Закон минимума и его использование в земледелии

Факторы жизни растений

Растения в течение всей своей жизни постоянно находятся во взаимодействии с внешней средой. Требования растений к факторам жизни определяются наследственностью растений, и они различны не только для каждого вида, но и для каждого сорта той или иной культуры. Это связанно с тем, что каждому растению нужны конкретные, изменяющиеся во времени количества лучистой энергии, температура среды, вода, разнообразные растворенные химические элементы, газовый состав почвенного и атмосферного воздуха, свойства среды обитания.
Вот почему глубокое знание этих требований дает возможность правильно устанавливать структуру посевных площадей, чередование культур, размещение севооборотов.

 

Факторы жизни растений подразделяются на космические и земные.
К космическим относятся свет и тепло, к земным - вода, воздух и питательные вещества. Космические факторы имеют существенные особенности, так как практически не регулируются в земледелии.
Для нормальной жизнедеятельности растениям необходимы свет, тепло, вода, питательные вещества, включая углекислоту и воздух.

Рассмотрим влияние основных факторов и условий на рост и развитие растений.

Свет

Основным источником света для растений является солнечная радиация. Хотя этот источник находится вне влияния человека, степень использования световой энергии солнца для фотосинтеза зависит от уровня агротехники: способов посева (направление рядков с севера на юг или с востока на запад), дифференцированных норм высева, обработки почвы и др. Свет, т. е. оптическое излучение солнца в виде электромагнитных волн определенной длины, включающее видимое человеческим глазом инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, оказывает большое влияние на рост и развитие растений. Прежде всего, свет – источник энергии для фотосинтеза.

Помимо этого, свет оказывает прямое влияние на развитие растений. Без него растения не зацветают и не плодоносят. При недостатке света зерновые, например, плохо кустятся, стебли вытягиваются, растения полегают, зерно получается щуплым, с низким содержанием белка. Свет влияет на качество продукции и других растений: сахарная свекла при хорошем освещении накапливает больше сахара, картофель – крахмала, подсолнечник – жира. Растения реагируют на смену дня и ночи, на изменение интенсивности освещения. Эту реакцию называют фотопериодизмом.

Для нормального развития одних растений нужен длинный световой день, что наблюдается в южных широтах. Так, озимая рожь, овес, пшеница запаздывают с цветением в условиях короткого дня. Другие растения (рис, хлопчатник, сорго, просо, табак) лучше развиваются в широтах с коротким световым днем.

В практике земледелия используют приемы, позволяющие улучшить освещенность растений. К ним относятся правильное ориентирование рядов посевов по отношению к странам света. Например, посев зерновых рядками в меридиональном направлении по сравнению с широтным дает прибавку урожая 0,2 – 0,3 т/га за счет лучшего освещения растений утром и вечером и затенения их друг другом в жаркие полуденные часы.

Необходимо создать правильную густоту стояния растений при посеве, более равномерно распределять их по площади, уничтожать сорные растения, затеняющие культурные. Своевременное прореживание растений и уничтожение сорняков улучшают освещенность растений. Как правило, более ранние сроки посева и посадки способствуют усилению фотосинтетической деятельности и повышению урожая. В условиях длительного лета применяют пожнивные и поукосные посевы, позволяющие полнее использовать солнечную радиацию.

Тепло

Тепло в жизни растений, наряду со светом представляет основной фактор жизни растений и необходимое условие для биологических, химических и физических процессов в почве. Каждое растение на различных фазах и стадиях развития предъявляет определенные, но неодинаковые требования к теплу, изучение которых составляет одну из задач физиологии растений и научного земледелия. Тепло в жизни растений влияет на скорость развития в каждой стадии роста. В задачу земледелия входит также изучение теплового режима почвы и способов его регулирования.

Все процессы, происходящие в растении (прорастание семян, рост, плодообразование, фотосинтез), наилучшим образом протекают при определенной оптимальной температуре. При отклонении ее в ту или иную сторону эти процессы тормозятся, что приводит к снижению урожая. Для каждой фазы развития существуют минимальные и максимальные температуры, при которых физиологические процессы останавливаются, и растения даже могут погибнуть.

По отношению к теплу растения подразделяют на холодостойкие, семена которых прорастают при температуре почвы 2 – 5 0С, и за весь вегетационный период им нужна сумма активных (более 10 0С) среднесуточных температур воздуха 1200 – 1800 0С, и теплолюбивые, семена которых прорастают при температуре почвы 8 –12 0С и нуждаются в сумме активных среднесуточных температур воздуха 3000 – 4000 0С.
Для многолетних и озимых сельскохозяйственных растений нужна определенная температура почвы в зимний период.



 

 

Воздух

Воздух в жизни растений (атмосферный и почвенный) необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных микроорганизмов, а также как источник углерода, который растение усваивает в процессе фотосинтеза. Кроме того, Воздух в жизни растений необходим для микробиологических процессов в почве, в результате которых органическое вещество почвы разлагается аэробными микроорганизмами с образованием растворимых минеральных соединений азота, фосфора, калия и других элементов питания растений.
Растению необходим углекислый газ, используемый им при фотосинтезе, и кислород – в процессе дыхания, т. е. в процессе окисления, связанном с выделением энергии для других физиологических процессов. Углекислый газ растения поглощает из приземных слоев атмосферы, состав которой человек практически изменить не может.
Кислород растение получает из воздуха и из почвы. Кислородное питание может быть нарушено при затоплении растений или при обильных снегопадах и не промёрзшей почве, когда растения продолжают вегетировать.

Растения чувствительны к составу почвенного воздуха, в частности к содержанию в нем кислорода. Он, прежде всего, необходим для прорастания семян и потребляется корнями растений. Особенно требовательны к кислороду корнеплоды и клубнеплоды, масличные и бобовые культуры. Менее требовательны – зерновые, некоторые из них снабжают корни кислородом, запасенным в воздухоносных полостях стеблей. Эти полости особенно развиты у риса, который может расти на почве, затопленной водой, а также у кукурузы.
Кислород, а также азот нужен многим микроорганизмам, принимающим активное участие в формировании плодородия почвы.

Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве с помощью орошения или осушения, соответствующей обработке почвы (рыхлением или прикатыванием). Внесение органических удобрений (навоза, компостов, торфа) приводит к увеличению концентрации углекислого газа в почве и уменьшению кислорода. В почвах, содержащих много гумуса, формируется благоприятная структура, что улучшает их воздушный режим.

Вода

Вода в жизни растений и питательные вещества, за исключением углекислоты, поступающей как из почвы, так и из атмосферы, представляют почвенные факторы жизни растений. Поэтому воду и питательные вещества называют элементами плодородия почвы.
Значение воды в жизни растений определяется целым рядом ее свойств. Среди них необходимо отметить способность ее быть растворителем и средой, в которой совершается передвижение веществ и их обмен. В растительном организме воды содержится от 70 до 95 %. С поступлением и передвижением ее в растениях связаны все жизненные процессы. При наличии воды и других факторов семена набухают и прорастают, растут ткани, поступают в растения и передвигаются в них питательные элементы, осуществляется фотосинтез и синтезируется органическое вещество.

Вода - незаменимый терморегулятор для растений. Проходя через него, она регулирует температуру растительного организма и повышает его устойчивость к высоким и низким температурам. Вода поддерживает тургор клеток, распределяет по отдельным органам продукты ассимиляции.
Растения нуждаются в воде с момента посева семян и до окончания формирования урожая. При этом в разные периоды жизни растения требуют неодинакового количества воды: меньше - в начальный период, больше - в период формирования мощной вегетативной массы и генеративных органов, к концу жизни потребность в воде уменьшается.

Период острой потребности растения в воде называется критическим, у зерновых он совпадает с фазой выхода в трубку - колошением, у зернобобовых - цветения, у картофеля - цветения и клубнеобразования. Недостаток влаги в это время резко снижает продуктивность растений.
Важной функцией воды является и то, что она влияет на плодородие почвы. Вступая во взаимодействие с ней, вода изменяет физическое состояние, течение микробиологических процессов, химические и другие превращения, становится одним из факторов почвообразовательного процесса, определяет уровень эффективного и потенциального плодородия почвы.
Источник водоснабжения растений - почва. Жизнь растения зависит не только от наличия влаги в почве, но и от ее потенциала, характеризующего степень связности влаги твердой фазой почвы и ее осмотическое давление, зависящее от концентрации почвенных растворов.

Элементы питания растений

В обмене веществ между растениями и окружающей средой важнейшим условием является корневое питание. В состав сухой массы растений входит несколько десятков элементов питания, однако некоторые из них абсолютно необходимы для всех растений. Это макроэлементы – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера и микроэлементы – бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и др.

Первые четыре макроэлемента (углевод, кислород, водород, азот) входят в состав органической массы растений и называют органогенами, остальные – зольными элементами.
Углевод, кислород и водород, на долю которых приходится около 93 – 94% сухой массы растений, усваиваются растением из воздуха в процессе фотосинтеза, а азот и все зольные элементы растения берут из почвы.
Каждый элемент питания имеет определенное значение в жизни растений.
Углерод, кислород, водород и азот – важнейшие составные части органических веществ – углеводов, белков и жиров.

Азот входит в состав белков, которые являются основой жизни, и влияет главным образом на ростовые процессы. При недостатке азота рост и развитие растений сильно замедляются, растение имеет мало листьев и бледную окраску. Избыток азота значительно увеличивает рост растений, затягивая их созревание.
Фосфор особенно необходим на ранних этапах развития растений и в период плодоношения. Он способствует лучшему развитию семян, плодов и ускорению созревания культур.
Калий накапливается преимущественно в молодых частях растений, играет важную роль в накоплении углеводов, повышает устойчивость растений к заболеваниям. Вместе с фосфором он увеличивает зимостойкость озимых культур.
Кальций способствует развитию мощной корневой системы у растений, уменьшает вредное влияние ионов водорода и алюминия.

Сера, магний, железо участвуют в окислительных процессах. Сера входит в состав белка, магний – хлорофилла, железо – необходимый элемент при образовании хлорофилла, хотя и не входит в его состав.
Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, витаминов. Они влияют на процессы обмена веществ в растениях и выполняют ряд других специфических функций.

Обобщение многовекового опыта выращивания сельскохозяйственных культур привело к формированию законов земледелия.

Основные законы земледелия

В естественных условиях все факторы жизни растений взаимосвязаны и взаимозависимы. Изменение хотя бы одного из них влияет на характер действия на растение всех остальных факторов. В результате длительного — на протяжении нескольких веков — изучения процессов роста и развития растений во взаимодействии с окружающей средой были установлены основные закономерности этого взаимодействия. Знание этих законов, правильное их использование в практике земледелия обеспечивает успешное решение задач по повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни расте­ний.

Согласно этому закону для роста и разви­тия растений должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений. Растение может нуждаться как в больших, так и в ничтожно малых количествах факторов, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожая и даже гибели растений. Ни один фактор нельзя заменить другим. Например, недостаток фосфора нельзя заменить избытком азота, а ограниченное поступ­ление света восполнить лучшим обеспечением растений водой и т.д. На практике получить максимально высокий урожай можно только при бесперебойном снабжении растений всеми факторами в оптимальном количестве. Однако в конкретных условиях произ­водства этот закон имеет относительное значение из-за неодина­ковых затрат.

Закон минимума.

Величина урожая определя­ется фактором, находящимся в минимуме (Ю. Либих). Рост урожая прямо пропорционален увеличению количества фак­тора, находящегося в минимуме,.

Закон возврата.

Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения. Земледелие как отрасль производства материально по своей природе. Урожай как материальная субстанция создается из мате­риальных составных частей - за счет ве­ществ и энергии, получаемых растениями из почвы. Почва - посредник растений в обеспечении их факторами жизни, среда их произрастания. При систематическом отчуждении урожая с полей без компенса­ции использованных им составных частей почвы и энергии почва разрушается, теряет плодородие. При компенсации выноса веществ и энергии из почвы после­дняя сохраняет свое плодородие; при компенсации веществ и энер­гии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы, расширенное воспроизводство ее плодородия.

Действие законов проявляется и учитывается в научно-обосно­ванных системах земледелия. Адап­тивно-ландшафтной системой земледелия - ис­пользования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленных количества и качества в соответ­ствии с общественными (рыночными) потребностями, природны­ми и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчи­вость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия. Соблюдение и выполнение законов земледелия. Действие законов основано на методологии использования системного метода. Цен­ность системного метода заключается в том, что он позволяет на­правленно влиять на процессы формирования урожая и плодородие почвы. При этом создается возможность быстро находить техноло­гические решения, исключая одностороннее необоснованное увле­чение какими-либо отдельными приемами.

2. Сорная растительность.

Сорняки - дикорастущие растения, обитающие на сельскохозяйственных угодьях и снижающие величину и (или) качество продукции. Растения, относящиеся к культурным видам, но не возделываемые на данном поле и засоряющие посевы основной культуры, называются засорителями.

Антропохоры - попадают на поля в процессе хозяйственной деятельности человека (с семенным материалом, навозом, уборочными машинами). Большое число сорняков появляется с окружающих естественных территорий, сохранившихся в почве после распашки конкретной площади. Апофиты, некоторые из которых оказываются весьма стойкими на пашне (пырей ползучий, бодяк полевой, хвощ полевой и др.).

Сорную растительность подразделяют на несколько групп в зависимости от условий их местообитания. Виды сорняков, предпочитающие постоянно обрабатываемые земли и хорошо приспособившиеся к посевам культуры, составляют группу сорнополевой, или сегетальной, растительности (редька дикая, горчица полевая, куколь обыкновенный, овсюг, василек синий, ромашка непахучая и многие другие). Они формируют травостой. Сорняки, обитающие у жилых и хозяйственных построек, на свалках и производственных отходов, по межам и обочинам дорог относятся к группе мусорной, или рудеральной, растительности. По аналогии нередко выделяют сорняки огородные, луговые, пастбищные и др.

В зависимости от реакции культур на сорняки различают уровни засоренности или пороги вредоносности: фитоценотические, критические, экономический, экономической целесообразности.

Фитоценотический порог вредоносности (ФПВ) - такое обилие сорняков, при котором они не причиняют культурным посевам вреда.

Критический (статистический) порог вредоносности (КПВ) - такое обилие сорняков, которое вызывает статистически недостоверные потери урожая. Борьба с сорняками нецелесообразна.

Экономический порог вредоносности (ЭПВ) — то минимальное количество сорняков, полное уничижение которых обеспечивает получение прибавки урожая, окупающей затраты на истребительные мероприятия и уборку дополнительной продукции.

Порог экономической целесообразности борьбы с сорняка­ми (ПЭЦБ). Под ним понимают такое обилие сорняков, полное уничтожение которых обеспечивает рентабельность системы ис­требительных мероприятий не менее 25-40 %.

По способу питания:

1.Паразитные сорные растения (гетеротрофы) В зависимости от места их связи с растением-хозяином их делят на 2 биогруппы: корневые - заразиха и стеблевые паразитные сорняки - повилика.

2.К полупаразитным (гемигетеротрофы) относят сорняки, которые не только способны к фотосинтезу, но также используют воду и растворенные в ней минеральные и частично органические вещества из растения-хозяина.

3.Непаразитные сорняки. По преобладающему способу размножения и продолжительности жизни их подразделяют на два подтипа: малоолетние и многолетние.

По продолжительности жизни: эфемеры (звездчатка средняя или мокрица), яровые ранние (овсюг, марь белая), яровые поздние (щетинник зеленый, ежовник обыкновенный), зимующие (пастушья сумка, ярутка полевая, василек синий), озимые (костер полевой, ржаной) и двулетние(донник, белена).

По способности к семенному и вегетативному размножению выделяют биогруппы: стержнекорневые (полынь, одуванчик), мочковатокорневые (подорожник), ползучие (лютик ползучий), луковичные(лук круглый, огородный), клубневые(чистец болотный), корневищные (пырей, хвощ) и корнеотпрысковые (бодяк, вьюнок).

Среди сорных видов повышенное внимание уделяют группе карантинных сорняков, к которым относят особо вредоносные, отсутствующие или ограниченно распространенные на территории страны или отдельного региона сорняки, включенные в перечень карантинных объектов.

Способы борьбы с сорными растениями:

При планировании мероприятий по борьбе с сорняками за основу берут их видовой со­став, биологические особенности, а также состояние сорного растения (всходы, взрослое растение, семена, плоды, корневища, корнеотпрыски и т. д.). Существенное значение имеет степень засоренности полей.

Предупредительные мероприятия:

1. Карантинные

2. Организационные: подготовка и хранение органических удобрений, кормов к скармливанию, очистка посевного материала снижение засоренности при ороше­нии, при уборке урожая, уничтоже­нии сорняков на участках несельско­хозяйственного использования и др.

Истребительные мероприятия:

1. Агротехнические (провокация, меха­ническое и физическое уничтожение, истощение, удушение, высушивание, вымораживание и др.)

2. Биологические (фитоценотические, экологические, аллелопатия, севооборот и др.)

3. Химические

4. Специальные

5. Комплексные

Предупредительные мероприятия. Направлены на выявление, локализацию и ликвидацию источников, очагов сор­ных растений и уничтожение путей их распространения.

Истребительные мероприятия. Направлены на уничтожение вегетирующих сорных растений на полях и сельско­хозяйственных угодьях, а также органов их генеративного и вегета­тивного размножения, находящихся в почве для снижения жизне­способности сорных растений. Они различаются по эффективнос­ти. Поэтому рассмот­рим преимущественно хорошо разработанные и широко апроби­рованные в земледельческой практике мероприятия.

Закон возврата

Этот закон открыт Либихом: “Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения.

Тимирязев и Прянишников признавали этот закон одним из величайших приобретений науки.

При систематическом отчуждении урожая с поля без компенсации использованных урожаем составных частей почвы и энергии почва разрушается, она теряет плодородие.

При компенсации выноса веществ и энергии из почвы она сохраняет свое плодородие, при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы. Закон возврата - научная основа воспроизводства почвенного плодородия.

Сезонно-промерзающий тип

Среднегодовые значения температуры почвы положительные. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 метра колеблется от +20 до +30 °С, длительность промерзания менее 5 мес. Этот тип температурного режима характерен для почв лесной, лесостепной и степной зон. Для сезонно-промерзающего типа температурного режима почв среднетаежной подзоны типичны термоизоплеты подзолистой почвы.

Непромерзающий тип

Почвы не промерзают. Среднегодовая температура изменяется от +8° до +20°. Этот тип встречается в Приазовско-Предкавказской провинции чернозёмов, а также в субтропиках. Характерным примером непромерзающего типа температурного режима могут служить термоизоплеты почвы зоны влажных субтропических лесов.

Почвенный климат леса по сравнению с полем мягче. Зимой он теплее, а летом прохладнее, суточная амплитуда температур сглаживается. Это связано с экранированием почвы кронами деревьев от солнечных лучей, наличием рыхлой лесной подстилки, обладающей низкой теплопроводностью, а также более длительным залеганием снежного покрова под пологом леса. Особенности температурного режима лесных почв оказывают влияние на интенсивность дыхания почвы и минерализации органического вещества.

Источник: http://www.activestudy.info/teplovoj-rezhim-pochvy/ © Зооинженерный факультет МСХА

Растениево́дство — отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием культурных растений. Растениеводческая продукция используется как источник продуктов питания для населения, как корм в животноводстве, как сырьё во многих отраслях промышленности (особенно в пищевой, текстильной, фармацевтической и парфюмерной промышленности), а также в декоративных (в цветоводстве) и многих других целях^[1].

Растениеводство как наука изучает многообразие сортов, гибридов, форм культурных растений, особенности их биологии и наиболее совершенные приёмы их выращивания, которые обеспечивают высокую урожайность и качество при наименьших трудовых и материальных затратах^[1].

1) одна из основных отраслей сельского хозяйства,занимающаяся главным образом возделыванием культурных растений для производства растениеводческойпродукции. Обеспечивает население продуктами питания, животноводство — кормами, многие отраслипромышленности (пищевую, комбикормовую, текстильную, фармацевтическую, парфюмерную и др.) —сырьём растительного происхождения. Тесно связано с Животноводством. Р. включает: Полеводство,Овощеводство,Плодоводство,Виноградарство,Луговодство,Лесоводство, Цветоводство. О динамике иструктуре посевных площадей сельскохозяйственных культур в СССР и за рубежом, валовой продукции Р.,производстве зерна см. Земледелие,Зерновое хозяйство.

2) Наука о культурных растениях и методах их выращивания с целью получения высоких урожаевнаилучшего качества с наименьшими затратами труда и средств (частное земледелие). Р. как учебнуюдисциплину отождествляют с полеводством. Р. входит в комплекс агрономических наук. Тесно связано спочвоведением, общим земледелием, селекцией (См. Селекция)растений, с.-х. метеорологией, физиологией,биохимией, генетикой растений, с.-х. микробиологией, агрофизикой, агрохимией.

Основной объект исследования Р. — с.-х. растение (вид, разновидность, сорт, гибрид), его биология,требования к окружающей среде — агроэкологическим условиям. В мире возделывается около 1000 видоврастений (без лекарственных и декоративных), в СССР — около 400 видов и около 5000 сортов и гибридов. Избиологических особенностей отдельных культур Р. изучает: продолжительность вегетационного периода с.-х.растений; ритмы роста и развития; последовательные фазы вегетации и морфогенеза; динамику развитиякорневой системы и ассимиляционной поверхности, накопления сухого вещества, формированияхозяйственно-полезных органов и частей растения; обмен веществ; водный и пищевой режимы;зимостойкость, морозостойкость, засухоустойчивость, солеустойчивость и др. При изучении экологическихособенностей с.-х. культур Р. определяет взаимоотношения между с.-х. растениями и условиями внешнейсреды путём оценки климатических и почвенных факторов с.-х. района. Анализ биологических и экологическихособенностей возделываемых культур, почвенно-климатических и производственных условий с.-х. районовнеобходим для районирования видов, сортов и гибридов с.-х. растений, которое основывается на данныхГосударственной комиссии по сортоиспытанию с.-х. культур и результатах производственных испытаний, атакже для разработки рациональной технологии возделывания растений. Технология возделывания с.-х.культур включает следующие основные приёмы: подбор сорта (гибридов), обладающего в местных почвенно-климатических условиях наиболее ценными биологическими и хозяйственными свойствами; выбор наилучшихпредшественников в севообороте; системы обработки почвы и применения удобрений; подготовку семян кпосеву; посев (сроки, норма высева, глубина заделки семян, способ посева); уход за посевами (обработкапочвы, подкормки, уничтожение сорной растительности, защита растений от вредителей и болезней); уборкуурожая. Рациональная технология возделывания с.-х. культур должна соответствовать почвенно-климатическим условиям зоны, с.-х. района, хозяйства, севооборотного поля; биологическим особенностямвозделываемой культуры, разновидности, сорта; производственным (хозяйственным) ресурсам колхоза илисовхоза. В исследованиях по Р. используют полевой, вегетационный и лабораторный методы.

Основные задачи Р.: разработка и совершенствование технологии возделывания сортов интенсивноготипа (способных наиболее продуктивно использовать плодородие почвы, отзывчивых на высокие дозыудобрений и орошение, устойчивых к полеганию, вредителям и болезням, приспособленных кмеханизированному возделыванию, обладающих высоким качеством продукции); работы по исследованиюустойчивости растений к засухе, низким и высоким температурам, засолению почвы; разработка и внедрениеинтегрированных систем защиты растений от болезней и вредителей; создание наиболее эффективных формудобрений; мелиорация земель; дальнейшее изучение физиолого-биохимических и генетических основиммунитета; совершенствование методов программирования высоких урожаев; разработкавысокомеханизированных способов возделывания с.-х. культур.

Почва — источник всех питательных веществ, поступающих в растения через корневую систему. К необходимым для растений элементам питания относятся: азот, фосфор, калий, кальций, маг­ний, сера, железо. Важную роль в жизни растений играют микро­элементы бор, марганец, цинк, кобальт, молибден, внесение кото­рых в почву (при их недостатке) может повысить урожай и его качество.

Рассмотрим запасы важнейших питательных веществ почвы и источники их пополнения.

Азот. Источником его в почве служит прежде всего органиче­ское вещество, в котором заключено 90% азота почвы. Содержа­ние этого элемента в гумусе различных почв измеряется нескольки­ми тоннами на гектар.

Запасы гумуса без поступления органических веществ ежегодно уменьшаются в подзолистых почвах на 6—7 ц, в чернозёмах около 1 т с 1 га. Поэтому система удобрения почвы и севооборота должна строиться таким образом, чтобы запасы гумуса в почве не истощались.

Наибольшее значение для пополнения доступного растениям почвенного азота имеют процессы аммонификации, при которой азот органического вещества превращается в аммиак, - и нитрифи­кации, при которой аммиак переходит в азотистую, а затем в азот­ную кислоту и ее соли. Развитию этих процессов способствуют оп­тимальная температура (20—30° С) и влажность почвы (60—70% полной влагоемкости), аэрация почвы, благоприятная реакция среды.

Превращение органических соединений в доступные минеральные формы азота проходит несколько последовательных стадий.

Белки и гумусовые вещества под действием ферментов превращаются сначала в аминокислоты и амиды. Микроорганизмы-ам-монификаторы переводят эти соединения в аммиак, аммиачные соли и поглощенный аммоний, уже доступные растениям. Однако в дальнейшем аммиак под влиянием нитрифицирующих бактерий превращается в нитриты, а затем в нитраты, связанные с кальцием, магнием, калием и другими катионами.

При благоприятных условиях нитрификации, например в паровом поле на черноземах, может накапливаться от 30 до 50 мг и более нитратного азота на 1 кг почвы, что соответствует 90— 150 кг на 1 гаи больше. В паровом поле на дерново-подзолистых почвах также может аккумулироваться азот нитратов, хотя и в меньшем количестве.

Накопленный в почве азот нитратов легкоподвижен. При выпадении большого количества осадков он может опускаться в глу­бокие горизонты и даже вымываться в грунтовые воды, а также переходить в элементарный азот и улетучиваться в воздух. В за­сушливых условиях, например в Западной Сибири, нитраты долго (несколько лет) сохраняются в почве. Поэтому процесс разложения органического вещества и образования подвижных форм азота можно регулировать в интересах лучшей обеспеченности этим элементом растений.

Другим источником азота в почве служит азот воздуха. Его запасы действительно неисчерпаемы. Однако пути поступления азота воздуха в почву ограничены. Небольшое количество этого элемента (около 4 кг на 1 га) попадает ежегодно с осадками. Накапливают азот в почве и свободноживущие азотфиксаторы (бактерии, некоторые грибы и водоросли). Однако даже при неблагоприятных условиях они могут дать его немного (5—10 кг на 1 га в год).

Количество азота в почве необходимо пополнять внесением органических и минеральных (азотных) удобрений, а также мобили­зацией атмосферного азота путем посева бобовых растений, главным образом многолетних (клевера, люцерны), или таких одно­летних бобовых, которые запахиваются в почву (люпин). Известно, что клевер и люцерна усваивают 150—200 кг азота на 1 га. Примерно одна треть его остается в почве, а остальное количество возвращается в нее в виде навоза.

Степень обеспеченности растений азотом почвы нельзя определить по валовому содержанию гумуса или азота. Приближенно содержание этого элемента в доступной форме устанавливают химическими методами, в частности методом Тюрина — Кононовой, которым определяется в почве содержание легкогидролизуемого азота, включающего азот нитратов, аммиака и часть азота органических соединений, легко превращающегося в доступную для ра­стений форму. Для определения обеспеченности почвы азотом этим методом используют шкалу, в которой указано количество гидролизуемого азота в миллиграммах на 100 г почвы. Степень обеспеченности для разных групп культур неодинаковая. Принято считать содержание азота (в мг на 100 г почвы) до 4—6 низким, 6—8 средним, свыше 8 высоким.

Однако метод Тюрина—Кононовой пригоден не для всех почв и зон. Потребность в азоте устанавливают по содержанию нитра­тов в почве осенью и весной, (этот метод подходит для засушли­вых районов, где не наблюдается сильного вымывания нитратов в глубь почвы, например в Западной Сибири и Северном Казах­стане), а также определением нитрификационной способности почв. Наиболее точно о возможной реакции на внесение азотных удобрений на той или иной почве можно судить только на осно­вании полевых опытов.

Фосфор. Хотя содержание его в земной коре не превышает 0,1%, значение этого элемента в жизни почвы и растений огром­но. Растения аккумулируют фосфор в перегнойном слое почвы, но в то же время и отчуждают с урожаями, особенно с товарной ча­стью его. Фосфор находится в почвах в органических и минераль­ных соединениях. В черноземах примерно половина, а в дерново-подзолистых почвах одна треть его связана с органическим веще­ством.

Этот фосфор становится доступным растениям лишь после минера­лизации органического вещества.

Минеральные соединения фосфора представлены очень многими формами, преимущественно труднорастворимыми и слабодоступ­ными растениям фосфатами алюминия, железа и трехкальциевы­ми фосфатами Са3(РО4)2. Легкодоступных соединений фосфора, таких, как растворимые соли кальция [Ca(H2PO4)2]], магния [Mg(H2P04)2], калия (КН2PO4), аммония [(NH4)2HP04 и NH4H2P04] в почве мало. Наблюдается большой разрыв между ва­ловым содержанием фосфора в почве и его количеством, доступным для растений. Например, в дерново-подзолистых суглинистых поч­вах или в серых лесных общее содержание фосфора (P20s) в пахотном слое составляет 0,04—0,12%, или 1,2—3,6 т на 1 га, а количество доступных растениям форм фосфора в неудобренной фосфата­ми почве не превышает 0,1—0,2 т на 1 га.

О потребности почв в фосфорных удобрениях судят по содержанию доступного растениям фосфора, определяемого теми или другими химическими методами. Все методы рассчитаны на вытеснение фосфора растворителями различной силы и концентрации. Разумеется, химические методы только приближенно дают представление о доступности фосфора растениям. В СССР для определения нуждаемости почв в фосфорных удобрениях применяют метод Кирсанова, основанный на вытеснении фосфора 0,2 н. соляной кислотой (для подзолистых почв), метод Мачигина, основанный на вытеснении фосфора 1%-ным раствором углекислого аммония (для карбонатных почв) и некоторые другие. Используют также методы, в которых применяют последовательно несколько растворителей, что позволяет определить групповой состав фосфатов в почве по степени их растворимости (методы Чирикова, Чанга и Джексона и др.). При установлении обеспеченности почв доступным для растений фосфором пользуются следующей шкалой

С учетом обеспеченности почв подвижным фосфором и устана­вливают дозы фосфорных удобрений.

Калий. Все почвы, за исключением торфяных и рыхлопесчаных, характеризуются высоким валовым содержанием калия (КО) —

1,2—2,5%, или 35—75 т на 1 га пахотного слоя. Преобладающая часть калия связана с глинистыми частицами почвы. Поэтому существует прямая связь между механическим составом почв и со­держанием в них калия. Чем больше в почве мелкодисперсных частиц, тем больше в ней калия. В пределах одного почвенного типа в зависимости от механического состава почвы количество калия изменяется следующим образом: песчаные и супесчаные поч­вы — 1,2%'. легкосуглинистые — 1,77; среднесуглинистые — 2,17; тяжелосуглинистые и глинистые—2,33%.

Калий наход