Физиологические основы корневого питания плодовых растений

Почва — среда обитания и функционирования корней. В системе питания растений (воздушного, почвенного) функционирование корней как органов поглощения воды и элементов минерального питания имеет определяющее, ключевое значение. Не случайно прорастание семени и переход растения на автотрофное питание всегда начинается с образования корня. Только после того как корень проростка начинает поглощать воду, активизируется рост зачатков надземных органов и формирование фотосинтезирующего аппарата растения.

Все органы растения, в том числе и плоды, формируются в основном из органических веществ — продуктов фотосинтеза. В то же время для формирования 1 т урожая плодов растения расходуют в среднем 300—600 т воды, и практически всю эту воду поглощают корни. Для построения всех клеток, тканей и органов растения и для выполнения ими жизненных функций необходимы минеральные элементы, которые корни добывают из почвы.

Таким образом, эффективное функционирование корневой системы во многом зависит от почвенных условий — всего почвенного комплекса, который определяет ее плодородие.

Свойства почвы классифицируют по механизмам влияния на плодородие. Условно можно выделить следующие свойства почвы:

  • агрофизические:
  • — гранулометрический или механический состав;
  • — структура и прочность почвенных агрегатов;
  • — водопроницаемость и водоудерживающая способность;
  • — воздухопроницаемость;
  • — глубина корнеобитаемого слоя;
  • агрохимические:
  • — содержание вредных для данного вида растений веществ и их концентрация в почвенном растворе;
  • — уровень засоленности (суммарная концентрация почвенного раствора);
  • — емкость почвенного поглощающего комплекса (способность частиц почвы связывать и прочно удерживать ионы различных солей);
  • — pH почвенного раствора;
  • — уровень содержания легкодоступных и условно доступных необходимых растению элементов минерального питания;
  • — содержание гумуса;
  • — химический состав почвообразующей породы;
  • агробиологические — наличие в почве:
  • — вредоносных микроорганизмов — возбудителей болезней;
  • — полезных бактерий, участвующих в минерализации органических веществ и круговороте азота, фосфора, калия и других элементов и гумуса;
  • — организмов — вредителей плодовых растений;
  • — колинов — биологически активных веществ, которые выделяются живыми растениями или из их отмерших остатков и вызывающие явление аллелопатии.

Регулирование почвенных условий. Почвенные условия, благоприятные для функционирования корней, необходимы для достижения потенциальной урожайности сорта. Их можно регулировать доступными средствами агротехники, добиваясь максимального удовлетворения потребности корней растения в факторах почвенной среды. Это необходимо учитывать плодоводам, начиная с выбора участка под сад.

Непригодны почвы, в которых сильно выражены ограничивающие факторы, как то:

  • — вредные соли;
  • — высокая или низкая pH;
  • — плохая аэрация;
  • — низкая водоудерживающая способность;
  • — низкая емкость поглощающего комплекса;
  • — недостаточная глубина корнеобитаемого слоя и т. п.

Такие почвы обладают низким естественным плодородием,

на них высокие урожаи невозможны без существенных затрат.

На почвах, имеющих ограничение по отдельным, некритичным, показателям (например, высокая плотность почвы), следует использовать приемы мелиорации, к которым относятся рыхление, орошение, удобрение, использование приемов, ослабляющих или устраняющих отрицательные и усиливающих положительные агробиологические факторы.

На почвах с низким естественным плодородием применяют удобрения. По своим свойствам различаются две формы удобрений — органические и минеральные.

Минеральные удобрения (все, кроме мочевины (карбамид)) являются солями, содержащими один или несколько нужных растению элементов. Основное назначение минеральных удобрений — ослабить действие лимитирующего урожай недостатка какого-либо из необходимых растению элементов питания. Недостающие элементы питания выявляют с помощью агрохимического обследования и анализа почвы, а также с помощью растительной диагностики.

Внесенные в почву соли минеральных удобрений взаимодействуют с почвенным поглощающим комплексом. При этом все катионы адсорбируются поверхностью почвенных частиц и в почве малоподвижны. Анионы N0^ и СП сохраняют подвижность и с почвенной водой легко перемещаются по профилю почвы. Анионы НРО4, РО4, SO4 образуют с карбонатом кальция СаС03 труднорастворимые в воде соли и также малоподвижны.

Для растений легкодоступными являются ионы NHjj, N03, растворенная в воде мочевина как азотное удобрение, К+, НРО4 и другие ионы, образуемые фосфорной кислотой Н3Р04. Органические соединения фосфора, азота и серы для растений недоступны (за исключением азота в составе некоторых аминокислот).

В связи с малой подвижностью в почве большинства необходимых растению минеральных элементов, при использовании этих форм удобрений следует создавать долговременные зоны повышенной концентрации таких удобрений в виде гранул, локального внесения по щелям и т. п. При этом условии благодаря хемотропизму корни «находят» эти локусы в почве и хорошо используют удобрение. Важно, чтобы в локусах с удобрениями была достаточная влажность почвы. Эти две задачи решаются успешно при сочетании капельного орошения с фертигацией.

Минеральные удобрения являются быстродействующими, так как содержат элементы «готовые к употреблению» растением. Следовательно, их можно использовать для оперативного управления ростом и развитием растений, применяя небольшими дозами в соответствующие сроки. Например, ионы NH^ и NO§ одинаково легко поглощаются растением как источник азота, но имеются различия в их действии на процессы роста и развития растений: NH4 несколько ускоряет, a N03 замедляет прохождение ювенильного периода и периода зрелости. Поэтому при выращивании рассады целесообразно использовать аммонийные формы азота, чтобы ускорить начало плодоношения, а при уходе за плодоносящими растениями использовать нитратные удобрения, чтобы замедлить старение и продлить период плодоношения.

При использовании минеральных удобрений можно спровоцировать уменьшение доступности в почве некоторых элементов. Например, систематическое внесение доз суперфосфата может вызвать розеточную болезнь яблони, указывающую на недостаток цинка в почве.

Как правило, из минеральных удобрений растения используют преимущественно один из ионов. Например, из КС1 поглощается К+, а СП накапливается в почве и ее подкисляет; из NaN03 поглощается NO3, a Na+ остается и почву подщелачивает. В связи с этим на кислых почвах следует использовать физиологически щелочные, а на щелочных — физиологически кислые минеральные удобрения.

Органические удобрения представлены, как правило, растительными остатками (сидератами), которые в зеленом состоянии измельчают и заделывают в почву, или в виде навоза и компоста. Эти удобрения, особенно навоз, активизируют размножение почвенных микробов — деструкторов органики. В результате происходит минерализация органических соединений. Из белков в процессе аммонификации освобождается азот в форме NHjf, из нуклеиновых кислот и нуклеотидов освобождается фосфор в форме Н3Р04; и т. д. Эти продукты минерализации органических удобрений используются растениями в качестве элементов минерального питания.

В процессе минерализации органических соединений некоторые бактерии выделяют в почву промежуточные продукты своего метаболизма, обладающие биологической активностью, подобно ауксинам. Это способствует активизации роста корней и более успешному их функционированию. Особенно эффективен в этом плане свежий навоз крупного рогатого скота (КРС).

Часть органических удобрений микроорганизмами не усваивается и формирует гумус — сложную смесь органических соединений, которые положительно влияют на повышение плодородия почвы, способствуя образованию водопрочных агрегатов илистых частиц и оструктурированию почвы. По некоторым сведениям, компоненты гумуса непосредственно стимулируют рост корней.

Некоторые физиологические особенности корней плодовых растений. Одна из физиологических особенностей корней — отсутствие обязательного периода органического глубокого покоя. Покой может быть, но только вынужденный, который вызывается неблагоприятными для роста внешними факторами, например сухостью почвы или низкой температурой. Внутренние факторы также влияют на рост корней, поэтому даже в стабильно благоприятных для роста корней внешних условиях в течение года интенсивность роста корней закономерно изменяется:

  • летом, в фазе интенсивного роста побегов и плодов, рост корней ослабляется;
  • осенью, после листопада, рост корней усиливается до максимального;
  • зимой он ослабевает и при снижении температуры до О °С прекращается;
  • весной вновь усиливается.

Предположительно, по нашему мнению, внутренней причиной летнего ослабления роста корней является конкуренция за приток продуктов фотосинтеза. Растущие надземные органы обладают более сильными аттрагирующими свойствами.

В период глубокого покоя надземных органов, от листопада до начала вегетации, корни продолжают функционировать. Они поглощают необходимые минеральные элементы и накапливают их в запасных формах, связанных в органических соединениях. С началом сокодвижения эти запасы используются для роста надземных органов. Следовательно, у древесных плодовых растений нет хорошо выраженного критического периода обеспечения доступными минеральными элементами, как у однолетних травянистых растений. Например, если всходы злаков испытывают дефицит фосфора, то урожайность такого посева снижается, и эти нарушения роста и развития нельзя исправить внесением фосфорных удобрений в более поздние фенофазы — это и есть критический период потребления. По этой причине сроки внесения удобрений в саду могут определяться не физиологическими, а другими причинами (экологическими, экономическими и пр.). К примеру, осенние азотные подкормки приносят положительный эффект, но внесение высоких доз азотных удобрений под зиму может привести к их вымыванию в глубокие подпочвенные слои и грунтовые воды.

Другой физиологической особенностью корней плодовых растений является выделение в почву значительного количества органических кислот (продуктов жизнедеятельности), подкисляющих ее. В подкисленной среде элементы минерального питания легче переходят в доступные корням формы. Благодаря этому они способны усваивать фосфор из труднорастворимых в воде соединений. Такой источник фосфорного питания обеспечивает получение относительно невысоких урожаев, до 15—20 т/га, и способствует возникновению периодичности плодоношения, так как при дефиците фосфора в урожайный год плохо формируются цветковые почки под урожай следующего года.

На фоне недостаточного азотного питания внесение азотных удобрений в конце лета может вызвать усиление роста побегов и снижение морозоустойчивости молодых деревьев.

У древесных плодовых растений с возрастом устанавливается некоторая автономность крупных ветвей и крупных корней (ветвь — корень). У слаборослых деревьев эта автономность выражена слабо. Поэтому каждый корень участвует в питании всей кроны, каждая ветвь питает все корни. Эта физиологическая особенность слаборослых деревьев позволяет с высокой эффективностью использовать удобрения, которые в почве расположены неравномерно.

Некорневые подкормки. Надземные органы всех растений также способны поглощать элементы минерального питания, если последние контактируют с листьями и стеблями в растворенном виде и концентрация такого раствора не вызывает повреждений.

Это физиологическое свойство используется для некорневых подкормок. При таком способе удобрения растения очень быстро реагируют на него.

Некорневые подкормки проводят либо как плановое мероприятие для обеспечения растений микроэлементами (цинк, бор, марганец и др.), либо как экстренное — для устранения острого дефицита какого-либо элемента (например, железа на высококарбонатной почве на фоне сложившихся погодных и других условий). Однако этот способ не заменяет основное корневое питание, а только помогает оперативно исправить положение, сложившееся из-за дефицита какого-то элемента питания.

Фертигация. Основой жизни растения является взаимосвязь водного обмена, минерального питания и фотосинтеза. Поэтому для достижения максимальной продуктивности сада при разработке программы получения урожая необходимо учитывать не отдельные физиологические процессы, а их комплексное проявление, взаимозависимость. Так, современные типы и конструкции плодовых насаждений позволяют добиться пороговой плотности размещения деревьев и площади листьев, а обеспечить их максимальную продуктивность помогают орошение и удобрение. Кроме того, последние два связаны между собой способом внесения удобрений путем фертигации.

Фертигация — способ внесения удобрений в растворенном виде либо пестицидов одновременно с поливом через систему капельного орошения. Технология фертигации заключается в следующем:

  • 1) сухие удобрения (обычно хорошо растворимые в воде) растворяют в воде до получения жидкого концентрированного раствора, который называют маточным]
  • 2) полученный раствор (или жидкие формы тех же удобрений) вводится в водный поток в соотношении не более 0,3 % с помощью дозаторов, обеспечивающих подачу минеральных компонентов в воду для орошения с необходимой заданной частотой и в необходимых количествах.

Данная технология известна с 1970-х гг. и получила широкое распространение в нашей стране и за рубежом, поскольку при фертигации:

  • — исключается негативное воздействие химикатов на окружающую среду. Используемый раствор сосредоточивается в корневом слое и полностью поглощается растениями;
  • — отмечается прирост урожая;
  • — сокращаются трудо- и энергозатраты, а также материальные затраты на производство сельскохозяйственной продукции;
  • — осуществляется бестарная транспортировка жидких удобрений;

— обеспечивается полная механизация и автоматизация процессов приготовления и применения жидких удобрений[1].

Контрольные вопросы и задания

  • 1. Каковы функции воды в растительном организме?
  • 2. Что такое водный обмен и водный дефицит в растении?
  • 3. Как осуществляется минеральное питание растений и какие элементы необходимы для этого?
  • 4. Какие виды удобрений используются для подкормки плодовых растений?
  • 5. В чем проявляются физиологические особенности корней плодовых растений?

Тема 5

  • [1] Налойченко А. О, Атаканов А. Ж. Удобрительное орошение посредством внесения жидких минеральных удобрений с поливной водой (фертигация) / Ассоциация НИЦ — ИВМИ. Проект повышения продуктивности воды на уровне поля (ППВ)(Кыргыз. НИИ ирригации). Бишкек, 2009. 24 с.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >