Почва как источник питательных элементов для сельскохозяйственных культур

Почва как источник питательных элементов для сельскохозяйственных культур

В почвенном растворе, как известно, содержится лишь весьма незначительная частъ имеющихся в почве запасов питательных веществ, количество которых недостаточно для полного удовле­творения потребности растений. Подавляющая часть питательных веществ находится в почве в связанном состоянии с органи­ческими веществами и аллюмосиликатными комплексами.

Важную роль в круговороте элементов питания в почве играет гумус. Чем больше запасы гужа в почве, тем богаче она N, P-ом, S, калием, кальцием и микроэлементами. С на­личием гумуса связаны физические и технологические свойства почвы, их водопроницаемость и влагоемкость.

При современной структуре севооборотов ориентировочные оптимальные параметры содержания гумуса в дерново-подзолис­тых почвах составляют: на суглинистых 2,5-3,0 %, супесях 2.0­_2,5, песках 1,8-2,0 %.

Валовые и доступные растениям запасы питательных веществ тесно связаны с гранулометрическнм составом почв. С увеличением в дерново-подзолистых почвах физическои глины, основного показателя классификации почв по грануло­метрическому составу, увеличивается содержание К. Общее количество К в дерново-подзолистых почвах превышает все другие элементы. Валовые запасы его в 20-см слое колеблются от 25-40 т/га в песчаных почвах до 69-70 т/га в тяжелосуглинистых. Валовые запасы P в слое 100 см со­ставляют 16-18 т/га в пылевато-суглинистых почвах, 10-12 — в супесчаных, 7-9 т/га — в рыхлопесчаных. В то же время доля хорошо доступных растениям рыхлосвязанных фосфатов Ca увеличивается на легких почвах. Содержание общего, минераль­ного и легкогидролизуемого N в пахотном слое песчаных почв значительно ниже, чем в суглинистых.

Режим питания растений во многом определяется состоянием почвенно-поглощающего комплекса. Наиболее высокую емкость поглощения (50-60 мг-экв на 100 г почвы), а соответственно и сумму поглощенных основании имеют богатые перегноем черноземные почвы. В хорошо ок_ь­туренных дерново-подзолистых почвах емкость поглощения до­стигает 15-17 мг·экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями — 70-80 %.

Доступность растению веществ, адсорбированных почвенными коллоидами, зависит от различных условии. Наряду с насы­щенностью почвы данным элементом и прочностью его связи весьма важное значение имеет обеспеченность растений водой. Даже кратковременное завядание резко снижает адсорбционную способность тканей корня и приводит к ослаблению поглоти­тельной деятельности.

Существенное влияние на ход поглощения растением пита­тельных веществ из почвы оказывают корневые выделения. Со­став этих выделений и пути их использования растениями весьма многообразны. Выделяемый корнями растений диоксид углерода повышает растворимость почвенных минералов и увеличивает до­ступность растению адсорбционно связанных почвой питатель­ных веществ. Помимо СО₂ корни выделяют различные органичес­кие кислоты, сахара и другие соединения, которые также имеют большое значение для поглотительной деятельности корня.

Важным фактором, определяющим питательный режим почвы, является концентрация водородных ионов почвенного раствора. Высокая концентрация ионов водорода, а на дерново­подзолистых почвах и аллюминия оказывает как прямое, так и косвенное вредное действие на питание растений.

Прямое действие заключается в нарушении коллоидно-хими­ческих свойств протоплазмы растительных клеток, неблагоприят­ном изменении концентрации органические кислот в клеточном соке, нарушении белковою обмена и торможении синтеза белка, изменении адсорбции и поглощения растениями ионов.

Повышенная кислотность особенно сильно влияет на фосфатный режим дерново-подзолистых почв — снижаются подвижности и усвояемость P. Наблюдается прямое неблагоприятное действие Al: поступление P-нокислого Al и корневую систему растении подавляет способность последней по­давать P в надземные органы. В результате наблюдается спе­цифическое фосфатное голодание растений. В опытах с кукурузои дополнительное внесение с NРК аллюминия увеличивало содержа­ние P в корнях на 62 % при одновременном снижении содержания в листьях на 8, а в стеблях — на 14 %.

Со степенью кислотности почв связана и обеспеченность почвы другими элементами минерального питания. Изучение особенностей питания растений в связи с кислотнос­тью почвы позволило изменить установившееся мнение об отри­цательном отношении к известкованию льна, картофеля, люпина Показано, что кальциефобность этих культур обусловлена нарушением сбалансированности питания при известковании.

При достаточном обеспеченности магнием, повышенных (на 25-20 %) дозах K- ных удобрения и применении борных одобрений известкование увеличивает продуктивность льна и картофеля .

Оптимальные показатели рН колеблются в слабокислой зоне (5,7-7,0) и зависят от множества факторов: структуры посевных площадей в севообороте, типа гранулометрического состава почвы, обеспеченности ее гумусом, P-ом и других показателей.

Источник

Особенности почвы как субстрата, питающего растение

В естественных условиях минеральное питание осуществляется значительно сложнее, чем в искусственных. В почве встречается большое разнообразие соединений различных элементов, вступающих во взаимодействие друг с другом. В почвенном растворе содержится мизерная часть элементов минерального питания растений. Большая часть их адсорбирована коллоидными составными частями почвы. Много питательных веществ содержится в почве в виде минералов или органических веществ, растворимых в воде.

Растения, выращиваемые в водной вытяжке из почвы, плохо растут и развиваются. Это свидетельствует о бедности, почвенного раствора элементами минерального питания. Следовательно, растение должно обладать способностью использовать адсорбированные и даже нерастворимые минеральные вещества.

Почва состоит из твердой фазы (неорганические и органические вещества), почвенного раствора и газовой фазы (О₂, СО₂, N). Питательные вещества для растений содержатся в почве в четырех формах: растворенные в воде (почвенный раствор), доступные растениям, но легко вымываемые; адсорбированные на поверхности коллоидов, невымываемые, но доступные для растений при ионном обмене; выделяемые растением ионы (например, Н + ); труднодоступные для растений неорганические соли (сульфаты, фосфаты, карбонаты).

Адсорбирование и прочное удерживание растворимых веществ почвой называется ее поглощающей способностью, а коллоидная часть почвы, которая обусловливает эту способность, — почвенным поглощающим комплексом. Поглощение почвой различных веществ (особенно катионов) изучал советский ученый К. К. Гедройц. Он установил, что почвенные коллоиды всегда насыщены теми или иными катионами, которые способны обмениваться в эквивалентных отношениях на другие катионы, содержащиеся в растворе. Эти катионы были названы поглощенными, или обменными, а общее их количество, выраженное в миллиграмм-эквивалентных на 100 г почвы, — емкостью поглощения, или емкостью обмена. От состава обменных катионов зависят многие важные в производственном отношении физические и химические свойства почвы. Различают пять видов поглощения веществ почвой (К. К. Гедройц).

• Механическая поглощающая способность. Почва, как пористое тело, задерживает мелкие частицы, через нее профильтровываются грубые суспензии.
• Физическая поглощающая способность. На поверхности твердой фазы почвы и почвенного раствора создается поверхностное натяжение, которое вызывает повышение концентрации возле самой поверхности твердых частиц — адсорбцию (положительную). Наблюдается и отрицательная адсорбция (например, Cl — , NO₃ — ); такие ионы профильтровываются.
• Физико-химическая поглощающая способность. Часть элементов адсорбируется на поверхности почвенных частиц или раствора, а остальные вступают в обменные химические реакции с почвенными частицами. Она имеет существенное значение в создании плодородия почвы, а также в питании растений.
• Химическая поглощающая способность. Вещество, которое вносят в почву, образует нерастворимые соединения. Происходят их глубокие химические превращения. Например, при внесении фосфорных солей в почву, содержащую большое количество кальция, образуется труднорастворимое в воде соединение — Са₃(РО₄)₂.
• Биологическая поглощающая способность. В результате жизнедеятельности бактерий, грибов и других микроорганизмов происходит поглощение элементов минерального питания.

На основании учения о почвенном поглощающем комплексе К. К. Гедройц сводил процессы почвообразования главным образом к химическим явлениям, недостаточно учитывая роль растительности в этих процессах.

Рис. 51. Корешки проростков горчицы: 1 — выращенные во влажном воздухе; 2 — выращенные в почве (на них образовался «футляр» вследствие контакта c почвой).

Поглощающая способность почв, особенно физико-химическая и физическая, имеет большое значение для минерального питания растений. В почве происходит закрепление вносимых удобрений — калийных, фосфорных, аммиачных. Они не вымываются, легкодоступны для растений, препятствуют повышению концентрации почвенного раствора. Весь процесс поглощения солей из почвы корнями растений в значительной мере сводится к обменным реакциям между корневыми клетками и почвенным поглощающим комплексом с помощью почвенного раствора. При контакте с почвой корни растений способны растворять почти нерастворимые минералы (рис.51).

Если в сосуд с почвой поместить мраморную отполированную пластинку под углом 45&deg и посеять семена растений, то на пластинке остаются следы корневой системы, которые хорошо видны невооруженным глазом. Труднорастворимые фосфаты — фосфориты при контакте с корневой системой растворяются.

В растворении различных соединений большую роль играют углекислый газ, выделяемый корневой системой растений в процессе дыхания, яблочная кислота, сахар и т. д. При питании растений растворению труднорастворимых соединений способствуют физиологически кислые соли, например (NH₄)₂SO₄. При внесении в почву физиологически кислых солей (сернокислого аммония) одновременно с нерастворимыми в воде фосфоритами фосфорная кислота из них освобождается и усваивается злаками; при использовании физиологически щелочной соли NaNO₃ фосфорит малодоступен для растений (Д. Н. Прянишников).

Большое значение в питании растений принадлежит гумусовым веществам почвы. Установлено, что в гумусе концентрируется в сотни и тысячи раз большее количество микроэлементов, чем в почве. В нем содержится много меди, цинка, стронция, селена, марганца, кобальта, никеля. Эти элементы, поступая в растение, повышают активность ферментов, катализируют биохимические процессы превращения органических веществ, биосинтез белков, витаминов, органических кислот и участвуют в процессе фотосинтеза растений. В гумусе также содержатся соединения из группы цикло парафинов и нафтеновые кислоты, стимулирующие рост и развитие растений.

В составе органической части почвы, кроме гумусовых соединений и микроэлементов, содержится еще и ряд биологически активных веществ: витамины В₆ и B₁₂) тиамин, рибофлавин, биотин, гетероауксин, гиббереллины, ферменты — продуценты почвенных микроорганизмов.

Гуминовые кислоты, поглощаемые корневой системой растений, повышают проницаемость клеточных мембран, в результате усиливается поступление в растение питательных и физиологически активных веществ из почвы.

Дополнительные материалы по теме:

Источник

Почва как источник питательных элементов для сельскохозяйственных культур

В почвенном растворе, как известно, содержится лишь весьма незначительная частъ имеющихся в почве запасов питательных веществ, количество которых недостаточно для полного удовле­творения потребности растений. Подавляющая часть питательных веществ находится в почве в связанном состоянии с органи­ческими веществами и аллюмосиликатными комплексами.

Важную роль в круговороте элементов питания в почве играет гумус. Чем больше запасы гужа в почве, тем богаче она N, P-ом, S, калием, кальцием и микроэлементами. С на­личием гумуса связаны физические и технологические свойства почвы, их водопроницаемость и влагоемкость.

При современной структуре севооборотов ориентировочные оптимальные параметры содержания гумуса в дерново-подзолис­тых почвах составляют: на суглинистых 2,5-3,0 %, супесях 2.0­_2,5, песках 1,8-2,0 %.

Валовые и доступные растениям запасы питательных веществ тесно связаны с гранулометрическнм составом почв. С увеличением в дерново-подзолистых почвах физическои глины, основного показателя классификации почв по грануло­метрическому составу, увеличивается содержание К. Общее количество К в дерново-подзолистых почвах превышает все другие элементы. Валовые запасы его в 20-см слое колеблются от 25-40 т/га в песчаных почвах до 69-70 т/га в тяжелосуглинистых. Валовые запасы P в слое 100 см со­ставляют 16-18 т/га в пылевато-суглинистых почвах, 10-12 — в супесчаных, 7-9 т/га — в рыхлопесчаных. В то же время доля хорошо доступных растениям рыхлосвязанных фосфатов Ca увеличивается на легких почвах. Содержание общего, минераль­ного и легкогидролизуемого N в пахотном слое песчаных почв значительно ниже, чем в суглинистых.

Режим питания растений во многом определяется состоянием почвенно-поглощающего комплекса. Наиболее высокую емкость поглощения (50-60 мг-экв на 100 г почвы), а соответственно и сумму поглощенных основании имеют богатые перегноем черноземные почвы. В хорошо ок_ь­туренных дерново-подзолистых почвах емкость поглощения до­стигает 15-17 мг·экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями — 70-80 %.

Доступность растению веществ, адсорбированных почвенными коллоидами, зависит от различных условии. Наряду с насы­щенностью почвы данным элементом и прочностью его связи весьма важное значение имеет обеспеченность растений водой. Даже кратковременное завядание резко снижает адсорбционную способность тканей корня и приводит к ослаблению поглоти­тельной деятельности.

Существенное влияние на ход поглощения растением пита­тельных веществ из почвы оказывают корневые выделения. Со­став этих выделений и пути их использования растениями весьма многообразны. Выделяемый корнями растений диоксид углерода повышает растворимость почвенных минералов и увеличивает до­ступность растению адсорбционно связанных почвой питатель­ных веществ. Помимо СО₂ корни выделяют различные органичес­кие кислоты, сахара и другие соединения, которые также имеют большое значение для поглотительной деятельности корня.

Важным фактором, определяющим питательный режим почвы, является концентрация водородных ионов почвенного раствора. Высокая концентрация ионов водорода, а на дерново­подзолистых почвах и аллюминия оказывает как прямое, так и косвенное вредное действие на питание растений.

Прямое действие заключается в нарушении коллоидно-хими­ческих свойств протоплазмы растительных клеток, неблагоприят­ном изменении концентрации органические кислот в клеточном соке, нарушении белковою обмена и торможении синтеза белка, изменении адсорбции и поглощения растениями ионов.

Повышенная кислотность особенно сильно влияет на фосфатный режим дерново-подзолистых почв — снижаются подвижности и усвояемость P. Наблюдается прямое неблагоприятное действие Al: поступление P-нокислого Al и корневую систему растении подавляет способность последней по­давать P в надземные органы. В результате наблюдается спе­цифическое фосфатное голодание растений. В опытах с кукурузои дополнительное внесение с NРК аллюминия увеличивало содержа­ние P в корнях на 62 % при одновременном снижении содержания в листьях на 8, а в стеблях — на 14 %.

Со степенью кислотности почв связана и обеспеченность почвы другими элементами минерального питания. Изучение особенностей питания растений в связи с кислотнос­тью почвы позволило изменить установившееся мнение об отри­цательном отношении к известкованию льна, картофеля, люпина Показано, что кальциефобность этих культур обусловлена нарушением сбалансированности питания при известковании.

При достаточном обеспеченности магнием, повышенных (на 25-20 %) дозах K- ных удобрения и применении борных одобрений известкование увеличивает продуктивность льна и картофеля .

Оптимальные показатели рН колеблются в слабокислой зоне (5,7-7,0) и зависят от множества факторов: структуры посевных площадей в севообороте, типа гранулометрического состава почвы, обеспеченности ее гумусом, P-ом и других показателей.

Источник