В системе удобрения культурных растений важно выдержать баланс. Если оно возбуждено, растение не способна реализовать весь потенциал внесенного удобрения, поэтому часть его обернется зря потраченными средствами, и еще может стать причиной негативных последствий.
Ни органические соединения, присутствующие в почве, ни промышленные удобрения, которые мы туда вносим, не является настоящей пищей для растений. Растения только используют это сырье для производства углеводов, жиров и белков. Эти сложные органические вещества служат источником пищи и энергии для растений. В составе растений обнаружено более 70 химических элементов. Для нормального роста культур необходимы лишь 15: C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S, B, Fe, Mn, Cu, Mo, Zn. Каждый из этих элементов выполняет свою специфическую роль и не может быть заменен. Отдельные исследователи считают Si необходимым элементом (например, для риса). Для ряда культур установлена полезность Na, Co и Cl. Вода, которая является источником H и O, обычно в наличии в достаточных количествах. Углерод и кислород поглощаются растениями из атмосферы в виде CO 2, дополнительное обеспечение им нужно только в теплицах.
Ни один из приведенных элементов не может быть потреблен растением в элементарной форме. Перед тем, как растение сможет их использовать, эти элементы должны вступить в реакцию с другими, чтобы быть переведенными в окисленную или восстановленную форму.
Настоящие свойства химических элементов, которые являются удобрениями для растений в свободном состоянии следующие:
- Азот — это инертный газ, и не может быть использован растениями;
- Фосфор при контакте с воздухом легко самовоспламеняется и не может быть использован растениями;
- Калий — это легкий металл. На чистом воздухе он быстро окисляется, а с водой — реагирует очень бурно, даже со взрывом. Чтобы предотвратить окисление, его нужно хранить под слоем керосина или минерального масла.
Растения потребляют элементы питания в форме неорганических солей (соединений), растворенных в воде. Поэтому для растений без разницы, какие удобрения применены: промышленные или органические (перегной, компост или растительные остатки). Действительно важным для поддержания роста растений и получения урожая другое — получение необходимых элементов питания в точном и правильном соотношении. То есть, нужно выдержать баланс.
Из основных элементов питания, необходимых растениям, большинство добываемых из горных пород. Три элемента поступают из воздуха и воды — углерод, водород и кислород. Азот поступает из воздуха путем сложной биологической или химической фиксации и наконец возвращается туда же, когда цикл завершается.
Перегнивая органические материалы, которые находятся в почве, могут быть источником азота, который используют растения.
Нужно отметить, что современная химия давно изучила процессы потребления растениями необходимых элементов и вывела основные утверждения, которые развеивают некоторые распространенные мифы. Нужно учитывать, что в действительности:
- Независимо от того, как удобряется грунт, органическими веществами или минеральными удобрениями, элементы потребляет растение, одни и те же. На молекулярном уровне азот является тем самым азотом, независимо от его происхождения. Растения используют одним и тем же химическим процессом, чтобы превращать исходные вещества на углеводы, белки или жиры, независимо от их происхождения;
- Трудно определить, какое количество конкретных элементов питания находится в органических материалах. Для точного земледелия необходимо точно знать, какие элементы питания вносятся с удобрением и в каком количестве;
- Такие приемы, как компостирование, часто приводят к другим осложнениям в развитии растений: болезней, гнилей, чрезмерного развития сорняков.
Потребность в удобрении
Вместе с каждой культурой из почвы выносится определенное количество элементов питания. Например, с одного гектара при урожае кукурузы 90 ц / га винесеться 260 кг азота, 100 кг фосфора и 200 кг калия, а также 27 кг серы, 44 кг магния, 55 кг кальция, 2,7 кг железа, 2,2 кг марганца , 1,1 кг бора, 0,55 кг цинка и 0,11 кг меди.
(Таблицы с данными по выносу питательных веществ разными культурами вы можете найти в «Дневнике агронома» — ежегодном издании «Агробизнеса сегодня».)
Дожди и эрозия также вызывают дополнительное обеднение почвы. Почвы не всегда можно восстановить лишь путем внесения органических материалов. Так, навоз или зеленое удобрение (сидераты) очень полезны для повышения уровня гумуса, однако они не всегда полностью способны восстановить баланс питательных веществ в нем. Из-за их неопределенный состав невозможно полностью полагаться на органические материалы при компенсации дефицита питательных веществ.
Почва может дать растениям больше, чем позволяет основной лимитирующий фактор, независимо от того, будет ли это удобрение, влага, тепло или солнечный свет. Растения также будут расти более-менее удовлетворительно в широких пределах нехватки удобрений, но при условии, что эта нехватка одинаково низкая и есть определенный баланс.
Развязка этого явления — лимитирующий фактор. Например, если на одном поле размером в 1 га нет дефицита ни одного элемента, который ограничивает рост растений, и есть все необходимые факторы для получения хорошего урожая, из этого поля будет собран условно 10 т / га зерна. Но если одного элемента слишком мало, он становится лимитирующим фактором и будет сдерживать рост растений. Урожай будет не больше, чем позволит это лимитирующий фактор. Допустим, в нашем случае первым лимитирующим фактором является фосфор. Мы в почве лишь 1/8 часть нужного количества. Это значит, что если не внести удобрения, урожайность достигнет уровня лишь 1,25 т (10:8 = 1,25).
Чтобы преодолеть это препятствие и сделать поле рентабельным, фермер разбрасывает по полю 330 кг двойного суперфосфата. Благодаря этому он предотвратил дефицита фосфора. Его урожай вырос до 5 т / га.
Следующим ограничивающим фактором стал калий. Внесением 330 кг хлористого калия аграрий достиг урожайности на уровне 7,5 т / га. Будучи окрыленным такими результатами, он надеется еще больше приблизиться к максимальному результату и закупает комплексное удобрение с маркировкой 16-8-16 и вносит его в количестве 440 кг. Однако здесь его подстерегает неожиданность. Урожай не увеличивается, а лимитирующим фактором мог оказаться, например, кальций.
Поскольку кальций стал тем элементом, который недополучила растение, то внесение комплексного удобрения было ошибкой, так как в нем нет необходимого элемента. Фермер стал на неправильный путь, который может привести даже к уменьшению урожайности. Чтобы понять почему, нужно иметь представление о таком явлении, как осмос *.
* Осмос
Осмос имеет место тогда, когда солевой раствор движется через полупроницаемую мембрану из слоев с меньшей концентрацией соли в более соленых слоев. Например, если сосуд разделена непроницаемой для воды перегородкой, с одной стороны налита вода, а с другой — концентрированный раствор сахара (соли), то никакого движения жидкостей между стенками не происходит. Однако, как только перегородка станет полупроницаемой, то вода начнет всасываться концентрированным раствором сахара (соли). Уровень раствора сахара (соли) будет увеличиваться, а уровень воды — снижаться, и в конце концов вся вода будет перетянута в раствор сахара (соли).
Избыточное количество удобрений становится причиной гибели растений
В примере с сельхозпроизводителем мы рассмотрели, как было разбросано дополнительно 440 кг удобрения на гектар посева, но это не было результатом увеличения урожайности. Поскольку все составляющие были солями, сотни килограмм солей были разбросаны на гектаре земли. Растения же не требовали их, соответственно, и не могли использовать.
В отдельных случаях избыточное количество солей может привести к гибели урожая. Даже если крайняя граница не достигнута, значительное количество ему вредит, и может сказаться на его уменьшении. Это происходит потому, что растения получают питательные вещества и влагу из почвенного раствора благодаря осмоса. То есть раствор в середине растения (сек) должен быть более соленым, чем почвенный. Если концентрация солей в почвенном растворе достигнет уровня концентрации в растении, процесс потребления ею питательных веществ прекратится.
Когда концентрация солей в почвенном растворе превысит уровень растительного сока — начнется обратный процесс, и почва извлекать влагу из растения. Культура начнет увядать и в результате может погибнуть.
Избыток одного удобрения вызван нехваткой другого
Предположим, что фермер видит, как состояние растений ухудшается. Он допускает следующую ошибку, когда решает, что растению нужно еще больше удобрений. Сельхозпроизводитель покупает мочевину и вносит еще 200 кг / га. Теперь у него на поле больше солей — 640 кг / га. Этого достаточно не только, чтобы урожай начал уменьшаться, но и для того, чтобы обезводить ткани растений, вызвать увядание и привести даже к гибели.
Этот пример четко показывает, что может произойти, когда удобрения применяются неосторожности. При использовании удобрений опасно руководствоваться только благими намерениями и неопределенными догадками. Они вредят растениям не потому, что ядовитые. Удобрения является лишь сырьем, из которого растения формируют необходимые им питательные вещества. Процентный состав веществ, указанный на мешках или контейнерах с удобрениями, указывает, что вещества концентрированные. Если их вносить точно, в правильном соотношении и в нужное время, результатом будет высокое качество и рентабельность. А догадки или непрофессиональные выводы обернутся лишь разочарованием.
Конечно, современное состояние экономики и отрасли создал ситуацию, когда никто не имеет возможности внести чрезмерное количество удобрений в масштабных размерах на товарных посевах. Но мы приводим пример не для того, чтобы уберечь от почти фантастической ситуации настолько чрезмерного внесения удобрений на поля. Производителю зерна важно иметь в виду другое. Когда он в течение нескольких лет упорно вносит определенное количество макроудобрений в расчете получить запрограммированный высокий результат, но стабильно получает на 1-2-3 т / га меньше, то причина не обязательно кроется в неблагоприятных погодных или иных условиях. Ограничивающим фактором такого явления часто становятся достаточно минимальные количества микроэлементов, о которых он не позаботился или не имел возможности внести. И действительно, иногда невозможно внести необходимое количество, например, бора или цинка, или другого элемента чисто по технологическим причинам. И в этом случае затраты на основные макроудобрений становятся лишними и снижают рентабельность выращенного урожая.
Важнейшим, моментом в планировании системы питания должен быть предварительно правильно сделан анализ почвы на всех полях, где планируется сеять конкретную культуру. На запланированный уровень урожайности лаборатории делают рекомендации по внесению всех необходимых элементов для выбранной культуры. Когда все данные получены, необходимо провести анализ технической возможности обеспечить растение необходимым уровнем питания всеми элементами без исключения. Если окажется, что какой-то элемент не может быть внесен в нужном количестве, было бы неплохо сбалансировать количество всех других удобрений до необходимого уровня. И может оказаться, что в этом случае растения лучше реагировать на обстоятельства и переносить неблагоприятные ситуации, а в результате могут дать даже больший урожай, чем обычно. А если нет, то, как минимум, меньшую себестоимость выращенного урожая.