Макроэлементы принимают непосредственное участие в построении органических и неорганических соединений растения, составляя основную массу его сухого вещества. Большей частью они представлены в клетках ионами.
Макроэлементы и их соединения являются действующими веществами различных минеральных удобрений. В зависимости от вида и формы, они применяются в качестве основного, припосевного удобрения и подкормки. К макроэлементам относятся: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера и некоторые другие, однако основными элементами питания растений являются азот, фосфор и калий.
В теле взрослого человека содержится порядка 4 граммов железа, 100 г натрия, 140 г калия, 700 г фосфора и 1 кг кальция. Несмотря на такие разные цифры, вывод очевиден: вещества, объединенные под названием «макроэлементы», жизненно необходимы нам для существования.[8] Большую потребность в них испытывают и другие организмы: прокариоты, растения, животные.
Сторонники эволюционного учения утверждают, что необходимость в макроэлементах определяется условиями, в которых зародилась жизнь на Земле. Когда суша состояла из твердых пород, атмосфера была насыщенна углекислотой, азотом, метаном и водяными парами, а вместо дождя на землю выпадали растворы кислот, именно макроэлементы были единственной матрицей, на основе которых могли появиться первые органические вещества и примитивные формы жизни. Поэтому даже сейчас, миллиарды лет спустя, все живое на нашей планете продолжает испытывать необходимость в обновлении внутренних ресурсов магния, серы, азота и других важных элементов, образующих физическую структуру биологических объектов.
Макроэлементы различны как по химическим, так и по физическим свойствам. Среди них выделяются металлы (калий, кальций, магний и прочие) и неметаллы (фосфор, сера, азот и прочие).
Некоторые физические и химические свойства макроэлементов, согласно данным:[2] |
|||||||
Макроэлемент |
Атомный номер |
Атомная масса |
Группа |
Cвойства |
Т. кип, °C |
Т. плавл, °C |
Физическое состояние при нормальны условиях |
7 |
14,0 |
V |
неметалл |
195,8 |
210,00 |
бесцветный газ |
|
15 |
30,97 |
V |
неметалл |
44,1 |
257 |
твердое вещество |
|
19 |
39,1 |
I |
металл |
771 |
63,5 |
металл серебристо-белого цвета |
|
20 |
40,8 |
II |
металл |
1495 |
842 |
твердый белый металл |
|
12 |
24,31 |
II |
металл |
1095 |
650 |
металл серебристо-белого цвета |
|
16 |
3,07 |
VI |
неметалл |
444, 6 |
112,8 |
хрупкие кристаллы желтого цвета |
|
26 |
55,85 |
VIII |
металл |
1539 |
2870 |
металл серебристого цвета |
Макроэлементы содержатся в природе повсеместно: в почве, горных породах, растениях, живых организмах. Некоторые из них, такие, как азот, кислород и углерод, являются составными элементами земной атмосферы.
Симптомы недостатка некоторых элементов питания у сельскохозяйственных культур, согласно данным:[6] |
||
Элемент |
Общие симптомы |
Чувствительные культуры |
Изменение зеленой окраски листьев на бледно-зеленую, желтоватую и бурую, Уменьшается размер листьев, Листья узкие и расположены под острым углом к стеблю, Число плодов (семян, зерен) резко уменьшается |
Картофель, Капуста белокочанная и цветная, Томаты, Репчатый лук, Огурцы, Свекла, Земляника, Черная смородина, Яблоня |
|
Скручивание краев листовой пластинки, Образование фиолетовой окраски |
Картофель, Капуста, Томаты, Свекла, Лук, Земляника, Малина, Красная смородина, Яблоня |
|
Краевой ожог листьев, Вялость листьев, Свисание листьев, Полегание растений, Нарушение цветения, Нарушение плодоношения |
Картофель, Томаты, Свекла, Морковь, Лук, Огурцы, Земляника, Малина, Черная смородина, Яблоня |
|
Побеление верхушечной почки, Побеление молодых листьев, Кончики листьев загнуты вниз, Края листьев закручиваются вверх |
Картофель, Томаты, Капуста белокочанная и цветная, Яблоня |
|
Хлороз листьев |
Картофель, Капуста белокочанная и цветная, Томаты, Огурцы, Лук, Свекла, Малина, Черная смородина, Вишня, Яблоня |
|
Изменение интенсивности зеленой окраски листьев, Стебли – деревянистые, Замедление роста, Низкое содержание белков |
Томаты, Огурцы, Подсолнечник, Бобовые, Горчица, Капуста |
|
Окраска листьев меняется до белой, Хлороз листьев
|
Плодовые, Люпин, Картофель, Кукуруза, Капуста, Томаты |
Высокий урожай любой сельскохозяйственной культуры возможен только при условии полноценного и достаточного питания. Кроме света, тепла и воды, растениям необходимы питательные вещества. В состав растительных организмов входит более 70 химических элементов, из них 16 абсолютно необходимых – это органогены (углерод, водород, азот, кислород), зольные микроэлементы (фосфор, калий, кальций, магний, сера), а также железо и марганец.
Каждый элемент выполняет в растениях свои функции, и заменить один элемент другим совершенно невозможно.
О дефиците того или иного макроэлемента в почве, а следовательно, и в растении отчетливо свидетельствуют внешние признаки. Чувствительность каждого вида растений к недостатку макроэлементов строго индивидуальна, однако имеются и некоторые схожие признаки. Например, при недостатке азота, фосфора, калия и магния страдают старые листья нижних ярусов, при нехватке кальция, серы и железа – молодые органы, свежие листья и точка роста.
Особенно отчетливо недостаток питания проявляется у высокоурожайных культур.
На состояние растений влияет не только недостаток, но и избыток макроэлементов. Он проявляется, прежде всего, в старых органах, и задерживает рост растений. Часто признаки недостатка и избытка одних и тех же элементов бывают несколько схожи.[6]
Симптомы избытка макроэлементов в растениях, согласно данным:[6] |
|
Элемент |
Симптомы |
Подавляется рост растений в молодом возрасте Во взрослом – бурное развитие вегетативной массы Снижается урожайность, вкусовые качества и лежкость плодов и овощей Затягивается рост и созревание Снижается устойчивость к грибным заболеваниям Повышается концентрация нитратов Хлороз развивается на краях листьев и распространяется между жилками Коричневый некроз Концы листьев свертываются Листья опадают |
|
Листья желтеют На концах и краях более старые листья становятся желтоватыми или коричневыми Появляются яркие некротические пятна Раннее опадение листьев |
|
Неравномерность созревания Полегание Снижение сопротивляемости грибковым заболеваниям Снижение устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям Ткань не некротическая Слабый рост Удлинение междоузлий На листьях пятна Листья вянут и опадают |
|
Межжилковый хлороз с беловатыми некротическими пятнами Пятна окрашены либо имеют наполненные водой концентрические кольца Рост листовых розеток Отмирание побегов Опадание листьев |
|
Листья темнеют Листья немного уменьшаются Сморщивание молодых листьев Концы листьев втянуты и отмирают |
|
Снижается урожай Общее огрубение растений |
|
Ткань не некротическая Хлороз развивается между жилками молодых листьев Жилки зеленые, позднее весь лист – желтый и беловатый |
Рекомендуются к применению на достаточно увлажненных дерново-подзолистых, серых лесных почвах, а также на выщелоченных черноземах. Они способны обеспечить до половины от общей прибавки урожая, получаемой от полной минеральной подкормки (NPK).
Однокомпонентные азотные удобрения делят на несколько групп:
Источник получения промышленных азотных удобрений – синтетический аммиак, образованный из молекулярного азота и воздуха.[5]
Рекомендуется к применению на почвах легкого гранулометрического состава, а также на всех прочих почвах с низким содержанием подвижного фосфора.
Фосфорные удобрения делят на несколько групп:
Основные источники получения фосфорных удобрений – природные фосфорсодержащие руды (апатиты и фосфориты). Кроме того, для получения этого вида удобрений используют богатые фосфором отходы металлургической промышленности (мартеновские шлаки, томасшлак).[5]
Применение этого вида удобрений рекомендовано на почвах с легким гранулометрическим составом, а также на торфянистых почвах с низким содержанием калия. На прочих почвах с высоким валовым запасом калия потребность в данных удобрениях возникает только при возделывании калиелюбивых культур. К ним относятся корнеплоды, клубнеплоды, силосные, овощные культуры, подсолнечник и прочие. Характерно, что эффективность калийных удобрений тем сильнее, чем выше обеспеченность растений прочими основными элементами питания.
Калийные удобрения подразделяют на:
Источник производства калийных удобрений – природные месторождения калийных солей.[5]
По составу подразделяют на:
Источники производства магнийсодержащих удобрений – природные соединения. Некоторые используются непосредственно как источники магния, другие перерабатываются.[4]
Элементарная сера применяется незначительно, поскольку доступной растениям она становится только после перевода в сульфатную форму с помощью микроорганизмов. Процесс это достаточно долговременный. Для обогащения почв серой в основном используют простой суперфосфат, фосфогипс, гипс. Последний обычно применяется для мелиорации солонцов.[4]
Рекомендуются к употреблению на карбонатных почвах и на почвах с высоким содержанием усвояемых фосфатов.
Соединения железа в почву не вносят, поскольку железо способно очень быстро переходить в неусвояемые растениями формы. Исключение составляют хелаты – органические соединения железа. Для обогащения железом растения опрыскивают железным купоросом, слабыми растворами хлорного и лимоннокислого железа.[4]
Известкование почв – это один из методов химической мелиорации. Считается самым выгодным способом повышения урожайности на кислых почвах. Действующее вещество известковых удобрений – это кальций (Ca) в форме карбоната кальция (CaCO3) или оксида кальция СаО.
Известковые удобрения делятся на:
Органические удобрения содержат значительное количество макроэлементов и являются важным средством для воспроизводства плодородия почв и роста продуктивности земледелия. Содержание макроэлементов в органических удобрениях колеблется от долей процента до нескольких процентов и зависит от многих природных факторов.
Торф, в зависимости от вида, содержит от 0,1 до 3,3% различных макроэлементов.
Птичий помет, особенно куриный, является важным источником макроэлементов. Их содержание в нем для различных элементов колеблется от 0,2 до 2,4 %.
Содержание макроэлементов в органических удобрениях, %, согласно данным:[4] |
||||||
Вид удобрения |
Макроэлементы |
|||||
Азот (общий) N |
по P2O5 |
по K2O |
по CaO |
по MgO |
Сера, по SO3 |
|
Свежий навоз на соломенной подстилке |
||||||
Крупного рогатого скота |
0,45 |
0,28 |
0,50 |
0,40 |
0,11 |
0,06 |
Конский |
0,58 |
0,28 |
0,63 |
0,21 |
0,14 |
0,07 |
Овечий |
0,83 |
0,23 |
0,67 |
0,33 |
0,18 |
0,15 |
Свиной |
0,45 |
0,19 |
0,60 |
0,18 |
0,09 |
0,08 |
Верховой |
0,8 – 1,2 |
0,06 – 0,12 |
< 0.1 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
Переходный |
1,0 – 2,3 |
0,1 – 0,2 |
0,1 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
Низинный |
2,3 – 3,3 |
0,12 – 0,5 |
< 0.15 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
Куриный |
1,6 |
1,5 |
0,8 |
2,4 |
0,7 |
0,4 |
Гусиный |
0,7 |
0,9 |
0,6 |
1,1 |
0,2 |
0,3 |
Утиный |
0,5 |
0,5 |
0,9 |
0,8 |
0,2 |
0,3 |
Навозная жижа |
||||||
При молочно-товарных фермах |
0,26 |
0,38 |
0,12 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
При свиноводческих |
0,31 |
0,36 |
0,06 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
При конюшнях |
0,39 |
0,58 |
0,08 |
н.д. |
н.д. |
н.д. |
Способы и сроки внесения минеральных удобрений зависят от физико-химических свойств различных видов удобрений, а также от почвенных условий и особенностей биологии выращиваемой культуры. Способы внесения удобрений различны:
Аммиачная селитра, карбамид, жидкие азотные удобрения, сульфат аммония, калийные и другие удобрения, содержащие питательные вещества в формах, легко доступных растениям, в районах с достаточным увлажнением вносят под яровые культуры в полной норме. Обычно это мероприятие проводят весной при предпосевной обработке почвы.
Азотные удобрения добавляются под озимые культуры. Первую половину вносят осенью при бороновании почвы, а вторую – ранней весной при подкормке озимых.
В лесостепных и степных районах с меньшим количеством осадков все минеральные удобрения, в частности, фосфорные и калийные, рекомендуется вносить осенью и под озимые, и под яровые культуры. В этом случае обеспечивается заделка удобрений в более глубокий почвенный слой, менее подверженный иссушению.
Минеральные удобрения вносят и в подкормку пропашных культур во время вегетации. Этот способ применяется в орошаемом земледелии, в частности, под хлопчатник.[7]
Минеральные удобрения повышают урожай сельскохозяйственных культур. Установлено, что каждый четвертый житель Земли питается продуктами, полученными при применении удобрений.
За счет применения удобрений урожай на дерново-подзолистых почвах повышается на 55 %, на серых лесных – на 28 %, а на черноземах – на 25 %.
Значение минеральных удобрений состоит также в том, что при их применении не только повышается урожайность, но и улучшается качество возделываемых культур.
Эффективность применения минеральных удобрений в Центральном районе России на дерново-подзолистых суглиныстых почвах, согласно данным:[7] |
||||
Культура |
Средняя норма удобрения кг/га |
Средняя прибавка урожая ц/га | ||
|
||||
Озимая пшеница |
60 |
60 |
40 |
10,2 |
Озимая рожь |
60 |
60 |
40 |
8,2 |
Яровой ячмень |
60 |
60 |
40 |
11,2 |
Овес |
35 |
40 |
40 |
5,3 |
Картофель |
90 |
60 |
60 |
54 |
Лен-долгунец |
30 |
55 |
75 |
5,7 |
Капуста |
90 |
80 |
150 |
215 |
Многолетние травы |
70 |
55 |
55 |
14 |
Естественные сенокосы и пастбища |
90 |
50 |
50 |
30 |
Огромное влияние оказывают минеральные удобрения и на плодородие почвы. Они улучшают агрохимические, физические и биологические свойства почв.
Известкование кислых почв устраняет вредное влияние кислотности, создает благоприятные условия для растений, повышает урожайность. Кроме того, известкование кислых почв снижает подвижность радиоактивных элементов, тяжелых металлов и пестицидов в почве, чем препятствует их поступлению в конечный растительный продукт.[3]
Составитель: Григоровская П.И.
Страница внесена: 06.12.13 00:09
Последнее обновление: 10.11.14 13:46
Власюк П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений. Издательство «Наукова Думка», Киев, 1969
Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для ВУЗов. Изд: Л: Химия, 1985 г, с 731
Калинский А.А., Вильдфлуш И.Р., Ионас В.А. и др. – Агрохимия в вопросах и ответах – Мн.: Урожай,1991. – 240 с.: ил.
Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).
Муравин Э.А. Агрохимия. – М. КолосС, 2003.– 384 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов средних учебных заведений).
Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. Екатеринбург, 1998. 79 с.
Соколовский А. А.; Унанянц Т.П. Краткий справочник по минеральным удобрениям. М., «Химия», 1977. – 376 с.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта +, 2000. – 640 с., ил.
Big Pile of Steaming Dung, by Karoly Lorentey, по лицензии CC BY
Fertilization, by K.A. Barbarick, Bugwood.org, по лицензии CC BY
Phosphorus deficiency in wheat, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA
Phosphorus toxicity in wheat, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle