Научно-методической комиссии по технологии возделывания, защите растений, хранению и переработке картофеля вниикх им. А. Г. Лорха (протокол №35 от 29 марта 2007 г.)
| Вид материала | Документы |
- Методическое указание по написанию курсовой работы по курсу: «Химические средства защиты, 296.17kb.
- Методические рекомендации для школьного и муниципального этапов всероссийской олимпиады, 410.89kb.
- Программа курса «Социальная психология» Ростов-на-Дону 2006 Печатается по решению методической, 758.46kb.
- Методическое указание по написанию курсовой работы по курсу «Защита растений» для студентов, 337.88kb.
- Сортовые ресурсы и развитие новых селекционных программ значение сорта в современных, 1512.67kb.
- Министерство сельского хозяйства и продовольствия республики беларусь, 303.71kb.
- Министерство сельского хозяйства и продовольствия республики беларусь, 390.89kb.
- План выставочно-ярмарочных мероприятий на 2011 год, проводимых при поддержке Кабинета, 433.33kb.
- Проект «Регионального Центра по хранению, переработке, реализации свежих овощей и овощной, 21.99kb.
- Эстетика, 1455.07kb.
Российская академия сельскохозяйственных наук
Всероссийский научно-исследовательский институт
картофельного хозяйства
ООО «Элитные Агросистемы», г. Воскресенск, Россия
Применение микроэлементов в хелатной форме
при выращивании картофеля, зерновых и овощных культур.
(рекомендации)
МОСКВА
2007
Рекомендации подготовлены: Л.С.Федотовой, д. с.-х. н.; А.В.Коршуновым, д. с.-х. н.; Е.А.Симаковым, к. б. н.; Б.В.Анисимовым, к.б. н.
Рецензент – доктор технических наук К.А. Пшеченков
В рекомендациях рассмотрены вопросы минерального питания картофеля макро- и микроэлементами. Представлены результаты многолетних исследований по использованию микроэлементов в хелатной форме для обработки семенного материала перед посадкой и внекорневых подкормок во время вегетации сельскохозяйственных культур. Изложены в доступной форме материалы по различным возбудителям болезней картофеля и даны основы семеноводства этой культуры. Представлено краткое описание сортов картофеля отечественной селекции.
Рекомендации предназначены для специалистов и руководителей предприятий всех форм собственности АПК, научных и образовательных учреждений сельскохозяйственного профиля.
Печатаются в соответствии с решением Научно–методической комиссии по технологии возделывания, защите растений, хранению и переработке картофеля ВНИИКХ им. А.Г. Лорха (протокол № 35 от 29 марта 2007 г.).
УДК 635.21: 631.816.095.337
Ответственный за выпуск: Федотова Л.С., доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией агрохимии ВНИИКХ
ВНИИКХ, Россельхозакадемия, 2007 г.
Введение
Исследованиями, проведенными как в нашей стране, так и за рубежом, установлено, что при корневом питании растения поглощают из почвенного раствора большое количество элементов (более 70). На практике чаще всего растения обеспечиваются тремя основными макроэлементами (N, P и K), опускается важность своевременного внесения микроудобрений из-за их отсутствия, дороговизны, неотработанности доз и соотношений. В настоящее время, когда резко снизились площади бобовых и сидеральных культур, внесение органических и минеральных удобрений, фосфоритование и известкование, особенно заметно происходит падение плодородия почв, их гумусированности, а, следовательно, обеспеченности растений доступными формами макро- и микроэлементов. Недостаток микроэлементов приводит не только к снижению урожая, вызывает ряд болезней у растений, а иногда и их гибель, но и снижает качество пищи человека и животных. Медициной установлено, что заболевания людей связаны с недостаточным содержанием в продуктах железа, меди, цинка, кобальта, молибдена, йода и других элементов. Микроэлементы являются активными центрами ферментов, улучшающими обмен веществ в растительных и животных организмах. Поэтому проблема снабжения растений микроэлементами имеет общебиологическое значение.
В практике картофелеводства нередки случаи низкой окупаемости вносимых удобрений, что обусловливается рядом причин, одной из которых является недостаток микроэлементов в питании растений. Наибольшая эффективность микроэлементов отмечается при достаточной обеспеченности растений основными элементами минерального питания - азотом, фосфором и калием. С подъемом урожайности и повышением выноса питательных веществ растениями из почвы, возрастает роль микроэлементов в системе питания картофеля.
Оптимизация пищевого режима растений микроэлементами осложняется, с одной стороны, дефицитом подвижных форм микроэлементов в некоторых почвах Российской Федерации, с другой - снижением биологической активности микроэлементов в результате длительного использования известковых материалов и повышенных доз концентрированных безбаластных удобрений. Все больше накапливается данных, указывающих на антагонизм между отдельными макро- и микроэлементами: внесение высоких норм фосфорных удобрений снижает доступность растениям цинка; калийных и кальциевых – бора; азотных - меди и молибдена. Фонд доступных для растений соединений микроэлементов при этом сокращается, и они становятся дефицитными даже на почвах, отнесенных к хорошо обеспеченным.
Если польза внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений, так скажем, очевидна, то по применению микроэлементов Россия существенно отстает от Западных стран. За последние 30-40 лет практически во всех развитых странах отмечается устойчивая тенденция увеличения производства и расширения ассортимента микроудобрений. В нашей стране наблюдается обратный процесс: выпуск микроудобрений отечественной туковой промышленностью осуществляется в незначительных количествах, без целевого назначения. В основном выпускаются минеральные удобрения с добавкой одного, реже нескольких микроэлементов: нитроаммофоски с добавлением в отдельности марганца, бора и молибдена, карбоаммофоски с добавлением марганца и бора, борный и цинковый аммофос, азотно-калиево-медное удобрение и некоторые другие. При дефиците в почве нескольких микроэлементов и наличии в минеральных удобрениях только одного из них сбалансировать дозы макро- и микроудобрений является очень трудной задачей.
Поэтому для Российской Федерации является актуальным выпуск широкого ассортимента микроудобрений со сбалансированным содержанием элементов в хелатной форме и применение их в процессе производства экологически чистого картофеля с высоким содержанием питательных компонентов.
1. Значение основных питательных элементов (N, P и K) для картофеля и требования, предъявляемые к их содержанию в почве.
Для нормального роста и развития растения картофеля нуждаются в большом количестве питательных элементов. Повышенная потребность его в элементах питания объясняется биологическими особенностями – способностью накапливать в своих органах значительные количества минеральных элементов и относительно слабым развитием корневой системы в первый период вегетации (Писарев, 1957; 1968; Ильин и др., 1974). У картофеля более 90% корней сосредоточено в слое 0-20 см, причем 75,5% – в самом верхнем слое 0-10 см.
Азот. Недостаточное азотное и, особенно, фосфорное питание в первый период жизни растений картофеля нарушает обмен веществ, снижает интенсивность последующего развития и ведет к значительному понижению урожая и содержания крахмала в клубнях (Ахромейко, 1939; Плешков, 1957; Писарев, 1968; Бардышев, 1984; 1991; Белоус, 1995; 1997; Коршунов, 2001).
Потребность в азоте картофель испытывает с момента прорастания клубня, образования корневой системы и ростков. Если на первом этапе развития корневой системы новообразование клеток идет за счет азота материнского клубня, то для роста стеблей этих запасов обычно не хватает и растение получает его через корневую систему. Поэтому всходы появляются только после укоренения ростка в почве и начала поступления элементов минеральной пищи через корни (Вечер, Гончарик, 1973). Азот входит в состав хлорофилла, который имеет сложное строение тетрапирольного ядра с атомом магния в центре. Концентрация хлорофилла в растениях, прежде всего, зависит от азотного питания (Плешков, 1957; Прянишников, 1965; Кирпичников, 1970; Кляченко, 1973). При старении растительного организма поступление азота в растение снижается, и активность хлорофилла уменьшается. Азот входит в состав фосфатидов, которые представляют собой белково-липидные молекулы, регулирующие проницаемость клеточных оболочек для различных веществ. Является регулятором биохимических процессов - известно 700 ферментов, в основе которых находятся фосфопротеиды. Азот входит также в состав глюкозидов, алкалоидов и витаминов. И, наконец, азот входит в состав простых азотистых соединений небелковой природы - минеральные соединения: нитриты NO2, нитраты NO3 и аммиак NH3, которые являются основными компонентами азотного питания растений.
Н.И. Гриднев (1982), М.А. Бардышев (1984; 1991), Н.Г. Даньков (1988), А.В. Коршунов (2001) отмечают, что количество азота в надземных органах картофеля увеличивается с момента появления всходов до фазы цветения, а затем убывает, что объясняется оттоком питательных веществ в молодые клубни. В целом же картофель потребляет азот в течение всей вегетации (Писарев, 1968).
При недостатке азота рост картофеля резко замедляется, особенно это сказывается на листьях. Листья принимают светло-зеленую окраску и преждевременно усыхают, что приводит к снижению урожая и содержания крахмала в клубнях, замедляется рост корней, они могут даже отмереть (Вечер, Гончарик, 1973). Избыточное азотное питание также вредно, так как при этом задерживается созревание растений - чрезмерно развивается ботва, образуются мелкие незрелые клубни с высоким содержанием нитратов, удлиняется вегетационный период (Коршунов, Филиппова, 1982; Гущина,1986; Даньков, 1988, Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993).
Потенциальное плодородие почвы обуславливается запасами гумуса, в котором на долю азота приходится от 1,5 до 5% (Анспок, Штиканс, Визла, 1981; Кореньков, 1982; Кулаковская, 1990). Валовой запас азота в дерново-подзолистой супесчаной почве составляет 0,6...1,5 т/га, а в черноземах значительно выше от 6 до 15 т/га. На долю подвижных азотистых соединений (нитраты, аммиак), которыми растения преимущественно питаются, приходится 1...2% от общего запаса азота в почве (Соколов, 1968; Кореньков, 1982; Лыков и др., 1984; Кулаковская, 1990). Даже в богатых органическими веществами черноземах количество доступного азота достигает лишь 200 кг/га пахотного слоя. Это количество способно обеспечить получение одного хорошего урожая зерновых, а в подзолистых почвах содержание легкоусвояемого азота в 3...4 раза меньше. К тому же необходимо учитывать процессы, способствующие снижению доступности азота для растений: вымывание с промывными водами, денитрификация, вынос растениями и закрепление азота в виде органического вещества - иммобилизация (Кореньков, 1982).
Применение азотных удобрений в оптимальных дозах имеет решающее значение в повышении урожаев клубней картофеля на большинстве почв Российской Федерации. Они не только повышают урожай, но и улучшают качество, увеличивая выход белка, крахмала, витаминов (Писарев, 1968; Гриднев, 1982; Гущина,1986; Даньков, 1988; Коршунов, 2001). Азотные удобрения особенно эффективны в обеспеченных влагой районах Нечерноземной полосы, на бедных дерново-подзолистых почвах. На этих почвах 60% общей прибавки урожая, получаемой от минеральных туков, падает на долю азотных удобрений и только 40% приходится в сумме на фосфорные и калийные удобрения (Соколов, 1968; Смирнов, Петербургский, 1975).
Фосфор. Роль фосфора, как и азота, в жизни растений исключительно велика. Значение фосфора для растений определяется, прежде всего, тем, что он входит в состав протоплазмы и клеточных ядер. В отличие от азота и серы он не входит в состав молекул простого белка, но является необходимой частью нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), которые в соединении с простыми белками образуют сложные белки - нуклеопротеиды. Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах (Плешков, 1957; Вечер, Гончарик, 1973). В минеральной форме он чаще всего находится в виде кальциевых, калиевых, магниевых солей фосфорной кислоты. Фосфорная кислота имеет большое значение и для обмена азотистых веществ в организме. Особая роль принадлежит фосфопиридоксалю. При его участии протекают процессы аминирования, переаминирования и дезаминирования (Прянишников, 1965). Фосфорная кислота необходима растениям и для первичного процесса усвоения NO3- и восстановления его до NH3. Все эти обстоятельства подчеркивают тесную связь между азотным и фосфорным питанием, указывают на нарушение белкового обмена при недостатке фосфора, особенно на фоне высокого снабжения азотом (Плешков, 1957; Прянишников, 1965; Вечер, Гончарик, 1973; Бардышев, 1984; 1991).
Особо важна роль фосфора в энергетике живой клетки. Для осуществления всех синтетических процессов необходимы затраты энергии, которая поставляется макроэргическими соединениями. Основная роль среди макроэргических соединений принадлежит АТФ.
Недостаток фосфора нарушает нормальное развитие картофеля: понижается ветвистость куста, листья приобретают тусклозеленый или бронзовый оттенок, бутонизация и цветение задерживаются на 3-5 дней, на клубнях появляются коричневые пятна. Поэтому наиболее большое значение фосфор имеет на ранних стадиях, когда идет интенсивное формирование листовой поверхности растений, что определяет будущий урожай (Плешков, 1957; Писарев, 1968; Вечер, Гончарик, 1973; Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993). Общее содержание фосфора в растениях картофеля плавно увеличивается в течение всей вегетации. Основная масса его переходит из листьев в молодые клубни, которые интенсивно поглощают его до самой уборки (Писарев, 1968; Бардышев, 1984; 1991).
В питании растений фосфором участвуют анионы Н2РО4- и НРО42-, которые образуются при растворении фосфорных удобрений в почве. В почвах с интервалом рН от слабокислой до слабощелочной водорастворимые соли фосфорной кислоты превращаются в результате химического связывания в СаНРО4 * 2Н2О, MgHPO4 и долгое время остаются в этом виде. В последующем происходит химическое закрепление фосфора в виде малорастворимых соединений типа Ca3(PO4)2 и Mg3(PO4)2 , в кислых почвах образуются еще менее доступные для растений фосфаты алюминия и железа. По современным представлениям в почве почти не бывает условий для образования Ca3(PO4)2. Гораздо вероятнее возникновение еще менее растворимых соединений октакальций фосфата Са4Н(РО4)3*3Н2О и даже гидроксилапатита Са5(ОН)(РО4)3. Возникновение апатитоподобных минералов в нейтральных почвах (рН6) из внесенных легкорастворимых фосфорных удобрений протекает довольно медленно и завершается наполовину за 2...6 лет (Кореньков, 1982; Кирпичников и др. 1993; Минеев, 1999). Этим и можно объяснить длительное последействие фосфатов на нейтральных почвах. Возникновение фосфатов полуторных окислов в кислых почвах идет гораздо быстрее, что и обусловливает меньший эффект удобрений на таких почвах в сравнении с нейтральными. Поэтому недостаток фосфора чаще наблюдается на кислых подзолистых суглинистых почвах. Взаимодействуя с обменным алюминием и железом почвы, он переходит в трудно растворимые и недоступные для растений фосфаты полуторных окислов. При наличии процессов связывания фосфорной кислоты алюминием и железом даже при внесении в почву сравнительно больших количеств суперфосфата в почвенном растворе очень скоро исчезает растворимая фосфорная кислота. При известковании кислых почв в почвенном растворе уменьшается содержание обменных алюминия и железа, и фосфор, переставая ими связываться, становится более доступным растениям (Кирпичников и др., 1993).
Фосфорные удобрения улучшают вкусовые качества картофеля (Писарев, 1957;1968; Гриднев, 1982; Кукреш, 1985; Гущина, 1986; Даньков, 1988; Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993); способствуют увеличению количества клубней, укрепляют ткани растений, повышают их вирусоустойчивость (Банкина, 1976); повышают устойчивость картофеля к засухе и болезням (Сухоиванов, 1971; Гущина, 1986; Карманов, Кирюхин, Коршунов, 1988; Коршунов, 2001).
Калий в отличие от азота, фосфора и серы, которые входят в состав разнообразных органических соединений, находится в растениях в основном в минеральной форме и представлен катионом К+. Большая часть калия (80% общего содержания) в растениях находится в клеточном соке и извлекается водой, меньшая - адсорбирована коллоидами и совсем незначительная (меньше 1% от общего содержания) необменно поглощается митохондриями в протоплазме (Минеев, 1999; Прокошев, Дерюгин, 2000). Сохраняя легкую подвижность, калий все же удерживается в освещенном растении, ночью же частично может выделяться через корни и вновь поглощаться днем. Днем калий лучше удерживается в растениях благодаря образованию на свету легко разрушимых связей этого катиона с некоторыми органическими соединениями. В старых листьях заметная часть калия вымывается дождями. Калия больше в органах, где высокий уровень обмена веществ, где интенсивно делятся клетки (меристема, молодые побеги, пыльца). Легкая подвижность калия в растениях обусловливает его реутилизацию (повторное использование), т.е. при недостатке его в питательном растворе ранее поглощенный калий может передвигаться от старых органов к молодым, вновь растущим. Именно поэтому недостаток калия визуально обнаруживается на старых листьях. В противоположность азоту и фосфору, содержание калия в товарной массе урожая большинства культур (в т.ч. картофеля) гораздо ниже, чем в нетоварной: в зернах пшеницы 0,3...0,5%; в клубнях картофеля 2...3%, в корнеплодах сахарной свеклы 2%, тогда как в стеблях пшеницы 0,9...1,0%; в листьях картофеля 1,6...4,7% и сахарной свеклы 3,9% (Смирнов, Петербургский, 1975). В выносе урожая корне- и клубнеплодов, подсолнечника, гречихи, калий занимает первое место, у большинства остальных растений калию принадлежит второе место (Прокошев, Дерюгин, 2000).
Калий стимулирует нормальное течение процесса фотосинтеза, т.к. до 50% К2О листьев находится в хлоропластах; усиливает отток углеводов из пластинки листа в другие органы (Кирпичников, 1970; Бусыгин, 1986; Прокошев, Дерюгин, 2000; Коршунов, 2001). При недостатке калия в растениях накапливаются растворимые углеводы, а синтез крахмала в клубнях картофеля замедляется (Коршунов, Филиппова, 1982; Бусыгин, 1986; Пшеченков, Сидякина, 2000; Прокошев, Дерюгин, 2000; Коршунов, 2001).
Не входя в состав ферментов, он активизирует работу многих из них: рибофлавина, тиамина, киназы, пировиноградной кислоты, энзимов - с участием которых синтезируются некоторые пептидные связи, что повышает биосинтез аминокислот (Плешков, 1957; Вечер, Гончарик, 1973; Минеев, 1999; Прокошев, Дерюгин, 2000). Роль калия (наряду с кальцием и магнием) усиливается при аммиачном питании, в этом случае больше образуется белков, аммиачный азот (NH4+) лучше связывается в самом растении (Авдонин, 1965; Сухоиванов, 1971; Петухов, Панова, Дудина, 1985).
Калий увеличивает гидрофильность (оводненность) коллоидов протоплазмы. При нормальном обеспечении калием растения лучше удерживают воду, легче переносят кратковременные засухи и заморозки (Кирпичников, 1970; Вечер, Гончарик, 1973; Прокошев, Дерюгин, 2000; Imas, 1999); повышается устойчивость растений картофеля к различным грибным и бактериальным болезням (Бусыгин, 1986; Аристархов, 2000; Perrenoud S, 1990; Imas, 1999); улучшается лежкость при хранении, снижается степень потемнения мякоти при кулинарной обработке (Гречушников, 1957; Тамман, Прокошев, 1962; Писарев, 1968; Пшеченков, Сидякина, 2000; Mengel, 1971; Perrenoud S, 1990; Imas, 1999). Оптимизация калийного питания способствует образованию в растительных тканях фенольных соединений - основы многих защитных механизмов растений, а также увеличивает содержание аминокислоты – аргинина, которая действует токсично на развитие патогена, вызывающего фитофтороз (Krauss, 1997). Минимальная концентрация калия в питательном растворе, при которой растения еще могут его усваивать, составляет 0,01 мг К2О в 1 л, голодание растений обнаруживается тогда, когда его содержание понижается в 3...5 раз.
При калийном недостатке стебли укорочены и теряют прочность. Рост куста замедляется и приобретает раскидистую форму, задерживается цветение. Нижние листья картофеля становятся бронзово-коричневого цвета, края листовых пластинок отмирают, наблюдается явление так называемого "краевого ожога" листьев. Клубни имеют слегка удлиненную форму, мелкие и плохо хранятся, снижается крахмалистость, т.к. при калийном голодании усиливается трата углеводов на дыхание (Гречушников, 1957; Писарев, 1957; 1968; Тамман, Прокошев, 1962; Сухоиванов, 1971; Коршунов, 2001). Избыточное калийное питание также вредно, как и недостаточное - снижается крахмалистость, вкусовые качества, рассыпчатость, наблюдается потемнение мякоти (Бусыгин, 1986; Пшеченков, Сидякина, 2000).
Содержание калия в почве в доступной для картофеля форме не постоянно, оно находится в прямой зависимости от влажности и типа почвы. Чем больше влажность, тем больше доступность калия, поэтому влияние калийных удобрений на урожайность картофеля больше проявляется в засушливые годы (Гречушников, 1957; Тамман, Прокошев, 1962; Кирпичников, 1970; Mengel, 1971; Прокошев, 2002). По утверждению В.В.Прокошева (2002), старое крестьянское нравоучение – «сумей собрать добрый урожай в плохой год» реализуется только при достаточном уровне калия в почве. По способности фиксировать внесенный калий почвы располагаются в следующий убывающий ряд: чернозем серая лесная дерново-подзолистая (Анспок, Штиканс, Визла, 1981; Кореньков, 1982; Прокошев, Дерюгин, 2000). Повышенная фиксация калия в черноземах связана с высоким содержанием органического вещества, оказывающего наряду с минеральной частью, решающее влияние на закрепление калия. Поглощенный калий является резервом, который, переходя в обменную форму, участвует затем в питании растений.