Что подразумевают под хозяйственным выносом питательных веществ урожаем

9. Вынос элементов питания с урожаем (биологический, хозяйственный, остаточный).

Вынос элементов питания с урожаем – это потребность в них с/х культур для накопления единицы урожая или получения определенной урожайности с единицы площади. Выражается кг/т или кг/га.

Части биологического (общего выноса) показывают общее количество элементов питания необходимых растению для формирования биомассы (включая подземные и надземные органы)

Хозяйственный вынос – это вынос питательных веществ с основной и побочной продукцией (зерно и солома). В зависимости от биологических особенностей растения хоз. вынос может составлять 20-85% биологического.

Остаточный вынос – это часть, сосредоточенная в пожнивных и корневых остатках, опавших листьях, побочная продукция если она оставляется в поле. При определении остаточного выноса учитываются и элементы питания, выделяемые корнями в почву в течение вегетации.

В практической деятельности, как правило, пользуются хоз. выносом, т.е. при расчете доз удобрений преследуется цель компенсировать потери питательных веществ отчуждаемых с территории хозяйственной продукцией.

Величина хозяйственного выноса определяется биологическими особенностями, уровнем урожайности и ее структурой. Биологические особенности определяют химический состав сухого вещества и соотношение элементов питания.

Пример: зерновые выносят N:P2O5:K2O=2,5-3:1:1,8-2,6

пропашные выносят N:P2O5:K2O=2,5-4,5:1:3,5-6

Химический состав растений зависит и от условий минерального питания. Недостаток какого-либо элемента в почве вызывает снижение его в растении, повышение – наоборот.

Технические и кормовые культуры накапливают больше сухого вещества, чем зерновые, поэтому характеризуются более высоким выносом элементов питания.

Вынос одной и той же культуры увеличивается с ростом ее урожайности. Основная и побочная продукция растения различается по содержанию элементов питания.

Пример: в зерне хлебных злаков содержится в 4 раза больше N и P и в 3 раза меньше К чем в соломе.

Поэтому изменение структуры урожайности в зависимости от структуры урожая отразится на размере выноса.

Влияние на структуру урожайности могут оказывать: почвенно-климатические условия. Так сахарная свекла при возделывании на Пд формирует больше ботвы, чем на черноземах, как следствие вынос элементов питания 1 т корней с соответствующей ботвой увеличится в 2-2,5 раза.

Формула для расчета выноса: Э, кг/га , где

У0 – урожайность основной продукции т/га

Э0 – содержание элемента питания в основной продукции

Уп – урожайность побочной продукции т/га

Эп – содержание элемента питания в побочной продукции

1000 – перевод т в кг

100 – пересчет в %

т.к. урожайность побочной продукции учитывается редко, обычно выражают вынос в расчете на единицу основной продукции с расчетом на побочную.

Э, кг/т, где В – хозяйственный вынос элемента питания кг/га

10. Поступление питательных веществ в растения. Строение корневой системы. Поступление иона в свободное пространство корня.

Растения поглощают питательные вещества почвы с помощью корневой системы. Корни растений сильно разветвлены, проникают в почву на глубину 1,5-2 м, у некоторых растений 5-10 м. В ширину распространяется на 30-65см.

Каждый корень можно разделить на 3 основные зоны:

Роста и растяжения 1,5 мм

Всасывания 1-2 см

Зона роста и растяжения. При делении клеток апикальной меристемы расположенной в этой зоне происходит рост корня.

I – зона корневых волосков; II – зона растяжения; III – зона меристемы; IV – корневой чехлик;

она всасывания (корневых волосков) – зона активного поглощения, наружные клетки которой образуют выросты – корневые волоски. Диаметром 5-72 мкм, длиной 80-1500 мкм.

Зона боковых корней (проводящая) – покрыта пробковой тканью.

Наличие большого количества корневых волосков 200-500 шт/мм2 в соответствующей зоне определяет исключительно тесный контакт корневой системы с почвой.

Корневой волосок существует не долго, от 1 до нескольких суток, после их отмирания интенсивность поглощения питательных веществ на данном участке корня резко снижается. По мере нарастания корня происходит перемещение зоны активного поглощения в почве, и растение получает возможность получать новое количество элементов питания. Наблюдается хемотропизм, т.е. корень растет в сторону большей концентрации питательных веществ.

В поступлении питательных веществ можно выделить этапы:

1) поступление иона в кажущееся свободное пространство корня

2) преодоление мембранного барьера

3) транспорт иона по тканям растения

Поступление иона в кажущееся свободное пространство корня

Питательные вещества могут вступать в контакт с поверхностью корня по 3-м механизмам:

1. корневой перехват (к соприкосновению с питательным веществом приводит рост корней)

2. массовый поток (растения поглощают воду, вызывая движение к корню почвенного раствора содержащего питательные вещества)

3. диффузия (потребляя элементы питания растения, уменьшают их концентрацию у поверхности корней, это дает возможность перемещения питательных веществ по градиенту концентрации)

Вклад каждого из этих механизмов зависит от интенсивности поглощения веществ корнем и от обеспеченности элементом почвы. Катионы и анионы элементов питания поступая к поверхности корня обменно адсорбируются в «кажущемся свободном» пространстве – апопласте, образованном клеточными стенками и межклетником и составляющее 5-10% растительных тканей. Благодаря апопласту корни растения также как и почвенные коллоиды облают емкостью поглощения.

В процессе дыхания корневой системы выделяется СО2, который взаимодействуя с Н2О образует Н2СО3 частично диссациирующего на Н+ и НСО3- . Эти ионы адсорбируются в апопласте и составляют постоянно возобновляемый обменный фонд клеток корня. При контакте корня с почвенным раствором и коллоидными частицами происходит обмен Н+ на катион NH4+,K+ и др., НСО3- меняется на NO3-,Cl- и др.

Поглощение элементов питания свободным пространством корня может осуществляться не только обменно на Н+ и НСО3- но и на ионы органических и минеральных соединений выделяемых корнем.

Ионы элементов питания, адсорбированные в апопласте удерживаются силами электростатического притяжения и могут вытесняться другими ионами в окружающий раствор.

Таким образом, поглощение питательных веществ свободным пространством – это предварительный этап поступления их в клетку.

Источник

Сельскохозяйственных культур в удобрениях

Для определения потребности растений в элементах питания за вегетацию пользуются понятием «вынос питательных элементов урожаем». Количественно вынос питательных элементов может рассчитываться исходя из биологического урожая или на единицу урожая основной продукции с учетом соответствующего количества побочной продукции (солома, ботва). Максимум накопления элементов питания растением приходится на начало созревания, позже их становится меньше вследствие опадения листьев, оттока питательных элементов из корней в почву и т.д.

Количество питательных элементов, которое потребляется растениями для создания биологической массы урожая (зерно, солома, пожнивно-корневые остатки, а также питательные элементы, частично переходящие из корней в почву), называют биологическим выносом питательных элементов с урожаем. Он подразделяется на хозяйственный вынос и остаточный.

Хозяйственный вынос –это та часть биологического выноса питательных элементов, которая увозится с поля с продукцией (с зерном и соломой, корнеплодами и ботвой). Если солома или ботва остались в поле, то питательные элементы, содержащиеся в них, не учитываются в хозяйственном выносе (табл. 14.1).

Остаточная часть выноса –это питательные элементы, оставшиеся на поле с пожнивно-корневыми остатками, опавшими листьями, просыпанными зерном и половой, а также перешедшие из корней в почву. На остаточный вынос приходится значительная, а иногда и большая часть питательных элементов, которые были использованы растениями для создания урожая.

Хотя хозяйственный вынос питательных элементов является только частью биологического и не отражает потребности в них растений, но так как остаточный вынос питательных элементов остается в поле и постепенно становится доступным для растений, то для характеристики потребности растений в питательных элементах используют величину хозяйственного выноса в расчете на единицу основной продукции (тонна, центнер) с учетом соответствующего количества побочной. С помощью этого показателя и определяются дозы внесения удобрений. Величина этого показателя у одних и тех же культур существенно различается (в 1,5 раза и более) в зависимости от почвенных условий, сорта, уровня урожайности, объемов внесения удобрений, условий орошения. Удельный вынос питательных элементов на торфяных почвах выше, чем на минеральных, о чем свидетельствуют данные табл. 2.5 и 2.6. Вынос питательных элементов единицей основной продукции, как правило, увеличивается при внесении удобрений, причем в большей степени возрастает вынос калия, затем – азота и в меньшей степени – фосфора. С увеличением доли побочной продукции повышается и общая величина показателя. При неблагоприятном влиянии на растение одного или нескольких факторов внешней среды также может увеличиваться вынос питательных элементов в расчете на единицу продукции. В оптимальных условиях роста и развития растения более экономно расходуют элементы питания.

14.1. Хозяйственный вынос N, Р₂О₅ и К₂О урожаем сельскохозяйственных культур,

Большинство сельскохозяйственных культур выносит азота больше, чем калия и фосфора. Из зерновых по выносу азота на первом месте пшеница, затем идут ячмень, озимая рожь, овес. Гречиха выносит много азота и значительно больше, чем зерновые колосовые, калия, из бобовых больше всего выносит калия люпин. Следом за ним по убывающей располагаются горох, пелюшка, кормовые бобы, сераделла. Картофель, сахарная и кормовая свекла, многолетние злаковые травы, овощные культуры выносят калия больше, чем азота. Так, если N, Р₂О₅ и К₂О в урожае зерновых соотносятся, в среднем, как 1:0,4:1, то в урожае корнеплодов как 1:0,32:1,5, многолетних злаковых трав – 1:0,3:1,6, многолетних бобово-злаковых трав – 1:0,3:1,49, овощных культур (в среднем) 1:0,37:1,2.

В создании урожая растения используют питательные элементы не только из удобрений, а также из запасов почвы. Степень усвоения питательных элементов из почвы и из удобрений принято выражать коэффициентами.

Количество питательного элемента в пахотном слое (0–20 см) определяют, умножая содержание его по картограмме (мг/кг почвы) на коэффициент пересчета (последний равен 3 при плотности почвы 1,5 г/см 3 , 2,8 – при плотности 1,4 г/см 3 , 2,6 – при 1,3 г/см 3 ; для торфяных почв коэффициент пересчета равен 0,5). Например, если по картограмме содержание фосфора в подвижной форме составляет 150 мг в 1 кг минеральной почвы, то запасы его в пахотном слое будут равны 450 кг/га (150×3).

Доля потребленного из запасов почвы питательного элемента от общего количества его подвижных форм в пахотном слое на 1 га выражается коэффициентом (в процентах или десятичной дробью), который рассчитывается по формуле К_п = а/в ∙ 100, % , где а – количество элемента питания, выносимое с урожаем на неудобренной почве, кг/га; в – содержание подвижной формы элемента питания в пахотном слое, кг/га.

Коэффициенты использования питательных элементов из почвы, меняются в зависимости от биологических особенностей культуры, плодородия почвы, погодных условий, уровня агротехники и др. Чем выше содержание элемента питания в почве в доступной форме, тем ниже коэффициент его использования растениями. Коэффициенты использования питательных элементов выше в условиях орошения (в 1,5–2 раза), а также при внесении органических, минеральных удобрений и известковых материалов, усиливающих доступность питательных элементов из почвы. Кроме того, коэффициенты учитывают усвоение питательных элементов из пахотного слоя, а растения могут использовать их и из более глубоких слоев. Все это затрудняет использование коэффициентов для расчета доз удобрений.

Средние значения коэффициентов использования питательных элементов растениями из дерново-подзолистых почв приводятся в табл. 14.2. На торфяно-болотных почвах сельскохозяйственные культуры усваивают из запасов почвы 10–20 % (в среднем 15 %) фосфора и 30–50 % (в среднем 40%) калия.

14.2. Коэффициенты использования сельскохозяйственными культурами Р₂О₅ и К₂О

из дерново-подзолистых почв, %

Использование растениями азота почвы зависит от содержания в ней гумуса и уровня его минерализации. По данным Института почвоведения и агрохимии, в Беларуси в расчете на 1 % гумуса сельскохозяйственные культуры из почвы усваивают в среднем 20–25 кг/га азота, т.е. при содержании гумуса в почве 2 % может быть усвоено 40–50 кг/га азота. Коэффициенты использования питательных элементов промежуточными посевами меньше, так как вегетационный период их значительно короче (75–60 дней). В расчете на 1 % гумуса промежуточные посевы используют примерно 10–12 кг/га азота, 3–4 % подвижных форм фосфатов и 5–6 % калия.

Степень усвоения растениями элемента питания, вносимого с удобрением, выражается коэффициентом использования питательных элементов из удобрений, который рассчитывается по данным полевых опытов с удобрениями (чаще разностным методом) по следующей формуле: К = [(В_у – В_о) : С ] ∙ 100, %, где В_у – вынос питательного элемента с урожаем на удобренном участке, кг/га; В_о – вынос питательного элемента с урожаем на контрольном (неудобренном) участке, кг/га; С – количество питательного элемента, внесенное с удобрением, кг/га.

Такой способ расчета коэффициента имеет серьезный недостаток, так как условно принимается, что при внесении удобрений количество используемых растениями питательных элементов из почвы не изменяется, хотя это не так. Кроме того, правильнее было бы определять коэффициент использования элемента питания растениями из удобрения на фоне других питательных элементов, чем в сравнении с абсолютным контролем (без внесения удобрений). Более точно коэффициент можно определить только изотопным методом.

Коэффициенты использования растениями элементов питания из удобрений варьируют в меньших пределах, чем коэффициенты использования элементов из почвы. Но и они существенно изменяются в зависимости от свойств почвы, биологических особенностей культур, погодных условий, форм удобрений, способа их внесения и др. Так, коэффициенты меньше при больших дозах удобрений и высокой кислотности почвы, при сплошном внесении удобрений по сравнению с локальным. Из труднорастворимых форм удобрений (фосфоритная мука) питательные элементы усваиваются растениями в меньшей степени, чем из водорастворимых форм. Примерно одинаково (К = 15–20 %) растения усваивают фосфор из суперфосфатов, аммофоса, аммофосфата, суперфоса и несколько лучше из ЖКУ. На легких почвах фосфор из минеральных удобрений усваивается лучше, чем на связных.

Из минеральных удобрений на кислых почвах плохо используются растениями азот и фосфор. Известкование почвы повышает использование из удобрений азота и фосфора, но снижает степень усвоения калия (проявляется антагонизм ионов кальция и калия). В нормальные по увлажнению годы азот и калий из удобрений используются лучше, чем в засушливые.

Средние значения коэффициентов использования питательных элементов из органических и минеральных удобрений при нормальных условиях выращивания приводятся в табл. 14.3.

На второй год из минеральных удобрений используется 2–3 % азота, на третий – 1–1,5 % от внесенного, всего же во второй и последующие годы – около 8–10 % по сравнению с годом внесения. Поэтому при расчете доз удобрений коэффициент использования азота из минеральных удобрений в первый год принимается 60–70 %, без учета последующих лет.

Влияние питательных элементов пожнивных и корневых остатков также учитывается при разработке системы удобрений в севообороте (табл. 14.4). Минерализация остатков, особенно бобовых культур, протекает интенсивно, и коэффициенты использования из них растениями питательных элементов примерно такие же, как из органических удобрений. Прежде всего, учитывается влияние пожнивных и корневых остатков на азотное питание растений. Из пожнивных и корневых остатков бобовых последующие культуры используют за три года соответ­ственно 20–25, 15–20 и 5–10 % содержащегося в них азота. Так, если в пожнивных и корневых остатках клевера при урожае сена 40 ц/га на 1 га содержится около 120 кг азота (3,0 ∙ 40 = 120), а первой культурой (зерновыми) используется 25 % азота, т.е. 30 кг, это позволит повысить урожайность примерно на 1 т/га. Это количество азота эквивалентно используемому из 50 кг/га минеральных удобрений: 30:60 ∙ 100 = 50 кг (60 – коэффициент использования азота растениями из минеральных удобрений).

14.4. Количество пожнивно-корневых остатков в пахотном слое и содержание

в них питательных элементов на дерново-подзолистых почвах

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что такое система удобрения сельскохозяйственных культур в севообороте?

2. Каковы физиологические основы определения потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях?

3. Чем различаются биологический и хозяйственный вынос питательных элементов?

4. Что влияет на использование растениями питательных элементов из почвы?

5. От чего зависит использование растениями питательных элементов из органических и минеральных удобрений?

6. Назовите средние коэффициенты использования питатель­ных элементов растениями из почвы, органических и минеральных удобрений.

7. Как рассчитываются коэффициенты использования питательных элементов растениями из почвы и удобрений?

8. Как учитываются пожнивные и корневые остатки сельскохозяйственных культур при определении доз удобрений?

Источник