§ 18. Минеральное питание растений. Удобрения

Процесс поглощения корнями растения из почвы воды и растворённых солей, их транспорта по сосудам ксилемы и усвоения растительными клетками.

• 1. Жизненно важные элементы — азот (отвечает за рост вегетативных органов и зелёную массу), фосфор (ускоряет цветение и плодоношение) и калий (стимулирует отток сахаров в корни и плоды, повышает морозостойкость).
• 2. Зона поглощения — соли всасываются исключительно корневыми волосками в зоне всасывания корня.

Сила, обеспечивающая нагнетание почвенного раствора из клеток корня в сосуды проводящей ткани и его подъём по стеблю к надземным органам растения.

• 1. Осмотический механизм — возникает за счёт разницы концентраций клеточного сока корня и почвенного раствора.
• 2. Влияние температуры — активно проявляется в тёплой почве; полив холодной водой блокирует корневое давление и поглощение влаги.

Верхний плодородный слой суши, образовавшийся в результате длительного исторического взаимодействия климата, материнских горных пород, рельефа, растительности, животных и микроорганизмов.

• 1. Основоположник почвоведения — великий русский учёный Василий Васильевич Докучаев, доказавший зональность и биологическую природу почв.
• 2. Компоненты почвы — минеральная основа (песок, глина), перегной (гумус), почвенный воздух, вода с растворёнными солями и почвенная биота.

Уникальное биологическое свойство почвы обеспечивать растения водой, воздухом и комплексом необходимых элементов питания, обусловливающее урожайность культур.

Природные или химически синтезированные вещества, вносимые в почву для пополнения запаса питательных элементов и повышения её плодородия.

• 1. Минеральные удобрения — неорганические химические соединения заводского производства: азотные (вносят весной), калийные (вносят весной) и фосфорные (медленнорастворимые, вносят осенью).
• 2. Органические удобрения — отмершие остатки растений и продукты жизнедеятельности животных (навоз, птичий помёт, перегной, торф), постепенно разлагающиеся почвенными бактериями и питающие растения несколько лет.

Выдающийся русский естествоиспытатель, геолог и почвовед, основоположник генетического почвоведения и создатель учения о зональности почв.

• Впервые доказал, что почва представляет собой самостоятельное природное тело, сформированное в результате взаимодействия горных пород, климата, рельефа и живых организмов.
• Обосновал ведущую роль растений и микроорганизмов в процессах естественного почвообразования и формировании плодородия почвы.
• Заложил фундаментальные научные основы агрономии и разработал комплексную систему защиты почв от засухи и эрозии.

Для минерального питания растениям необходимы вода и растворённые в ней минеральные соли, среди которых первостепенную роль играют три макроэлемента:

• Азот (N) — незаменим для синтеза белков, нуклеиновых кислот и хлорофилла; стимулирует интенсивный рост вегетативных побегов и листьев;
• Фосфор (P) — входит в состав молекул АТФ и нуклеиновых кислот; стимулирует развитие корней, ускоряет цветение, созревание семян и плодов;
• Калий (K) — регулирует тургор клеток и работу устьиц, ускоряет отток синтезированных сахаров из листьев в запасающие органы (корни, корневища, клубни) и повышает устойчивость к засухе и заморозкам.

Кроме того, в микроколичествах растению жизненно необходимы железо, магний, кальций, сера, медь, бор, цинк и марганец.

Процесс поглощения минеральных веществ включает следующие этапы:

• Всасывание корневыми волосками: в зоне всасывания корня многочисленные корневые волоски плотно соприкасаются с почвенными частицами. За счёт осмоса и активных мембранных белков вода с растворёнными ионами солей проникает внутрь клетки корневого волоска;
• Транспорт по коре корня: из корневого волоска раствор перемещается по живым клеткам коры от одной клетки к другой по направлению к центру корня;
• Подъём по сосудам ксилемы: преодолев барьер эндодермы, раствор попадает в мёртвые полые сосуды центрального цилиндра корня и под действием корневого давления нагнетается вверх в стебель и листья.

Корневое давление — это физиологическая сила, создаваемая живыми клетками корня, которая активно нагнетает воду с растворёнными минеральными веществами в сосуды ксилемы и обеспечивает их непрерывный восходящий ток по стеблю к ветвям и листьям. Оно обусловлено явлением осмоса: концентрация клеточного сока в клетках корня выше концентрации почвенного раствора, поэтому вода непрерывно поступает внутрь корня и проталкивается вверх.

Полив холодной водой крайне вреден для растений по следующим причинам:

• Паралич всасывания: при низкой температуре резко падает проницаемость мембран клеток корня и угнетается клеточное дыхание, в результате чего корневые волоски перестают всасывать воду и минеральные соли;
• Эффект физиологической засухи: почва остаётся мокрой, но корни не могут усвоить влагу; в то же время надземная часть на свету продолжает интенсивно испарять воду, что приводит к увяданию листьев и сбросу бутонов;
• Корневые гнили: длительный застой холодной воды угнетает корневую систему и провоцирует массовое загнивание молодых корешков под действием патогенных почвенных грибов.

Удобрения делят на две основные категории:

• Минеральные удобрения (химические неорганические соли заводского изготовления):
• Азотные (аммиачная селитра, сульфат аммония, мочевина) — быстрорастворимы, вносятся весной;
• Калийные (хлористый калий, сульфат калия, древесная зола) — быстрорастворимы, вносятся весной;
• Фосфорные (суперфосфат, фосфоритная мука) — труднорастворимы в воде, вносятся осенью под перекопку;
• Органические удобрения (природные продукты жизнедеятельности животных и отмершие растительные ткани):
• Навоз (наиболее ценное комплексное удобрение, медленно разлагается в почве 3–5 лет);
• Птичий помёт (быстродействующее высококонцентрированное азотно-фосфорное удобрение);
• Перегной (богатый гумусом зрелый компост);
• Торф (улучшает структуру, аэрацию и влагоёмкость почвы).

Каждый из ключевых элементов питания выполняет строго индивидуальные физиологические функции:

• Азот: стимулирует интенсивный рост побегов и нарастание зелёной листовой массы. При недостатке азота растение отстаёт в росте, стебли тонкие, а листья становятся бледно-зелёными; при избытке — растение буйно вытягивается («жирует»), но снижает закладку цветков и клубней, а в тканях накапливаются вредные нитраты;
• Фосфор: ускоряет развитие корневой системы, стимулирует закладку генеративных почек, ускоряет цветение и быстрое созревание плодов. При нехватке фосфора у картофеля желтеют и отмирают ткани по краям листьев, задерживается цветение;
• Калий: повышает холодостойкость и засухоустойчивость, укрепляет механические волокна стеблей, стимулирует синтез углеводов и их отток к корням и клубням. При дефиците калия по краям листовых пластинок появляются бурые пятна («краевой ожог»).

Для защиты окружающей среды и водоёмов необходимо соблюдать правила экологической агрономии:

• Строгое соблюдение дозировок: вносить минеральные соли строго по научно рассчитанным нормам на основе химического анализа почвы и потребностей возделываемой культуры, не допуская передозировки;
• Соблюдение сроков внесения: легко вымываемые азотные и калийные удобрения вносить исключительно весной в период интенсивного всасывания корнями, а не в предзимний период;
• Внутрипочвенная заделка: заделывать удобрения непосредственно в корнеобитаемый слой почвы, избегая поверхностного разбрасывания, при котором дождевые потоки смывают гранулы в ручьи и реки;
• Водоохранные зоны: строго запрещать внесение удобрений в прибрежных защитных полосах рек и озёр, чтобы не провоцировать бурное «цветение» воды водорослями и гибель рыбы;
• Использование капсулированных форм: отдавать предпочтение гранулам пролонгированного действия с регулируемой скоростью высвобождения элементов.