Агробиологические основы применения удобрений

Одна из важнейших физиологических функций древесной растительности - минеральное питание. Минеральные питательные вещества выполняют в растениях разнообразные функции. Они входят в состав растительных тканей, выполняют роль катализаторов в различных реакциях, регулируют осмотические процессы и т. п. Каждый элемент минерального питания в растительном организме выполняет свои специфические функции и, как правило, не может быть заменен другим.

Потребляемые растениями из почвы питательные вещества условно делятся на две группы: макроэлементы и микроэлементы. К первой группе принадлежат элементы, необходимые растениям в больших количествах (азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний, железо и др.). Ко второй группе относят элементы, потребляемые растениями в ничтожно малых количествах, однако необходимые для нормального их роста и развития (медь, цинк, молибден, бор, кобальт и др.).

Успех выращивания посадочного материала в лесных питомниках во многом зависит от обеспеченности растений элементами минерального питания. В связи с этим эффективным агротехническим приемом, направленным на повышение плодородия почвы и улучшение минерального питания, является применение удобрений при основной заправке почвы, перед посевом и посадкой или непосредственно при посеве и посадке, а также Б течение всего периода выращивания посадочного материала. Действие удобрений в почве разностороннее: они пополняют запасы питательных веществ в почве, изменяют реакцию почвенной среды, улучшают ее физические свойства. Одновременно повышается жизнедеятельность полезной почвенной микрофлоры и, прежде всего, микроорганизмов, принимающих активное участие в образовании гумуса и доступных для растений питательных веществ.

Биологический и экономический эффект минеральных удобрений повышается при их внесении в комплексе с активаторами роста и микроэлементами, которые способствуют лучшей приживаемости, усиленному росту растений и предохранению посадочного материала от заболеваний и повреждений энтомовредителями. Положительное воздействие на физиологические процессы регуляторов роста реализуется через гормональную систему растений, под контролем которой находятся все их ростовые процессы. Изменение соотношения различных фитогормонов в растительном организме приводит к индукции или торможению ростовых процессов. В связи с этим при выращивании посадочного материала в питомнике рекомендуется вносить удобрения в комплексе с соответствующими активаторами роста и прежде всего фитогормонами стимулирующего действия (ауксины, гиббереллины, цитокинины). Эти вещества обладают высокой физиологической активностью, в результате чего усиливаются процессы деления и роста клеток, фотосинтеза, что ведет к более интенсивному поглощению из почвы элементов минерального питания. Наиболее высокий эффект от применения активаторов роста проявляется прежде всего при достаточной обеспеченности растений элементами питания. Этим и объясняется необходимость внесения активаторов роста совместно с удобрениями.

Необходимость применения удобрений объясняется не только недостаточным плодородием почв питомника, но и тем, что при выкопке посадочного материала вместе с корневой системой растении с полей питомника вывозят плодородную почву. Использование в лесных питомниках удобрений имеет в агротехнике выращивания посадочного материала исключительно большое значение. Удобрения влияют на размеры и фитомассу посадочного материала, а также на его качество. Сеянцы и саженцы, выращенные в оптимальных условиях питания, имеют более мощный стволик, хорошо развитую корневую систему, более благоприятное соотношение масс отдельных частей растения, накапливают большее количество запасных питательных веществ, расходуемых при пересадке на регенерацию корневой системы и первоначальный рост (см.: садовый центр). Этим и объясняется лучшая приживаемость и рост таких сеянцев и саженцев, а также более высокая устойчивость их против неблагоприятных факторов (засухи повреждения энтомо- и фитовредителями и т. д.). Однако нельзя допускать внесения чрезмерно завышенных доз удобрении, так как это дает отрицательный результат.

Удобрения в полях севооборотов питомников необходимо применять по определенной системе, обеспечивающей высокий уровень питания растений на протяжении всего вегетационного периода. Предпосылкой построения системы применения удобрений должны служить экологические особенности пород - ритмы роста и потребления древесными породами питательных веществ и т. п. Система применения удобрений в питомниках, позволяющая получать высокий выход доброкачественного посадочного материала с единицы площади, должна состоять из трех звеньев: основного удобрения, вносимого под глубокую вспашку; припосевного (предпосевного) удобрения, вносимого непосредственно в зону прорастания семян; подкормки растений в период вегетации.

Основное удобрение играет важную роль в обеспечении растений питанием преимущественно в период их активного роста и формирования, когда корневая система распространяется в зоне залегания удобрений, внесенных под глубокую вспашку. У многих деревьев и кустарников всходы, а также сеянцы в начальный период роста медленно укореняются, поэтому слабо используют удобрения, внесенные под глубокую вспашку. Чтобы обеспечить всходам и сеянцам в указанной фазе их развития благоприятные условия минерального питания, весной, в период предпосевной подготовки почвы, вносят припосевное удобрение на глубину заделки семян или же непосредственно в посевные бороздки во время высева семян. Основное и припосевное удобрения не могут в полной мере удовлетворить изменяющиеся во времени потребности растений в питании. Особенно это проявляется в период интенсивного роста, который у большинства пород бывает в тот период, когда часть внесенных удобрений успевает подвергнуться в почве физико-химическому и биологическому поглощению, а в почвах с малой емкостью поглощения- вымыванию в более глубокие слои. В этот период следует проводить подкормку растений.

В целях создания оптимальных условий питания растений на протяжении всего вегетационного периода с учетом ритмов роста и потребления элементов питания необходимо сочетать внесение основного и припосевного удобрений с корневыми и внекорневыми подкормками. Корневую подкормку применяют в сухом и жидком виде. В сухом виде удобрения вносят в хорошо увлажненную почву или перед поливом. В сухую почву удобрения вносят в виде растворов определенной концентрации. При корневой подкормке удобрения вносят в почву на глубину 6...12 см на расстоянии 6...7 см от рядка. Внекорневую подкормку проводят путем опрыскивания растений водными растворами, содержащими один или несколько элементов минерального питания.

Потребность в удобрениях может быть установлена на основе химических анализов растений. Для этой цели обычно используют хвою и листья, наиболее чувствительные к условиям питания (метод листового анализа). Этот метод основан на связи между содержанием в растениях элементов питания и показателями роста растений. Чаще всего потребность в удобрениях устанавливается на основании анализов почв. Это позволяет определить уровень плодородия почвы, который находится в зависимости от сочетания физических, химических и биологических свойств почв; на основании этих материалов составляют почвенную карту питомника и агрокартограммы. Гранулометрический состав, окультуренность, каменистость и другие свойства, от которых зависят эффективность, дозы и сроки внесения удобрений, отражаются на почвенной карте. Агрокартограммы дают четкое представление о содержании гумуса, легкоусвояемых соединений азота, фосфора, калия и кальция, о кислотности почвенного раствора в каждом поле питомника (рис. 30).

РИС. 30. АГРОКАРТОГРАММА КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ (РНКСГ) ЛОДЕЙНОПОЛЬСКОГО ПИТОМНИКА (ПО И.К. МАНГАЛИС, 1985): В ЧИСЛИТЕЛЕ - НОМЕР ПОЛЯ, В ЗНАМЕНАТЕЛЕ - ПЛОЩАДЬ, ГА

Необходимость внесения удобрений может быть определена и по внешнему виду посадочного материала - степени его роста и развития, окраске хвои и листвы (см.: посадочный материал). Чаще всего в виде удобрений вносят азот, фосфор и калий. Эти элементы растения потребляют в довольно значительных количествах. Если удобрения содержат все три элемента, их называют полными; если же в удобрениях только один или два элемента - они неполные.

Виды удобрений, способы и нормы их внесения

В питомниках используют органические, минеральные и органо-минеральные удобрения, а также микробиологические и некоторые другие.

Органические удобрения. К органическим удобрениям относят навоз, компост, торф, сапропель, зеленые удобрения и др. Эти удобрения по своему составу полные. Они, постепенно высвобождая элементы питания в процессе своего разложения, служат источником питания растений в течение 2...3 и даже 5 лет. Кроме того, эти удобрения оказывают многостороннее влияние на почву, обогащая ее органическими веществами и улучшая физические и химические свойства, повышая газообмен и деятельность полезных микроорганизмов.

1. Навоз рекомендуется применять после 4...5-месячного хранения. Этого срока обычно вполне достаточно, чтобы в навозе прошли процессы начального разложения твердых органических веществ. Навоз, вывезенный на поля, должен быть немедленно разбросан и запахан. На тяжелых глинистых почвах его запахивают на глубину 10... 15 см, на легких песчаных- на 15...20 см. Примерная норма внесения навоза на тяжелых почвах составляет 30...40 т/га один раз в три-четыре года, на легких почвах 15...25 т/га один раз в 2.3 года. На легких почвах навоз вносят весной, на более тяжелых - осенью, при зяблевой вспашке.

2. Компост - удобрения, получаемые в результате разложения органических веществ под влиянием деятельности микроорганизмов. При компостировании в увлажненной водой органической массе повышается содержание азота, фосфора и других элементов питания в доступной для растений форме. Компосты улучшают физические и биохимические свойства почвы, повышают эффективность минеральных удобрений, способствуют образованию микоризы на корнях древесных растений. Компосты готовят в кучах на специально отведенных для этой цели участках или непосредственно на месте их использования. Для приготовления этого вида удобрений используют выпалываемую траву (без семян), опавшую листву, лесную подстилку, остатки дерна, опилки, стружки, фекалии и др. Компостные кучи закладывают шириной до 3 м и высотой 1,5...2 м следующим образом. На выбранной площадке сначала закладывают слой торфа 15...30 см, лесной подстилки или обычной земли. На этот слой укладывают различные отходы толщиной 15...30 см, которые смачивают водой, навозной жижей или фекалием. Затем этот слой покрывают торфом толщиной до 15 см или землей толщиной 3...5 см и укладывают следующий слой отбросов и т. д. Более ценный компост получается в том случае, когда наряду со слоями различных отбросов равномерно располагают слои навоза толщиной 10... 15 см. На кислых почвах в компостные кучи добавляют гашеную известь в количестве 1,5% от массы компостируемого материала, или молотый мел, известняк и другие известковые отходы (2...3 %) и золу (3...4 %). Для активизации работы полезных почвенных микроорганизмов при компостировании следует применять активатор почвенной микрофлоры. Сверху кучу прикрывают слоем торфа или земли толщиной не менее 10 см. Компостную кучу периодически поливают водой и перелопачивают. Компосты можно закладывать путем предварительного перемешивания всех компонентов.

Большие объемы компоста готовят с применением средств механизации. Механизмы используют для перемешивания субстрата в период закладки его в бурты (штабели) и в процессе приготовления компоста. В результате компостирования происходит разложение органического вещества при температуре 50...80°С. Длительность компостирования находится в пределах от 3 мес. до 1 года (Е. М. Романов, 2001). Компост считается готовым, когда он превращается в однородную, легкорассыпающуюся массу.

3. Торфнизинный, особенно хорошо разложившийся, содержит достаточное количество минеральных веществ и имеет меньшую кислотность по сравнению с торфом верховых и переходных болот. Поэтому низинный торф можно применять в качестве непосредственного удобрения. Торф используют в первую очередь на тяжелых почвах, нуждающихся в улучшении физических свойств, а также на песчаных и супесчаных почвах с малым содержанием органического вещества. На песчаных почвах вносят от 15...30 т/га проветренного торфа (при содержании гумуса более 4 %) до 60...90 т/га (при содержании гумуса менее 2 %), на легкосуглинистых почвах соответственно от 10...20 до 80... 100 т/га. Применение малопроветренного торфа в чистом виде не дает должных результатов, а поэтому его чаще всего используют для приготовления компостов.

4. Зеленые (сидеральные) удобрения рекомендуют широко применять в районах с достаточным увлажнением и на поливных землях, в первую очередь на легких песчаных и супесчаных почвах. В качестве сидеральных удобрений используют посевы люпина, гороха, вики и других бобовых растений, которые вносят в почву запахиванием зеленой массы в период цветения или начала образования бутонов. Перед вспашкой производят прикатывание посевов и измельчение их дисковыми боронами поперек направления прикалывания. Сидеральные удобрения обогащают почву органическими веществами и улучшают ее структуру. Особенно велика роль бобовых в обогащении почвы азотом. Зеленая масса люпина по содержанию азота равноценна навозу, но фосфора и калия в ней содержится меньше, поэтому при применении зеленых удобрений рекомендуется вносить фосфорные, а на песчаных почвах также и калийные удобрения.

5. Сапропель - очень ценное удобрение, содержащее большое количество органики и почти все необходимые для развития растений вещества (азот, фосфор, калий, известь, микроэлементы, витамины, антибиотики, биостимуляторы и др.). Он образуется в озерах стоячих или со слабым течением. В этих озерах каждую осень значительная часть растений и животных умирает и опускается на дно, где в результате сложного и длительного биохимического процесса образуется ценнейший природный концентрат - сапропель. При внесении сапропеля улучшается водно-воздушный режим почв, увеличивается влагоемкость и пористость почв. Внешне сапропель напоминает желеобразную массу и в зависимости от условий образования и содержания различных веществ может быть серого, почти черного, темно-оливкового, белого, розового и других цветов. Доза внесения сапропеля зависит от состояния почв и их гранулометрического состава. На очень бедных песчаных почвах вносят 40...60 т/га сапропеля.

Часто сапропель путают с донными илами, к которым относится все то, что сносится в водоем с берегов и откладывается по течению рек, ручьев, сильно проточных озер. Встречаются озера, где на дне откладываются ил и сапропель. В донных илах обычно содержится до 15 % органических веществ, в сапропелях их до 96 % Различны и физические свойства. Высохший донный ил рассыпается в порошок, высушенный сапропель превращается в камень. Если влажный сапропель проморозить, а затем высушить, он становится рассыпчатым.

Минеральные удобрения. К ним относятся вещества, не имеющие в своем составе органических соединений, но содержащие один или несколько элементов питания растений. В качестве минеральных удобрений используют азотные, фосфорные и калийные.

1. Азотные удобрения. Азот- один из основных элементов питания растений. Недостаток азота в почве приводит к замедлению роста. Азотные удобрения в виде селитры или мочевины вносят весной, лучше в два срока: 50...60% перед посевом и остальные 50...40 % через 1...1,5 месяца.

2. Фосфорные удобрения. Фосфор принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Он является очень важным фактором накопления в растениях Сахаров и превращения их в крахмал, жиры и другие соединения. Особенно велика роль фосфора в начальном росте древесных растений. Недостаток фосфора в питательной среде отрицательно сказывается на развитии корневой системы, а в связи с этим и на росте всего растения. Фосфорное голодание сеянцев древесных пород приводит к их ослаблению и к гибели части растений. Это одна из причин наблюдающегося иногда пониженного выхода посадочного материала в лесных питомниках. Некоторый недостаток азота в питательной среде меньше отражается на сеянцах древесных пород, чем недостаток фосфора. Фосфорные удобрения чаще всего вносятся в виде простого, двойного и гранулированного суперфосфата и фосфоритной муки.

3. Калийные удобрения. Они выпускаются в виде калийных солей: хлористого калия, сильвинита и сульфата калия. Калий играет важную роль в жизни растений. Достаточное обеспечение растений калием повышает тургор клеток и морозоустойчивость растений. Калий способствует поступлению азота в растение и синтезу азотистых соединений.

Минеральные удобрения применяются не только в виде простых, но и в виде сложных (комплексных), содержащих два и более элемента питания. К сложным удобрениям относят нитроаммофоску (содержит азот, фосфор и калий), диаммофос (входит азот и фосфор), суперфоску (сложные фосфорно-калийные удобрения) и др.

При выращивании посадочного материала могут быть использованы органоминеральные удобрения - смесь органических и минеральных удобрений.

Доза вносимых минеральных удобрений определяется плодородием почв питомников. И в частности, обеспеченностью их усвояемыми формами питательных веществ. Удобрения содержат неодинаковое количество питательных веществ. Поэтому потребность в удобрениях принято определять, исходя из количества содержащихся в них питательных веществ (действующего вещества). Для определения общей массы вносимых удобрений на 1 га выполняют расчет по формуле

где А - потребное количество удобрений, кг/га;

Б - норма внесения питательных веществ (действующего вещества), кг/га; В- содержание действующего вещества в минеральном удобрении, %. Микро- и бактериальные удобрения. Полноценное питание растений невозможно без включения удобрений, содержащих микроэлементы (марганец, бор, медь, цинк, кобальт и др.), которые влияют на ферментные реакции, физико-химические свойства коллоидов плазмы и обмен веществ. Микроудобрения не могут заменить основные виды минеральных удобрений, поэтому их вносят совместно с азотом, фосфором, калием или на их фоне. В качестве микроудобрений используют борную кислоту (17 % д.в.)- 3...7 кг/га, сернокислый цинк (24...25% д.в.)- 10...20 кг/га, цинковые полимикроудобрения (ПМУ-7) - 20...40 кг/га (для сеянцев дуба, ясеня, березы), сернокислую медь (25 % д.в.)- 8...12 кг/га, сернокислый марганец (32 % д. в.)- 20...40 кг/га (для сосны, ели и лиственницы, клена), азотнокислый кобальт (28% д. в.)- 3...10 кг/га, сернокислый кобальт (38 % д. в.) - 1,5...5 кг/га (для липы, граба, вяза).

Бактериальные удобрения (азотобактерин, нитрагин, фосфоробактерин и др.) - препараты, содержащие культуры полезных для растений микроорганизмов. Внесение их в почву усиливает биохимические процессы и фиксацию атмосферного азота, почва обогащается доступными растениям питательными веществами. Для заражения почвы азотобактерином в пахотный слой вносят 1...2 кг агарового или 3...6 кг торфяного азотобактерина на 1 га питомника. Этот препарат наиболее эффективен на фоне органических и минеральных удобрений. Его можно вносить в компосты при их приготовлении. Нитрагин вносят в почву из расчета 0,5 кг/га по той же технологии, что и азотобактерин. Эффективность нитрагина возрастает при его внесении по фону фосфорных и калийных удобрений На кислых почвах необходимо предварительное известкование. Фосфоробактерин применяют в дозах 50...250 г/га. Он содержит споры фосфорных бактерий, способных превращать недоступные для растений органические соединения фосфора в усвояемые минеральные соединения. Наиболее эффективен фосфоробактерин на теплых увлажненных почвах с высоким содержанием органического вещества.

Новые экологически чистые биопрепараты. В условиях интенсивного землепользования под воздействием техногенных, химических и антропогенных нагрузок ухудшаются химико-физические и биологические свойства почв постоянных питомников. Это приводит к существенному сокращению видового и количественного состава полезной почвенной микрофлоры. Наиболее чувствительными к этим нагрузкам являются микроорганизмы, принимающие активное участие в образовании гумуса и доступных для растений питательных веществ. Нарушение экологического равновесия почвенной микробиоты влечет за собой резкое снижение интенсивности биохимических процессов в почве и, следовательно, образование питательных веществ. Вносимые минеральные удобрения при этом используются слабо, т.к. многие из них усваиваются растениями только после микробиологических превращений. Основными причинами недостаточной эффективности вносимых минеральных удобрений являются низкая биологическая активность почвы и отрицательная направленность биохимических процессов в ней.

Одним из эффективных и экологически целесообразных путей повышения продуктивности лесных питомников и улучшения почвенной экологии является использование новых высокого эффективных биопрепаратов на основе молочнокислых бактерий и полезных почвенных микроорганизмов. Агроприемы с их использованием обеспечивают получение стабильно высокого выхода стандартного посадочного материала и позволяют снизить негативные последствия длительных техногенных, химических и антропогенных нагрузок на почвы постоянных питомников.

Для практического использования в лесных питомниках (лесопитомник) рекомендуются следующие биопрепараты: активатор почвенной микрофлоры (дпм), активатор прорастания семян (АПС), активатор фотосинтеза (АФ), азотовит и бактофосфин. Они используются в виде водных растворов из расчета 0,5...4,0 мл на 1 литр воды, при расходе на 1 га 400 л раствора.

Известкование. Известкованию подлежат почвы с кислотностью солевой вытяжки из нее рН 5...5,5 и ниже. В первую очередь надо проводить известкование почвы с сильной кислотностью (рН 4,5). Норму внесения извести определяют на основании результатов химического анализа почв.

Снижение кислотности почв в результате известкования устраняет вредное действие растворимых соединений алюминия и марганца, ускоряет жизнедеятельность населяющих почву полезных для высших растений микроорганизмов, что повышает уровень корневого питания высших растений. Известкование улучшает водно-физические свойства и воздушный режим почвы. Благодаря известкованию значительно возрастает уровень содержания кальция.

Внесенная в почву известь на подзолистых почвах проявляет свое действие в течение 10... 15 лет и более. Ее целесообразно вносить осенью с запашкой под зябь или в паровое поле из расчета 1,5...4 т/га на тяжелых почвах и 1...3 т/га на легких. Известь может быть заменена известковым туфом, мергелем, доломитовой пылью и др. Гипсование. Внесение гипса в почву улучшает ее свойства. Гипсование проводят в питомниках, где в почвах есть вкрапления солонцов и солонцеватых участков. Эти участки обладают плохими физическими свойствами и имеют щелочную реакцию. Гипс вносят из расчета 2...10 т/га в размолотом виде, равномерно рассеивая его по площади и затем заделывая в почву, путем запахивания или культивации.

Микоризация почвы. При закладке лесного питомника на новом месте необходимо проводить микоризацию почвы -внесение микоризообразующих грибов. Это объясняется тем, что многие деревья (питомник деревья) и кустарники (дуб, сосна, лиственница, ель, пихта, бук и др.) являются микотрофными растениями, т.е. на корнях имеются грибные нити (мицелий гриба или его грибница), в результате чего образуется микориза - симбиоз гриба и корня. Микориза способствует более полному использованию растениями питательных веществ почвы, интенсифицирует их биохимические реакции и физиологические процессы, повышает содержание Сахаров и свободных аминокислот, улучшает рост и ускоряет развитие культивируемых растений. Особо важное значение микориза имеет в засушливых районах, благодаря огромной всасывающей поверхности почвенного мицелия гриба-симбионта и его выносливости к высокому температурному воздействия объясняется высоким избирательным действием и не оказывающие отрицательного воздействия на среду. Например, перспективными для борьбы с сорняками оказались фотодинамические гербициды, созданные в Иллинойском университете (США). В основе их действия лежит фотодинамический эффект, т. е. окисление биомолекул под воздействием видимого света; главные компоненты - 5-аминолевулиновая кислота и один или несколько модуляторов - соединений, управляющих процессом биосинтеза хлорофилла.

Механизм действия активируемых светом гербицидов базируется на том, что в естественных условиях в тканях растений при участии упомянутой кислоты накапливается магний-тетрапирролы -промежуточные продукты синтеза хлорофилла. Исследователи обнаружили, что при избыточной их концентрации образуется возбужденный кислород. Являясь сильным окислителем, он инициирует цепные реакции, разрушающие клеточные мембраны, нуклеиновые кислоты, ферменты, многие белки. Таким образом, если создать условия для накопления магний-тетрапирролов в количестве, больше, чем растение может трансформировать при естественном биосинтезе, то при воздействии солнечного света оно гибнет. Для создания таких условий и используют 6-аминолевулиновую кислоту - промежуточный продукт биосинтеза магний-тетрапирролов. Данный гербицид быстро биохимически разлагается и полностью исчезает в течение суток. Обработку им проводят ночью, до утра он находится в бездействии, а через несколько часов после восхода солнца сорняки увядают.

В перспективе для борьбы с сорняками могут применяться излучатели ультравысокочастотных электромагнитных колебаний (УВЧ), электрические поля высокого напряжения и другие виды электрической энергии. Исследования в Штате Техас (США) показали, что использование УВЧ в полевых условиях приводит к гибели 81... 100% однолетних двудольных и многолетних сорняков. УВЧ вызывает усиленное движение молекул в тканях, возникающее при прохождении через них микроволн, или чрезмерное нагревание тканей. В результате такого движения происходит разрушение молекул и клеточных мембран, что приводит к гибели вегетирующих растений. Гибель сорняков также наблюдается при непосредственном воздействии на них электрических импульсов высокого напряжения. В этом случае при прохождении электрического тока через сосудистую систему растений клеточный сок нагревается до кипения и разрушает клеточную структуру. В Шефильдском университете (Великобритания) сконструировано устройство, позволяющее вести борьбу с сорняками с использованием высоковольтных разрядов. Устройства, применяемые для борьбы с сорняками этими способами навешиваются на трактор, при этом один электрод в виде пластины по мере движения агрегата касается верхних частей растений в междурядьях лесных культур, а второй - заземляется.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: