Поиск

Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур
09.12.2014

Все растения, как многолетние, так и однолетние, состоят из одинаковых веществ, которые могут превращаться в почвенный перегной. Дело только в условиях, при которых отмирают и разлагаются корневые и пожнивные остатки этих культур, а они далеко не одинаковы. Многолетние травы на одном и том же месте растут 2-3 года, и почва за это время не обрабатывается. Однолетние культуры ежегодно меняются, а самое основное, почва каждый год подвергается вспашке.
В первом случае корневые остатки разлагаются в уплотненной почве, при ограниченном доступе воздуха и без смещения от места прикрепления их к частицам почвы. Во втором случае (при ежегодном посеве растений и ежегодной вспашке) отмирание и разложение корней происходят в сильно разрыхленном слое почвы, при свободном доступе воздуха и не только при смещении, но и при полном перевертывании нижних частей корней вверх, а верхних - вниз. К этому надо добавить, что ежегодная вспашка не способствует созданию хорошей структуры почвы, которая, как известно, образуется только в плотной или уплотненной почве, когда корни растений пронизывают ее в разных направлениях, разделяя на части. Если бы корневые и пожнивные остатки однолетних растений отмирали и разлагались в течение ряда лет тоже без вспашки в уплотненной почве, то и они наверняка увеличивали бы ее плодородие. Получается, что без участия человека растения улучшают почву, а при его вмешательстве - разрушают. Стало быть, человек действует вопреки законам природы, не содействует полезному их проявлению.
Азот можно перевести с греческого как «не жизнь» (нежизненный), между тем он - основа белковых молекул, других важнейших органических соединений. В биосфере его запасы огромны - атмосферный воздух на 3/4 состоит из азота. Он самый дешевый элемент, если иметь ввиду биологический азот. С экономической точки зрения азот самый дорогой элемент, если речь идет о техническом азоте. Так, в мировом сельском хозяйстве используется всего лишь 3,5% общей потребительской энергии, из которых 45% необходимы для производства удобрений. В свою очередь, 90% этой части энергетических затрат приходится на производство азотных туков. Затраты на производство тонны азота в 9 раз выше затрат на фосфор и в 11 раз - на калий.
Источниками азота, фосфора, калия, других макро- и микроэлементов служат их почвенные запасы, поступления с атмосферными осадками и семенами, биологический азот, накапливается клубеньковыми бактериями и свободноживущими микроорганизмами. Однако, в большинстве случаев потребность в легкоусвояемых формах элементов питания для большинства культурных растений обеспечивается внесением необходимого количества органических и минеральных удобрений. При этом зеленое удобрение является одним из основных видов органических удобрений. Азот входит в состав белков, хлорофилла, нуклеиновых кислот, ряда фосфатидов и многих других органических веществ растений. Без азота невозможно образование белков и многих витаминов, особенно витаминов группы В. Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального образования и роста стеблей и листьев. Белок - главная составная часть протоплазмы живых клеток. Содержание азота в нем достигает 16-18 %. Это указывает на исключительное значение азота для жизни растений. Содержание азота в растениях колеблется в широких пределах. Оно меняется с возрастом растения и неодинаково в различных его органах. Более богаты азотом семена и листья, беднее - корни и стебли. Так, у растений кукурузы перед наступлением полной спелости зерна содержание азота в сухом веществе достигает: в листьях - около 2 %, зернах - 1,5 и стеблях - 0,7 %. Содержание азота в зерне бобовых культур составляет 3,7-5,8 %, в соломе - 1-1,4 %.
Бобовые растения усваивают азот из атмосферы с помощью клубеньковых бактерий, которые переводят его в минеральные и органические соединения. Преобладающая часть азота почвы содержится в различных органических соединениях: в растительных остатках и гумусе. Под воздействием микроорганизмов в почве происходит разложение азота, связанного с органическим веществом, до аммиака и нитратов. Аммонийный и нитратный азот усваивается растениями, причем при нейтральной и щелочной реакциях почвенного раствора. Обе эти формы азота примерно равноценны, при кислой - нитраты усваиваются лучше, чем аммонийные соли. Нитраты не поглощаются почвой, а находятся в почвенном растворе, вследствие чего они могут вымываться. Аммонийный ион в значительной мере поглощается почвой и меньше подвержен вымыванию.
Фосфор играет исключительно важную роль в жизни растений -регулятора дыхательных процессов и переносчика энергии. Химические реакции с участием этого элемента составляют основу энергетики живой клетки. Аденозинтрифосфорные и аденозиндифосфорные кислоты в растениях, имеющие в своем составе фосфорные кислоты с макроэргическими связями, являются важнейшим резервом энергии растительной клетки, который используется в различных синтетических процессах.
Фосфор повышает зимостойкость растений, ускоряет их развитие и созревание. Так, под влиянием фосфорных удобрений созревание зерновых культур ускоряется на 5-6 дней, что имеет особенно важное значение для районов с более коротким периодом вегетации. Оптимизация фосфорного питания растений способствует улучшению развития корневой системы - она сильнее ветвится и глубже проникает в почву. Это улучшает снабжение растений питательными веществами и влагой. Значительная часть фосфора находится в растениях в неорганической форме. Минеральный фосфор растений является запасным веществом, резервом для синтеза фосфорсодержащих органических соединений; он повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки и другие жизненно важные процессы в растениях.
Фосфор в растениях распределен неравномерно. Наиболее богаты им зерно и плоды. Поэтому, недостаток его отрицательно сказывается на образовании цветков и плодов, вызывая снижение урожая и ухудшение качества продукции. У зерновых культур содержание его в семенах в 5-8 раз выше, чем в соломе. Много фосфора в семенах бобовых и масличных культур. Листья богаче фосфором, чем стебли и корни.
Калий улучшает поступление воды в клетки, повышает осмотическое давление и тургор, уменьшает транспирацию, усиливает устойчивость биоколлоидов клетки, улучшает весь ход обмена веществ, повышает жизненность организма. Растения становятся более устойчивыми к кратковременным засухам при достаточном обеспечении калием. Калий стимулирует процесс фотосинтеза, усиливая образование сахаров в листьях и их передвижение в другие органы растения. Под влиянием калия в растения поступает больше азота (особенно при оптимальном азотном питании), и образуется больше белков. Задерживается синтез белка и накапливается небелковый азот при недостатке калия. Калийное голодание усиливает распад белка, понижает устойчивость растений заболеваниям (зерновые поражаются мучнистой росой). В отличие от азота и фосфора, калия содержится больше в вегетативных органах растений, чем в репродуктивных.
Различные культуры оставляют в почве далеко не одинаковое количество пожнивных и корневых остатков, причем они сильно различаются по скорости минерализации и по содержанию питательных веществ.
Вместе с органическим веществом бобовых культур в занятых и сидеральных парах поступает большое количество питательных веществ (рис. 2.5.1).

Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

В среднем за 1995-1998 гг. в условиях Ростовской области на вариантах занятых паров с растительными остатками бобовых культур в почву поступило от 117,4 до 243,9 кг/га азота, 46,3-46,4 кг/га фосфора и 80,4-119,5 кг/га калия. В пересчете на минеральные удобрения такое количество питательных веществ соответствует 340-1145 юг/га аммиачной селитры, 100-165 кг/га суперфосфата двойного и 174-422 кг/га сульфата калия. По сидеральному донниковому пару питательных веществ поступает на 152,3-278,8 кг/га (азот), 29,5-29,6 кг/га (фосфор) и на 75,0-114,1 кг/га (калий) больше, чем по занятым парам за счет надземной массы донника желтого. Растительная масса бобовых культур равномерно распределена по всему пахотному слою и не содержит всевозможных шлаков-наполнителей, как минеральные удобрения. В.Н. Ефимов (2003) указывает, что при определении количества питательных веществ, используемых растениями из пожнивных и корневых остатков, необходимо пользоваться коэффициентами, принятыми для органических удобрений.
Содержание химических элементов в растениях бобовых культур и вайды красильной в зависимости от срока и способа посева было различным (табл. 2.5.1).
Азота в надземной массе вайды красильной было на 0,09-0,23% меньше при ранневесеннем беспокровном сроке посева, на 0,09-0,28% -при подсеве под покров ярового ячменя и на 0,19-0,29% меньше - при летнем сроке посева, в пожнивно-корневых остатках - на 0,09-0,10%, 0,13-0,17% и на 0,08-0,12% меньше соответственно по срокам посева.
Превышение содержания азота по эспарцету посевному и доннику желтому объясняется азотфиксирующей способностью данных бобовых культур Содержание в сухом веществе фосфора и калия как в надземной массе, так и в пожнивно-корневых остатках вайды красильной было ниже, чем по бобовым культурам в среднем на 0,03-0,11% фосфора и 0,02-0,25% калия. Наблюдается четкая зависимость в уменьшении количества химических элементов от ранневесеннего беспокровного посева к подсеву под покров ярового ячменя и самый низкий процент содержания веществ наблюдался при летнем посеве бобовых трав и вайды красильной.
Данная тенденция снижения содержания химических элементов наблюдается по всем изучаемым культурам. Так, снижение содержания азота в надземной массе эспарцета составляет 0,01-0,14%, донника - 0,06-0,1%, вайды красильной - 0,06-0,2%, фосфора - 0,01-0,03; 0,01-0,04 и 0,04-0,05%, а калия - 0,07-0,13; 0,04-0,08 и 0,14% по культурам соответственно.
Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

При расчете баланса основных питательных веществ при выращивании бобовых культур и вайды красильной при различных сроках посева нами установлено, что в зависимости от вида культуры баланс веществ различен (рис. 2.5.2-2.5.4).
Наибольшее количество азота, фосфора и калия выносится с урожаем донника желтого при беспокровном весеннем посеве — азота - на 34,0 кг/га больше эспарцета и на 70,5 кг/га - вайды красильной, фосфора -на 8,7 и 18,6 кг/га, калия - на 15,8 и 35,6 кг/га соответственно. При подсеве под покров ярового ячменя - несколько меньше - на 16,9-66,6, 5,1-18,6 и 9,6-36,7 кг/га соответственно. При беспокровном летнем посеве за счет меньшей урожайности соответственно ниже вынос основных элементов питания.
Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

Как уже отмечалось, по занятому донниковому пару поступает в почву большое количество элементов питания, на варианте беспокровного весеннего посева поступление азота составляет 213,5 кг/га, калия - 57,9 и фосфора - 124,5 кг/га, что на 29,1, 7,2 и 10,2 кг/га больше, чем по эспарцету посевному и на 71,9, 22,1 и 50 кг/га выше показателя по пару с вайдой красильной.
При подсеве под покров ярового ячменя и при летнем беспокровном посеве разница в поступлении веществ между культурами сокращается,
При оценке баланса питательных веществ нами установлено, что в среднем за 1997-2000 гг. баланс питательных веществ положителен как при различных сроках посева, так и по различным культурам. В целом превышение поступления питательных веществ над выносом с урожаем кормовых культур по азоту в зависимости от культуры и срока посева - на 53,3-71,3 кг/га, фосфора - на 12,5-20,3 кг/га и калия - на 26,8-48,4 кг/га.
При анализе химического состава и количества поступающего в почву азота, фосфора и калия нами установлено, что занятый, сидеральный и кулисно-мульчирующие пары по количеству химических веществ отличаются (табл. 2.5.2). Наименьшее содержание азота нами отмечается в растительной массе донника желтого - 1,93%, что на 0,12% ниже, чем в массе эспарцета посевного и на 0,16-0,41% - чем в люцерне желтой и люцерне изменчивой.
Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

Содержание фосфора в растительной массе донника было выше на 0,04-0,1%, а калия - ниже на 0,04-0,05%, чем по другим бобовым культурам, Ho, в тоже время за счет большего количества надземной растительной массы (по сидеральному пару) и растительных остатков (по занятому пару) в почву поступает от 158,6 до 238,4 кг/га азота, 29,2-43,2 кг/га фосфора и 99,1-149,4 кг/га калия, что в 1,37-2,59 раз больше поступления азота, в 1,57-3,60 - фосфора и в 1,38-2,74 раз - калия больше, чем с растительными остатками других изучаемых кормовых культур. На варианте сидерапьного пара превышение поступления по элементам питания еще более заметно: азота более чем в 2,1-3,9; фосфора — в 2,3-5,3 и калия - в 2,1-4,1 раза.
Таким образом, наибольшее количество элементов питания в почву поступает по сидеральному донниковому пару. Данные свидетельствует о том, что при выращивании донника желтого, эспарцета посевного, вайды красильной, люцерны желтой и изменчивой в занятых, сидеральном и кулисно-мульчирующих парах создаются наиболее благоприятные условия для создания положительного баланса органического вещества и элементов питания в почве.
Растительные остатки, поступающие в почву, в результате процессов гидролиза и распада подвергаются трансформации, вследствие чего происходит их минерализация и гумификация. Распад органических веществ происходит под действием микроорганизмов, использующих эти соединения в качестве как энергетического, так и строительного материала. Процессы трансформации, связанные с распадом сложных органических соединений до более простых, протекают при непосредственном участии ферментов микроорганизмов. Согласно концепции Л.Н. Александровой, на первом этапе происходит распад растительных остатков до белков, полинуклеотидов, углеводов, лигнина, дубильных веществ, липидов и смол.
Специфика растительных остатков с малым соотношением C:N заключается в том, что в них может содержаться довольное значительное количество минеральных соединений азота, в первую очередь нитратного. Установлено, что при внесении в почву таких растительных остатков бурно развиваются целлюлозоразрушающие микроорганизмы и олигонитрофилы, что вызывает быстрое разложение клетчатки и обусловливает интенсивное развитие процессов нитрификации, азотфиксации и особенно денитрификации.
Роль растительных остатков с соотношением C:N < 20 в балансе азота почвы рисуется двояко. С одной стороны, азот, высвобождающийся из растительных остатков, активно используется культурами, стимулируя продукционный процесс растений, а с другой - частично закрепляется в органическом веществе почвы, улучшая ее гумусное состояние. Установлено, что азот растительных остатков с малым отношением C:N используется растениями больше всего в первый год. В дальнейшем активность процессов минерализации органических соединений падает, однако скорость нитратообразования еще достаточно велика, благодаря чему продуктивность культур может повышаться в течение 3-х лет.
Значительная часть неиспользованного культурами азота растительных остатков закрепляется в почве. Установлено, что количество иммобилизованного азота растительных остатков - величина не постоянная и варьирует в пределах 30-50 % от общего поступления азота в почву. Усиление процессов иммобилизации азота растительных остатков в почвенной толще возможно несколькими путями: изменением физикохимических свойств почвы (например, утяжелением гранулометрического состава), механическими обработками, позволяющими уплотнить пахотный слой и уменьшить тем самым контакт растительных остатков с минеральной частью почвы, обеспечив снижение интенсивности минерализации органических соединений. Показано, что плоскорезная обработка почвы снижает рыхлость пахотного слоя, заметно сокращает потери органического вещества и на 20-40 % уменьшает накопление минерального азота.
Требования озимой пшеницы к условиям окружающей среды меняются в зависимости от фазы развития, погодных условий, приемов агротехники и сортовых особенностей. Так, по данным А.А. Гриценко, в условиях Ростовской области в фазу кущения озимая пшеница потребляет 1/3 азота, 1/4 фосфора и калия от максимального потребления. Поэтому, для нормального питания растений требуется достаточное количество этих элементов в ранние фазы развития.
Азот - один из основных элементов минерального питания растений. Содержание его в почве зависит от сезонной динамики процессов аммонификации и нитрификации. Это обусловливает различия в обеспеченности растений азотом на одной и той же почве, поэтому невозможно дать характеристику почв по содержанию азота на основе данных массовых анализов почв, как это делается по фосфору и калию.
Азот является основным лимитирующим элементом для растений практически во всех зонах, где возделывают сельскохозяйственные культуры. Исключение составляют только поля, где культуры размещены по пару. Здесь на фоне достаточного снабжения зольными элементами возможно получение максимальной продуктивности растений без дополнительного внесения азотных удобрений. В остальных случаях из-за дефицита азота генетический потенциал сорта любой известной и широко распространенной в России культуры, как правило, полностью не реализуется, независимо от почвенно-климатических условий.
Л.П. Бельтюков отмечает. что по аналогии с черным паром за эталон высокой обеспеченности посевов озимых культур азотом принимается содержание нитратного азота в пахотном слое почвы 0-30 см осенью в период «посев-всходы» - 30-40, весной - 15-18, в фазы трубкования и колошения - 8-10 мг/кг почвы. Такой азотный уровень на фоне фосфорного удобрения позволит получить высокую урожайность и хорошее качество зерна. Необходимым условием для этого является, чтобы в общей дозе удобрений до фазы выхода растений в трубку преобладал фосфор над азотом в 1,5-2 раза, а в последующие фазы (путем применения поздних азотных подкормок) - азот над фосфором в 1,2-1,5 раза.
Поступающее в почву органическое вещество бобовых трав по различным парам, разлагаясь, способствует увеличению содержания основных питательных веществ в почве не только под последующей в севообороте культурой, но и распространяет свое действие на вторую культуру после пара, в наших исследованиях - озимый ячмень (табл. 2.5.3).
Химический состав растительных остатков парозанимающих и сидеральных культур

Наибольшее количество нитратного азота в почве перед посевом озимой пшеницы содержалось по чистому пару - 68,6 мг/кг, что на 16,9-22,3 мг/кг превышает показатели по занятым парам и на 20,2 мг/кг больше кулисно-мульчирующего пара. Количество фосфора и калия по чистому пару было больше на 3,1-4,5 и 17-34 мг/кг по занятым парам и на 2,5 и 22 мг/кг - по кулисно-мульчирующему пару.
Питательные вещества используются для роста и развития растений озимой пшеницы, необходимо учитывать особенность занятых и кулисно-мульчирующего паров - азот, фосфор и калий поступают в почву под действием целлюлозоразлагающих микроорганизмов постоянно в течение всей вегетации пшеницы.
Так перед уборкой озимой пшеницы разница в содержании нитратного азота почве под посевами по чистому пару была не в пользу последнего - содержание нитратного азота понизилось на 31,8 мг/кг и меньше количества по занятым парам на 2,1-3,3 мг/кг, а по кулисно-мульчирующему пару - разница составила 16,3 мг/кг.
Содержание фосфора и калия в почве было также больше под озимой пшеницей по занятым и кулисно-мульчирующему парам. Интересные результаты получены перед уборкой второй после паров культуры - озимого ячменя. В почве после чистого пара содержалось нитратного азота на 6,9-9,7 мг/кг ниже, чем по занятым парам, и на 17,9 мг/кг - чем по кулисно-мульчирующему пару, фосфора - на 2,8-3,3, калия - на 25-31 мг/кг меньше занятых паров и на 7 и 49 мг/кг соответственно ниже показателей кулисно-мульчирующего пара.
Таким образом, общее снижение содержания нитратного азота за 2,5 года севооборота по чистому пару составило 46,9 мг/кг, фосфора - 8,5 мг/кг и калия - 57 мг/кг, в то время как по занятым парам - 14,9-23,1; 0,7-2,6 и 15 мг/кг соответственно по элементам питания. На варианте занятого донником пара наблюдается увеличение содержания калия на 8 мг/кг. Особое внимание следует уделить кулисно-мульчирующему пару. Люцерна изменчивая в широкорядном посеве растет вместе с озимой пшеницей, а впоследствии и с озимым ячменем (бинарные посевы) на одном поле, в результате чего происходит постоянное пополнение почвы питательными веществами, используемыми для роста и развития основной зерновой культуры. Так, за 2,5 года севооборота общее снижение содержания нитратного азота составило только 8,8 мг/кг почвы, а содержание фосфора и калия увеличилось на 1 и 14 мг/кг соответственно.
Таким образом, применение в качестве предшественника зерновых культур занятых паров способствует не только сохранению питательных веществ в почве, но и их пополнению за счет минерализации растительных остатков донника желтого и эспарцета посевного, а в кулисно-мульчирующем пару - люцерны изменчивой.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *