ДИНАМИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЯМИ

Интенсивность протекающих в растениях биохимических и ростовых процессов, а следовательно, и нуждаемость в элементах питания различны на отдельных этапах онтогенеза. Определение потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания в отдельные фазы их роста и развития имеет большое практическое значение для установления оптимального срока и способа внесения удобрений.

Самую высокую требовательность к обеспеченности элементами питания растения предъявляют на ранних этапах своего развития. В этот период даже небольшой дефицит элементов питания в почве может лимитировать процессы роста и развития растений из-за слабого потребления элементов питания неразвитой корневой системой. У всех сельскохозяйственных культур содержание элементов питания максимально на ранних стадиях их развития, а по мере созревания постепенно снижается в 2—4 раза.

Динамика потребления элементов питания в значительной мере обусловливается биологическими, сортовыми особенностями сельскохозяйственных культур, фазой их развития и погодными условиями. Так, например, ранние, средние и поздние сорта картофеля, капусты и ряда других культур значительно различаются по темпам потребления отдельных элементов питания.

У злаковых культур динамику потребления элементов питания можно условно разделить на пять периодов.

В первый период (от прорастания семян до начала кущения — 1-й этап органогенеза) растения практически не нуждаются во внешнем источнике минерального питания. До появления третьего листа (начала кущения) они развиваются в основном за счет использования питательных веществ, содержащихся в семени. Интенсивность их роста в этот период обусловливается экологическими условиями (температурой, влажностью почвы) и не зависит от содержания питательных веществ в почве. Лишь у мелкосемянных культур (моркови, томата, свеклы и др.) после появления всходов может возникнуть потребность в дополнительном снабжении растений фосфором.

Второй период (2-й и 3-й этапы органогенеза — от начала до конца кущения) связан с дифференциацией в конусе нарастания (верхушечной меристеме) зачаточного стебля, узлов и междоузлий, обусловливающих в дальнейшем габитус растений (высоту, количество листьев) и урожай надземной массы.

Растения в это время усиленно кустятся и накапливают в листьях значительно больше элементов минерального питания, чем диктует физиологическая потребность в них, создавая тем самым запасы питательных веществ для последующего использования. Например, содержание азота в листьях в конце фазы кущения может достигать 6% от сухой массы.

Недостаточная обеспеченность растений в этот период элементами питания, особенно фосфором, приводит к уменьшению количества заложенных в верхушечной меристеме зачаточных вегетативных органов. Поэтому данный период в жизни растений является критическим в отношении элементов питания. При остром дефиците фосфора или азота на этой стадии развития в конусе нарастания растений значительно лимитируется образование и дифференциация будущих листьев и междоузлий. Об отклонениях от нормальных условий питания можно судить по количеству образовавшихся на растениях листьев.

По истечении третьего этапа органогенеза новые вегетативные органы в конусе нарастания не образуются. Если на этой стадии, например, у кукурузы было заложено вместо генетически обусловленных 14—16 междоузлий и листьев лишь 6—9, то дальнейшие самые благоприятные условия питания растений не смогут исправить положение.

Критический период — это такой период в жизни растений, когда недостаток или избыток элементов питания приводит к необратимым физиолого-биохимическим и морфологическим изменениям.

Характеризуя этот период питания растений, можно образно провести аналогию: если мышь родилась без хвоста, то, как бы ее потом хорошо ни кормили, хвост не вырастет.

Для предотвращения фосфорного голодания на ранних стадиях развития растений следует вносить при посеве фосфорные удобрения (Р905) из расчета 8—12 кг/га.

Третий период в питании злаковых культур — самый продолжительный — от выхода в трубку до начала колошения. Он характеризуется наиболее интенсивным потреблением элементов питания и суточным приростом наземной массы. Среднесуточное потребление элементов минерального питания в этот период составляет 4—10 кг/ га, а суммарный вынос растениями N, Р205 и К20 из почвы от кущения до цветения в зависимости от урожайности культур может составлять 100—300 кг/га.

На данной стадии развития растений (4—5-й этапы органогенеза) в конусе нарастания закладываются зачатки будущего колоса и колосков. Низкая обеспеченность растений элементами питания в предыдущем и в данном периодах значительно уменьшает количество колосков в колосе и ухудшает их дифференциацию. Дефицит элементов питания в это время приводит к значительному уменьшению количества колосков в колосе. Например, у пшеницы в колосе вместо 12—15 образуется 4—8 колосков, что сказывается на ее урожайности.

Четвертый период (от фазы цветения до фазы молочной спелости) характеризуется значительным снижением, а к концу периода — полным прекращением потребления растениями питательных веществ из почвы.

По мере формирования зерна усиливаются гидролиз питательных веществ прежде всего в нижних самых старых листьях и перераспределение их в более молодые верхние листья и колос. Затем гидролитические процессы постепенно усиливаются в верхних листьях, а продукты гидролиза в виде органических и минеральных соединений оттекают в репродуктивные органы. Налив зерна происходит главным образом за счет фотосинтетической деятельности верхнего (флагового) листа и колоса, а также оттока значительной части минеральных веществ и аминокислот из вегетативных органов. Это характерно для азота, фосфора, серы и магния и в меньшей степени — для калия и кальция. Значительная часть питательных веществ, находящихся в вегетативных органах, особенно азота и фосфора, энергично оттекает к семенам, поступление элементов минерального питания через корневую систему практически прекращается.

Утилизация репродуктивными органами азота, фосфора, серы и магния из стеблей, листьев и корней колеблется от 55 до 70% от общего содержания в них элементов.

К фазе молочной спелости зерна биомасса растений содержит 97—100% потребляемого азота, фосфора, калия и других элементов питания. Поэтому данный период называется периодом максимального потребления растениями элементов питания. К концу периода часть калия оттекает через корни в почву, а также вымывается осадками из старых листьев.

В пятый период (от молочно-восковой спелости до полного созревания семян) заканчивается отток питательных веществ из верхней части вегетативных органов в репродуктивные, происходит быстрое старение и отмирание вегетативных органов. Наблюдаются значительные потери растениями калия. При пасмурной, дождливой погоде в результате вымывания из листьев и оттока через корни в почву содержание калия может составлять 30—60% от его содержания в период цветения.

Приведенные выше закономерности потребления элементов питания зерновыми культурами в целом характерны также для зернобобовых. Однако многие овощные культуры (капуста, морковь, томаты, перцы, баклажаны, огурец, тыква, картофель), а также корнеплоды (сахарная, кормовая и столовая свекла, редька, репа, брюква и др.) не имеют явно выраженных периодов потребления элементов питания. Интенсивность потребления ими питательных веществ обусловливается в основном динамикой нарастания биомассы. Пасленовые (томаты, перцы, баклажаны, физалис) и тыквенные (огурец, кабачки, патиссоны, тыква, арбуз, дыня и др.) культуры отличаются способностью к продолжительному новообразованию вегетативных и репродуктивных органов. В течение всей жизни на разных этапах развития у этих растений происходит непрерывная дифференциация верхушечного конуса нарастания с образованием новых междоузлий, листьев, боковых побегов и цветков. Цветение и плодообразование у пасленовых и тыквенных культур продолжается почти в течение всего периода их вегетации, поэтому устранение дефицита элементов питания на любом этапе их роста и развития будет способствовать реализации их высокой потенциальной продуктивности. Эти растения не имеют характерного критического периода питания. При благоприятных условиях у капусты постоянно образуются листья и растет кочан, у картофеля — клубни, у свеклы — кольцевая меристемя роста корня. Дефицит элементов питания в молодом возрасте или в какой-либо период вегетации, в отличие от зерновых и зернобобовых культур, вызывает у них лишь задержку роста, а при дальнейшем улучшении условий питания в результате усиленного роста можно достичь высоких урожаев.

При разработке системы удобрения в целях получения продукции заданного химического (качественного) состава важно учитывать, что содержание основных органических веществ (белка, углеводов, жира и др.), а следовательно, и макроэлементов в репродуктивных органах зерновых, зернобобовых и масличных культур генетически более обусловлено, чем в их вегетативных органах, поэтому существенно изменить химический состав растений с помощью агротехнических приемов, в том числе применяя удобрения, возможно лишь в ограниченном диапазоне. Это касается прежде всего содержания фосфора и калия. Их содержание в зерне (семенах) довольно стабильно. Увеличение содержание азота в зерне при улучшении азотного питания растений обусловлено не только количеством белка, но и повышенным содержанием в нем амидов — аспарагина и глутамина, инактивирующих избыточный азот путем снижением содержания крахмала и жиров. В силу этого высокобелковое зерно часто более щуплое, чем крахмалистое. Повышение уровня минерального питания растений сказывается в основном на химическом составе побочной продукции зерновых и масличных культур.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >