Елементи живлення рослин: Макроелементи, Мезоелементи та Мікроелементи

Основними макроелементами живлення рослин виступають – азот, фосфор, калій. Вони, зазвичай, входять в більш складні молекули, які є “будівельним матеріалом” для тканин і органів самої рослини.

Азот (N) – основний білковий (будівельний) елемент, необхідний для росту всіх рослин і тварин. Він визначає і прискорює ріст вегетативної маси рослин, і так само необхідний для утворення кореневої системи, стеблин і листя. Сприяє утворенню репродуктивних органів, насіння і плодів.

Азот має бути доступним для рослин постійно протягом вегетації.

Нестача Азоту зменшує вихід і якість кінцевої продукції:

• зменшує вміст білка і жиру в рослинах;
• рослини формуються недорозвиненими і дрібними;
• зменшується врожай.

Підвищених доз азоту вимагають всі зернові, кукурудза, кормові культури, поновлювані луги та пасовища.

Фосфор (P), як і азот, входить до складу більшості білків. Він відповідає за енергетичне забезпечення реакцій в клітині:

• покращує азотне живлення;
• дає енергію для проростання насіння;
• забезпечує швидкий ріст і розвиток кореневої системи;
• прискорює дозрівання;
• необхідний для розмноження.

Фосфор визначає закладку майбутнього врожаю, покращує якість кінцевого продукту. Збільшує вміст цукрів і каротину.

Фосфор дуже малорухливий у ґрунті (не мігрує) і легко взаємодіє з ґрунтовими частинками, утворюючи нові сполуки і переходячи в недоступні для поглинання рослинами форми. Тому ефективність використання рослинами фосфорних добрив найчастіше не перевищує 15-22%.

Підвищених доз фосфорних добрив вимагають овочеві, коренеплідні та зернобобові культури.

Калій (K) – відповідає за інтенсивність поглинання рослинами поживних елементів, підвищує стійкість до грибкових захворювань і посухи, забезпечує ефективність засвоєння азоту та фосфору, покращує якість кінцевої сільськогосподарської продукції.

Калій в рослинах регулює такі функції:

• ефективність використання води рослинами (тургор, стійкість до посухи);
• пересування води і поживних елементів в рослині (дозрівання);
• транспорт цукрів (накопичення поживних речовин);
• синтез білка;
• утворення крохмалю.

Найбільш чутливі до нестачі калію суниця, плодові, виноград картопля, коренеплоди, соняшник, соя.

1. Сульфат калію – 50% К2О:
   • вноситься восени, навесні і перед посівом;
   • для культур, чутливих до хлору (картопля, гречка, ефіроолійні, плодово-ягідні, виноград).
2. Монофосфат калію і нітрат калію:
   • для внесення в закритому ґрунті (теплиць) та для живлення при зрошенні.

Мезоелементи

Велику участь в харчуванні рослин приймають мезоелементи сірка, кальцій та магній.

Сірка (S) – бере участь в азотному та вуглеводному обміні рослин, в процесі дихання та синтезі жирів. Нестача сірки призводить до слабшого розвитку рослин та, як наслідок, більш низького рівня врожайності. Сірка необхідна для росту і розвитку всіх культур. Це основний елемент для збільшення вмісту білка та жирів в сільськогосподарських культурах.

Сірка підвищує стійкість до:

Найбільш чутливі до сірки овочеві, олійні, зернобобові, зернові, культури, рапс, гірчиця, суріпиця, кукурудза.

Кальцій (Ca) – основний фактор, що регулює ферментну активність в рослинах, забезпечує поглинання інших елементів живлення (особливо азоту).

Кальцій зазвичай вноситься в процесі вапнування кислих ґрунтів, для зменшення токсичного ефекту іонів алюмінію в ґрунтовому розчині.

Найбільш позитивно відгукуються на внесення кальцію овочеві, плодові, ягідні культури та соя.

Магній (Mg) – центральний атом молекули хлорофілу. Він відповідає за перетворення вуглекислого газу в органічні сполуки і виділення кисню.

Рослини можуть споживати та засвоювати магній з різних видів добрив:

Чутливі до нестачі магнію картопля, зернові культури, соя.

Мікроелементи

Мікроелементи на рівні з іншими факторами відповідають за розмір врожаю та його якість.

Мікроелементи поділяються на:

1. 5 металів (засвоюється рослинами у вигляді двовалентних катіонів або у вигляді хелатів):
   • Fe = залізо;
   • Mn = марганець;
   • Zn = цинк;
   • Cu = мідь;
   • Mo = молібден.
2. 2 неметали:
   • CI = хлор, споживається рослинами у вигляді іона, важливий для деяких культур, бере участь в регулюванні осмотичного тиску і підвищує стійкість рослин до деяких грибів;
   • B = бор.
3. Специфічні мікроелементи:
   • Na = натрій, в деяких рослинах (цукровий буряк) може частково замінити калій;
   • Si = кремній, споживається у вигляді силікату, підвищує міцність соломини у зернових, зменшує вилягання;
   • Co = кобальт, в основному необхідний бобовим для кращої фіксації азоту.

Мікроелементи можуть вноситься як у складі складних добрив, так і самостійно.

Тож варто запам’ятати які культури чутливі до нестачі певних мікроелементів:

• Зернові: Cu, Mn.
• Кукурудза: Zn.
• Зернобобові: B, Mo, Co.
• Олійні: B.
• Цукровий буряк: Mn, B, Na.
• Картопля: B, Cu.
• Рис: Zn.
• Бавовна: Mn, B, Zn.

Муки вибору краплинної стрічки. Щелевидная або Эмиттерная? З яким відстанню? Причому тут водовылив? Чи впливає тип ґрунту на вибір краплинної стрічки. Відповіді та рекомендації щодо вибору у статті “Як вибрати стрічку для крапельного зрошення”.

Вплив умов навколишнього середовища на поглинання елементів живлення рослинами

Сучасні технології вирощування сільськогосподарських культур передбачають застосування науково обґрунтованої системи удобрення. Вона враховує винесення елементів запланованим врожаєм та забезпечення ними рослини, корекцію доз і норм відповідно до погодних умов території вирощування тощо.

Останнім часом досить велику увагу приділяють просторовій неоднорідності ґрунту та строкатій родючості. На допомогу агроному прийшли ГІС-технології, застосування яких дає змогу «вирівнювати» родючість ґрунту на окремих ділянках поля шляхом зміни кількості внесених добрив. Все це, безумовно, створює можливості для запровадження високоефективного виробництва агрокультур. Проте, крім якості, кількості та правильного місця внесення добрив, не менш важливо брати до уваги особливості довкілля та інші чинники впливу. Нехтування оцінкою чинників навколишнього середовища та коригуванням системи удобрення відповідного до неї може призвести до відсутності агрономічного ефекту або навіть до токсичної дії добрив.

Поглинання рослиною елементів живлення є активним фізіологічним процесом, на який мають як прямий, так і опосередкований вплив багато чинників. Розглянемо найважливіші з них.

ФАЗА РОСТУ ТА РОЗВИТКУ РОСЛИНИ

Реакція рослин на умови живлення в різні періоди вегетації буває різною. Через зміну характеру та спрямованості біохімічних процесів поглинання елементів також є нерівномірним. Раціональна система удобрення має бути підібрана на основі глибоких знань про потреби рослини на кожному окремому етапі її росту, щоб забезпечити оптимальну кількість і співвідношення елементів живлення. Недостатнє забезпечення будь-яким елементом живлення в певні фази, особливо в критичні, буде причиною втрати потенційної врожайності та якості.

Отже, врахування фази росту рослини є важливим критерієм вибору виду елементу живлення та оцінки орієнтовної потреби у ньому. Візуально агроном може орієнтуватися за фазами розвитку, але фактично тут слід пам’ятати про етапи органогенезу. Так, наприклад, для кукурудзи критичними є IV, VI та X етапи, коли закладаються відповідно кількість зернин у качані, величина зернин і виповненість качана.

Рис. 1. Розвиток рослин кукурудзи у разі проведення припосівного удобрення і без нього

Зазвичай особливо висока чутливість до нестачі та надлишку елементів живлення спостерігається у рослин на початкових стадіях росту. В цей період вони потребують достатнього фосфорного живлення. На ранніх етапах дефіцит фосфору є критичним, і виправити його потім неможливо. Високі вимоги до забезпечення фосфором пояснюються поєднанням інтенсивних біохімічних процесів зі слаборозвиненою кореневою системою. Наприклад, у злакових культур закладання та диференціація репродуктивних органів відбувається у перші дні росту та розвитку. Пізніше, у період активної фотосинтетичної діяльності, зростає потреба в азоті. У фазу цвітіння та закладання генеративних органів знову постає потреба у посиленому фосфорному живленні.

В сучасних комплексних добривах для внесення у ґрунт і позакореневого підживлення елементи поєднуються таким чином, щоб досягти максимального ефекту щодо впливу на врожай і якість у різні періоди росту рослини.

ФІЗІОЛОГІЧНИЙ СТАН РОСЛИНИ

Цей чинник, з одного боку, впливає на засвоєння елементів живлення, а з іншого – є критерієм прийняття рішення про додаткове внесення елементів живлення. Так, ослаблені рослини будуть гірше поглинати внесені добрива, і це потрібно брати до уваги, наприклад, при проведенні позакореневого підживлення, додаючи до робочих розчинів «прилипачі» або поверхнево активні речовини, щоб подовжити час і збільшити площу взаємодії розчину для обприскування з листком.

Водночас хлороз листя та інші візуальні ознаки порушення фізіологічних процесів є сигналом до застосування додаткового удобрення. Деякі сучасні добрива містять у своєму складі амінокислоти та регулятори росту, що допомагають водночас «оздоровити» та «нагодувати» рослину.

ТЕМПЕРАТУРНИЙ РЕЖИМ

Температура повітря та ґрунту суттєво впливає на швидкість біохімічних реакцій у рослинах і поведінку елементів живлення. Причому як зниження, так і підвищення температури призводить до погіршення ефективності удобрення – тут діє екологічний закон оптимуму, коли найкращий результат досягається за оптимальних показників.

Рослини починають поглинати К, Са, Мg та S вже за температури ґрунту +5°С, N і P – від +8°С і +10°С відповідно. Хоча оптимальною для всіх елементів живлення вважається температура ґрунту на рівні 15–20°С.

СВІТЛО

Поглинання елементів живлення рослинами перебуває у тісному зв’язку з рівнем освітлення. Рослина постійно міститься у двох середовищах – ґрунті та атмосфері. І якщо корені добре розвиваються при цілковитій темряві, то наземна частина рослини істотно залежить від інтенсивності освітлення та тривалості світлового дня.

В рослинах у процесі еволюції була сформована система сигналінгу – синтезу певних сигнальних речовин у відповідь на зміну умов навколишнього середовища. Так, при достатньому освітленні рослини починають посилено поглинати елементи живлення. У разі затінення, навпаки, поглинання уповільнюється і повністю зупиняється у темряві. Така реакція пояснюється опосередкованою дією світла на поглинання через регуляцію процесу дихання та утворення енергетичних запасів у клітині. У темряві органічні речовини не синтезуються і запас енергетичного матеріалу обмежений.

Таким чином, за умов обмеженого освітлення рослини будуть поглинати менше елементів живлення, що слід врахувати при плануванні удобрення на затінених ділянках.

ВОЛОГІСТЬ ҐРУНТУ

Вологість теж має бути оптимальною. За умов надлишкового зволоження ґрунту знижується або взагалі припиняється надходження кисню до коренів, що погіршує стан усієї рослини. Крім того, за таких умов відбувається накопичення півтораокисів заліза та алюмінію в ґрунтовому розчині, що може спричиняти токсичний ефект.

Аналогічно інтоксикація рослин загострюється і за посухи – рослина втрачає тургор, в’яне та значно знижує здатність до засвоєння елементів живлення як корінням, так і позакоренево. Оптимальною для ефективного удобрення є вологість на рівні 50–60% від повної вологоємності ґрунту.

Слід зазначити, що лише близько 0,2% вологи, що поглинається корінням, використовується на побудову самої рослини, а понад 90% випаровується. При достатньому забезпеченні елементами живлення використання води на продукування одиниці сухої речовини знижується (табл. 1).

Лімітуюча дія вологості ґрунту на врожайність агрокультур певним чином пов’язана із забезпеченістю елементами живлення. Кращі умови живлення сприяють більш продуктивному використанню вологи. При достатньому вологозабезпеченні, у свою чергу, покращується віддача від внесення добрив, про що свідчить практика зрошуваного землеробства.

СПІВВІДНОШЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ В ПОЖИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Живлення рослин слід розглядати не лише з позицій кількісного забезпечення елементами живлення, тобто за динамікою надходження, а й за кількісними показниками – співвідношенням елементів живлення в різні фази росту та розвитку. Тому співвідношення елементів (особливо в ґрунтовому розчині) в більшості випадків відіграє важливішу роль, ніж їх концентрація.

Слід зазначити, що надходження одного елемента живлення, який був раніше в дефіциті, провокує нестачу іншого. Рослина буде найкраще розвиватися та рости за умов дотримання оптимального співвідношення макро- і мікроелементів. Цього можна досягти завдяки врахуванню синергізму та антагонізму елементів (рис. 2), що дасть змогу уникнути порушення в разі виявлення дефіциту лише одного з них.

Рис. 2. Синергізм і антагонізм елементів Рис. 3. Реакція рослини рису на удобрення дво- та трикомпонентними добривами. С – контроль

Якщо, наприклад, спостерігається дефіцит заліза, то, усуваючи його, варто подбати про недопущення дефіциту міді, цинку, марганцю, фосфору та кальцію. У разі основного удобрення навіть при підвищеному вмісті в ґрунті одного з найнеобхідніших макроелементів (NPK) не слід забувати про його додаткове внесення. Адже лише запаси в ґрунті не можуть забезпечити потреби високоврожайних сортів (рис. 3).

Для недопущення негативних наслідків антагоністичних взаємозв’язків між елементами живлення більшість продуктів для позакореневого підживлення містять цілий спектр макро- та мікроелементів. Врахування синергізму дає змогу активізувати надходження кількох елементів за внесення лише одного. Так, додаткове внесення магнію дасть змогу також паралельно покращити азотне й фосфорне живлення рослини.

ВПЛИВ КОНЦЕНТРАЦІЇ ПОЖИВНОГО РОЗЧИНУ

Концентрація ґрунтового розчину має значний вплив на рослини, оскільки за низької концентрації погіршується ріст внаслідок не- стачі елементів живлення, а при підвищеній – спостерігається так зване старіння рослин.

Висока концентрація елементів живлення в ґрунтовому розчині підвищує осмотичний тиск і уповільнює надходження води до рослини. Внесення повністю розчинних добрив з мінімальною кількістю солей (найнижчим сольовим індексом) може якнайкраще забезпечити рослину необхідними елементами. Таким чином, регулюючи концентрацію поживних речовин, можна ефективно управляти процесом водоспоживання рослин та їх вегетативним і генеративним розвитком.

Розчин, у якому окремі елементи живлення наявні в таких співвідношеннях, що сприяють якнайкращому поглинанню, називають фізіологічно врівноваженим. Для цього потрібно мати розчин з оптимальними концентрацією та співвідношенням солей. Розчин, приготовлений на основі однієї лише солі, не може забезпечити потреби рослини навіть в короткий період і, таким чином, є фізіологічно неврівноваженим. Важливо також зазначити, що застосування різних солей в односольових розчинах має неоднаковий вплив на ріст рослин (табл. 2). Проте, як вже зазначалося, найкраще рослини реагують на суміші солей і елементів живлення.

РІВЕНЬ рH

Рівень pH ґрунту. Ідеальною кислотністю ґрунту вважається близька до нейтральної – від слабокислої 6,5 до слаболужної 7,5, оскільки в цьому діапазоні доступна більшість елементів живлення із ґрунтового розчину. Зміна реакції середовища найбільше впливає на доступність і поглинання мікроелементів. Серед макроелементів окрему увагу слід приділити фосфору. Так, при підвищенні рН до 7,5–8,5 доступність його різко знижується через зв’язування фосфатів з іонами кальцію, а при зниженні до 5,5–3,5 – з іонами заліза та алюмінію.

Рівень pH робочого розчину (для позакореневого підживлення). Щоб рослина могла поглинати поживні речовини, вони мають бути в розчинній формі. Рівень рН значно впливає на розчинність поживних речовин та їх взаємодію з іншими компонентами у воді. Як правило, кислий рН покращує проникнення поживних речовин через поверхню листя. Для позакореневого підживлення оптимальна слабокисла кислотність у межах рН 5±0,5.

Рівень pH впливає на заряд кутикули листка рослини і, відповідно, на зміну її селективності щодо іонів. Зростання рівня рН вище 3 призведе до збільшення негативного заряду поверхні кутикули і таким чином сприятиме кращому поглинанню позитивно заряджених іонів (катіонів). Іонна форма елементів живлення залежить від рівня pH, і таким чином кислотність регулює швидкість і величину поглинання.

Не оптимальний рівень pH робочого розчину може мати негативний вплив і навіть спричиняти фітотоксичність компонентів розчину для обприскування.

Таким чином, у кожному конкретному випадку кислотність робочого розчину має бути доведена до величини, що забезпечить найкраще поглинання та допоможе уникнути появи опіків.

ІНШІ ЧИННИКИ ВПЛИВУ (ПРИ ПОЗАКОРЕНЕВОМУ ПІДЖИВЛЕННІ)

Рис. 4. Збільшення поверхні взаємодії робочого розчину з листком при застосуванні поверхнево активних речовин

Використання поверхнево активних речовин (ПАР). ПАР (або сурфактанти) забезпечують рівномірне нанесення розчину на листок. Вони збільшують утримання розпиленого розчину шляхом зменшення поверхневого натягу крапель (рис. 4).

Час доби. Найкращим часом для позакореневого підживлення є ранок і пізній вечір, коли стомата (листові продихи) відкриваються. Не рекомендується проводити захід при підвищенні температури повітря понад 27°C.

Рис. 5. Розмір краплі та відносна площа покриття

Розмір крапель. Чим дрібніші краплі, тим більша площа листка покривається розчином і підвищується ефективність внесення по листку (рис. 5). Проте зниження розміру крапель до 100 мікронів і менше може спричинити дрейф (утворений туман не падає на листки, а переноситься повітряними масами).

Кількість розчину. При обприскуванні кількість розчину також впливає на ефективність поглинання елементів живлення. Оптимальним вважається об’єм, що дає змогу покрити всю листову поверхню, але не спричиняти стікання. Для цього слід враховувати вид рослини та її фазу росту.

Зазвичай на етикетці добрив та в рекомендаціях зазначають поряд із нормою внесення також норми витрати робочого розчину на гектар. Але на практиці інколи виникає потреба в коригуванні витрати робочого розчину на одиницю площі у бік зниження чи підвищення. В такому разі важливо зберегти концентрацію добрива в розчині, оскільки її підвищення може стати причиною опіків рослин, а зниження – погіршувати ефективність заходу.

РОЛЬ ПІДЖИВЛЕНЬ ДЛЯ РОСЛИН

Основне внесення добрив у ґрунт, безперечно, є базовим заходом у системі удобрення. Проте воно впливає на врожайність культури лише до певної межі й за певних умов. Подальше підвищення врожайності можливе лише за додаткового дробового внесення у вигляді кореневого чи позакореневого підживлення впродовж вегетаційного періоду. Такі підживлення є неодмінним атрибутом сучасних інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур.

Кореневі підживлення можуть застосовуватись для озимих культур як регенеративні або ранньовесняні. Пізніше, коли ґрунтової вологи недостатньо або ґрунт взагалі пересихає, підживлення варто планувати позакоренево.

Рис. 6. Етапи надходження елементів живлення в листок

Як відомо, рослини поглинають елементи живлення не лише через кореневу систему, а й через поверхню листової пластинки. Всисна сила листка навіть при достатньому забезпеченні вологою становить 2 атм., а у спекотну погоду вона підвищується до 4–5 атм. Тому при обприскуванні рослин розчином мінеральних добрив листки поглинають його досить швидко. Обприскування листової поверхні рослин розчинами макро- та мікроелементів підвищує фотосинтетичну активність і пришвидшує перебіг всіх біологічних процесів у рослині, що позитивно позначається на врожайності та якості продукції.

ПЕРЕВАГИ ПОЗАКОРЕНЕВОГО ПІДЖИВЛЕННЯ

1. Позакореневе удобрення є більш дієвим методом корекції дефіциту елементів живлення, ніж прикореневе. Ефективність позакореневого підживлення щонайменше на 12–25% вища за кореневе.
2. Добриво, що вноситься на листову пластинку, на 90% засвоюється рослиною, а за внесення у ґрунт цей показник становить лише 10%.
3. На піщаних суглинках ефективність позакореневого підживлення до 20 разів перевищує ефективність прикореневого.
4. За низької вологості ґрунту позакореневе підживлення лишається єдиним дієвим методом корекції дефіциту через нездатність ґрунту забезпечити рослину елементами живлення.

КОЛИ СЛІД ЗАСТОСОВУВАТИ ПОЗАКОРЕНЕВЕ ПІДЖИВЛЕННЯ

Наявність обмежуючих чинників. Позакореневе підживлення слід застосовувати за умов, коли кореневе поглинання елементів живлення буде обмеженим. Такими умовами можуть бути високий чи низький рівень рН ґрунту, стрес від екстремальних температур, занадто низька чи висока вологість ґрунту, захворювання коренів, наявність хвороб і шкідників, що погіршують поглинання, порушення нормального співвідношення елементів живлення в ґрунті тощо.

Симптоми дефіциту. Однією з переваг позакореневого підживлення є швидка реакція рослини та усунення дефіциту певного елемента. Ефективність поглинання елементів живлення рослиною з нанесених на листок розчинів у середньому в 8–9 разів вища, ніж із внесених у ґрунт добрив.

Застосування на специфічних етапах росту та розвитку. У різні фази росту рослини потребують неоднакової кількості елементів живлення. Інколи це дуже важко контролювати через регулювання кореневого живлення. В таких випадках на допомогу приходить позакореневе підживлення, яке допомагає досить ефективно поповнити потребу рослин у елементах живлення.

ОБМЕЖЕННЯ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ ПОЗАКОРЕНЕВОГО ПІДЖИВЛЕННЯ

Лімітована доза внесення. Вся кількість елементів живлення, яка необхідна для повноцінного розвитку рослини, не може бути внесена позакоренево. За даними професора Лихочвора, якби весь фосфор вносився через листок, то потрібно було б провести 24–39 таких обробок (залежно від культури). Тому, звісно, не можна розглядати позакореневе підживлення як основне. Воно може використовуватись лише як додатковий захід.

Фітотоксичність. Внесення високих концентрацій елементів живлення може викликати опік листя, оскільки при випаровуванні води на його поверхні залишається сіль, яка спричиняє токсичний ефект.

Висока вартість. З огляду на фітотоксичність рекомендовано вносити добрива частіше, але в менших кількостях. Проте проведення великої кількості обприскувань є досить затратним і не практичним.

ВИСНОВКИ

Отже, врахування всіх можливих чинників навколишнього середовища допоможе отримати якнайвищий ефект від внесення добрив, уникнути фітотоксичного ефекту та збитків.

Найкращим способом швидкої ліквідації незначного дефіциту та оптимального забезпечення елементами живлення в потрібну фазу є позакореневе підживлення. Проте слід пам’ятати про певні його обмеження, головним із яких є нездатність забезпечити рослину поживними елементами повною мірою.

Наталія Білєра, канд. с.-г. наук, НУБіП України

Опубліковано в журналі “Агроном”