениями ионов водорода, алюминия и марганца, которые нарушают в них азотный, фосфорный и углеводный обмен. Отрицательное действие кислотности почвы устраняет, как известно, внесение известковых материалов. Вредное действие алюминия, марганца и железа на кислых почвах нейтрализуют гумусовые вещества перегноя и компостов.

Высокая концентрация солей в почве тормозит поступление в корни различных элементов питания и воды. В самой же влаге, при ее избытке в почве, резко уменьшается содержание воздуха и кислорода. При недостатке последнего в почве корни больше выделяют органических кислот (уксусной, щавелевой и др.), которые, в свою очередь, связывают ряд питательных элементов, делая их недоступными для растений.

Полезные микроорганизмы вокруг корневых систем растений способны вырабатывать стимуляторы роста, антибиотики и другие нужные вещества образуют защитную зону, не допуская в нее болезнетворные микробы.

Процессы роста и развития в каждом растении всегда противостоят друг другу. При активном развитии рост тормозится или останавливается совсем. Фотосинтез и дыхание имеют противоположные конечные результаты. Первый синтезирует органические вещества, а второе их тратит.

Физические свойства почвы могут противодействовать нормальным ростовым процессам. Так, плотная почва препятствует росту корней, а уменьшение размеров минеральных частиц почвы увеличивает ее водоудерживающую способность, что снижает аэрацию и замедляет прогрев.

В большинстве случаев синергическое действие обнаруживают элементы минерального питания при их поступлении в растения и во всех реакциях обмена веществ в растительном организме. Синергизмом можно считать все, что идет на пользу росту и развитию растения, его семенной продуктивности, урожайности частей, идущих на питание человека. Ученые считают, что общие действия ряда питательных элементов были бы эффективнее, если бы не существовало антагонистических действий в среде отдельных групп ионов (анионов и катионов). Конкретно синергическое действие элементов питания в виде их солей состоит в том, что одна из этих солей способна усиливать полезное действие другой. Поэтому эффект физиологической смеси превосходит сумму действий отдельных ее компонентов. Например, азот и фосфор совместно дают большую прибавку урожая, чем по отдельности, макро- и микроэлементы в комплексе - больше, чем каждая их группа самостоятельно. Улучшение питания растений фосфором способствует лучшему поглощению ими азота и более интенсивному включению его в обмен веществ. Эффективнее сам фосфор действует в присутствии азота в нитратной форме. Лучшей растворимости в почве фосфатов кальция способствуют сульфат аммония, мочевина и аммиачная селитра. Фосфор улучшает эффективность действия молибдена. От калия лучше поглощается растениями нитратный азот. От кальция происходит лучшее поглощение аммиачного азота, бора, марганца и молибдена. Поглощению кальция помогает нитратный азот. Молибден помогает растениям лучше усваивать нитратную форму азота и калия. В образовании клубеньков на корнях бобовых культур и улучшении деятельности фиксирующих атмосферный азот клубеньковых бактерий помогают бор, молибден, кобальт и ванадий. Уменьшение накопления нитратов в растениях идет на пользу не только человеку, но и самим растениям. В этом случае растения меньше жируют (увеличивая вегетативную массу в ущерб урожайной), у них не задерживается плодоношение, они меньше подвергаются заболеваниям. В деле восстановления нитратов до аммиачной формы и последующих необходимых и полезных растениям соединений активное участие принимают фосфор, магний, марганец, медь и молибден. Синергические действия разных элементов питания связаны и с определенными типами почв. Так, совместное полезное действие магния с бором более проявляется на почвах легкого механического состава. На дерново-подзолистых супесях и суглинках сера способствует увеличению подвижности и поглощаемости нитратного азота, фосфора, бора и меди. На всех разновидностях дерново-подзолистых почв лучше действуют на растения бор, молибден, медь, кобальт; на торфяных почвах - бор, медь, марганец и кобальт. Синергизм элементов питания использован в составе сложных и комплексных минеральных удобрений. Почвенные организмы имеют синергические связи с питательными элементами Дождевые черви, улучшая воздушный и водный режимы почвы, тем самым увеличивают обеспечение растений элементами минеральной пищи. Конечным результатом синергических явлений является увеличение урожайности и улучшение качества овощной продукции. А происходит это за счет лучшей биохимической деятельности растений: повышения интенсивности фотосинтеза и обмена веществ, превращений белков и углеводов, увеличения количества витаминов и накопления сухих веществ.

2. Необменное поглощение катионов

Необменное поглощение катионов (фиксации) определяется прочностью их связи с почвенным поглощающим комплексом. Эта часть катионов не вытесняется катионами нейтральных солей и представляет собой необменно-поглощенные, или фиксированные, катионы.

Необменному поглощению (фиксации) подвержены все почвенные катионы, но наиболее выражено оно для К⁺ и NH⁺₄. необменное поглощение катионов может иметь обратимый характер.

Механизм фиксации катионов до конца не изучен, но большинство исследователей считает, что переход катионов из свободного состояния в фиксированное и обратно сопровождается чередованием увлажнения и высушивания, обусловливающим набухание и усадку кристаллических решёток трёхслойных глинных минералов типа монтмориллонита, особенно вермикулита.

При набухании кристаллических решёток этих минералов в межпакетные пространства, имеющие сферы радиусам 1,3-1,65 А проникают катионы. При усадке кристаллической решётки размеры межпакетного пространства уменьшаются, и катионы остаются закреплёнными. Сильнее закрепляются катионы с большим радиусом.

Фиксирующая способность почв по отношению к катионам зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса. Чем больше гумуса и тяжелее почва, тем выше способность почв поглощать катионы.

3. Превращение азотистых соединений в почве

Природный цикл азота, имеющий глобальный характер, включает образование, транспорт и аккумуляцию нитратов в различных компонентах биосферы, среди которых одно из главных мест принадлежит растительному организму.

В почвообразующих породах азота почти нет. Почвенный азот находится в основном в составе органического вещества - гумуса. Этот азот растениям недоступен, однако в течение теплого времени года часть гумуса разлагается микроорганизмами и азот высвобождается в доступной для растений форме.

Резервом доступного для растений азота является легкогидролизуемый азот. Его содержание в почвах составляет 2-5% валового количества азота. Это азот, который может быть минерализован в «ближайшее время» за счёт наиболее разлагаемой части органического вещества почв (аминокислот и амидов).

Основную роль в азотном питании растений играют минеральные формы азота: окисленная и восстановленная. Аммонийный азот образуется в почвах в результате жизнедеятельности аммонифицирующих гетеротрофных микроорганизмов, превращающих органический азот растительных и животных остатков, а также азот гумуса.

Образованию нитратного азота в почвах обязано биологическому окислению в результате микробиологического процесса нитрификации, осуществляемого двумя группами автотрофных бактерий.

В настоящее время различают три группы нитратного азота в почве: свободный, подвижный и адсорбированный.

Свободный нитратный азот находится в почвенном растворе, может с ним передвигаться по профилю почв, хорошо поглощается корнями растений; часть нитратного азота подвергается денитрификации. Подвижный нитратный азот - это адсорбированный NO₃^-, легко переходящий в почвенный раствор из твёрдой фазы после высыхания почвы и последующего её увлажнения. Адсорбированный NO₃^-находится в твёрдой фазе почв в обменном состоянии. Подвижный и адсорбированный нитратный азот, находясь в почвах в виде поглощённых ионов, не подвергается вымыванию и денитрификации.

Запасы и доступность азота в почве зависят от скорости и направленности осуществляемых микроорганизмами процессов превращения азотистых соединений. Потребность культур в азоте зависит от биологических особенностей видов и сортов растений, уровня их потенциальной продуктивности, которые, в свою очередь, сопряжены с влиянием экологических факторов. Однако большинство почв не в состоянии обеспечить полностью потребности культур в азоте, поскольку скорость и величина образования минерального азота в почве не совпадают с режимом азотного питания растений. Поэтому получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах обеспечивается лишь дополнительным внесением азота в виде минеральных или органических удобрений.

В зависимости от вида культуры, хозяйственного предназначения урожая, системы ведения хозяйства, характера используемой агротехники и других факторов определенная часть поглощенного азота поступает обратно в почву с корневыми выделениями, в ходе вымывания минеральных форм из вегетативных органов, с корневыми и пожнивными остатками, побочной продукцией при ее запашке в почву. Вследствие этого азотсодержащие соединения, аккумулированные растениями, могут быть источником нитратов в почве в послевегетационный период.

Запасы и доступность азота в почве зависят от скорости и направленности осуществляемых микроорганизмами процессов превращения азотистых соединений.

Эффективным средством снижения содержания нитратов в растении являются ингибиторы нитрификации (сероуглерод, дициандиамиддидин, КМП), использование которых даже при высоком уровне содержания азота в почве эффективно снижало количество нитратов в урожае зеленых овощей и редиса.

4. Классификация фосфорных удобрений

Фосфор - один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты - только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора - фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности - томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения - аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них - суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице №1

По степени растворимости эти удобрения подразделяют на следующие группы:

Растворимые в воде, легкодоступные для растений - суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный; Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимые в слабых кислотах) , они не могут непосредственно использоваться растениями - это фосфоритная и костная мука.

Фосфоритная мука - тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого труднодоступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах.

Таблица №1

5. Калийные удобрения

Ангаро-Илимский бассейн в Иркутской области включает два крупных месторождения - Коршуновское и Рудногорское. Руды имеют повышенное содержание окиси магния и окиси кальция, что позволяет относить их к самоплавким и легкообогатимым. Разрабатываются в основном открытым способом.

Минерально-сырьевая база калийных солей в Волгоградской области представлена двумя месторождениями - Эльтонским и Гремячинским. Оба месторождения обладают уникальными по качеству калийными рудами с содержанием хлористого калия от 30 до 40 и более процентов, что почти в два раза превышает качество руд эксплуатируемых месторождений бывшего Союза. Ни одно из месторождений не разрабатывается. Запасы калийных солей на Эльтонском месторождении подсчитаны в количестве 3,3 млрд.т по категориям С1+С2, на Гремячинском - 1,2 млрд.т по категории С2. Калийные соли служат исходным сырьем для производства калийных удобрений.

Крупнейшее месторождение калийных солей - Верхнекамское - расположено на Урале в Пермской области, где содержится основная часть всех запасов калийных солей России. Балансовые запасы его оцениваются в 21,7 млрд. т. Калий - необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов. Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.

Калийные удобрения подразделяются на три группы:

Концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд - хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия); Сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды - каинит, сильвинит; Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием - 30-ти и 40%-ные калийные соли.

Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль. Наиболее распространенные калийные удобрения и их свойства приведены в таблице №2

Таблица №2

В организме растений калий регулирует процесс дыхания, способствует усвоению азота и повышает накопление белков и сахаров в растениях. Для зерновых культур калий увеличивает прочность соломы, а у льна и конопли повышает прочность волокна. Калий повышает стойкость озимых хлебов к морозам и к перезимовке и овощных культур к ранним осенним заморозкам. Недостаток калия у растений проявляется на листьях. Их края приобретают желтую и темно-коричневую окраску с красными крапинками.

Калийные удобрения обычно применяют в сочетании с азотными и фосфорными.

Литература

1. Маукевич В.В., Лобанов П.П. Сельскохозяйственная энциклопедия: в 6 т./ -М.: Советская энциклопедия, 1974 г. -Т.1-6.

2. Кругляков М.Я. и др. Комплексная механизация применения удобрений. -М.: Колос, 1972 г.256 с.

Размещено на Allbest.ru