Диагностика питания растений по их химическому анализу
Для контроля обеспеченности растений доступными им соединениями питательных элементов почвы по фазам вегетации в настоящее время наряду с другими агрохимическими методами все чаще используются методы растительной диагностики. В сочетании с другими методами агрохимии результаты растительной диагностики позволяют уточнить агрохимическую характеристику почв, полнее расшифровать результаты опытов и ряд других явлений, основанных на роли взаимодействия почвы и удобрений со свойствами сельскохозяйственных культур.
Визуальная диагностика питания растений строится на учете изменения ряда внешних признаков их состояния в течение вегетации в каждый контролируемый срок вследствие нарушения питания: изменение окраски листьев, их формы, появление характерных пятен или полос бледной окраски, отмирание некоторых частей растений, изменение всего габитуса растений.
Химические анализы проб растений составляют методы химической диагностики. Наряду с этим в каждый срок диагностирования необходимо иметь данные по фенологии, биометрии главнейших органов и их морфологии, так как только сопоставление с ними результатов химической и визуальной диагностики позволит сделать правильное заключение о состоянии питания культуры.
Кроме названных двух видов растительной диагностики, используются еще методы контроля питания по изменению цвета листьев, их формы и всего состояния растений, наступающего через 7—10 дней после инъекции в ствол, в ветвь или опрыскивания, или нанесения на часть листьев растения слабого раствора одного из элементов, недостаток которого подозревается. Как и при любых других агрохимических методах, при использовании методов растительной диагностики необходимо иметь сведения об условиях выращивания сельскохозяйственной культуры: почве, погоде, агротехнике и др.
Растительная диагностика является комплексным методом, и ни в коем случае нельзя дать правильного заключения по одним только химическим анализам растений, особенно если определяется только концентрация элемента. Известна зависимость такой концентрации от массы растения. Наиболее наглядно эту зависимость можно выразить в виде кривой на рис. 1. Одно и то же процентное содержание элемента может иметь совершенно разное физиологическое и агрономическое значение (табл. 1). Так, на рис. 1 в случаях 2 и 5а растения близки по концентрации элемента, но в первом случае причиной была малая масса растения вследствие того, что какой-то иной фактор, а не питание, судя по процентному содержанию элемента, задержал рост растения. В случае 5а имеются оптимальные сочетания прироста массы и поступления элемента. Случай 3 свидетельствует об остром голодании, а при случае 4 растения использовали улучшенные условия на прирост массы, но питания не хватило на повышение ее качества. При дальнейшем, но умеренном применении удобрений прирост урожая шел одновременно с повышением концентрации элементов в растении. Это случай 5. Здесь будет наибольшая корреляция химизма растений в вегетацию с урожаем. Пункт 5а соответствует оптимуму питания. Последующее неоправданное увеличение удобрений или, еще хуже, одного элемента приводит к «роскошному» питанию — случай 6. Если найдены факторы, ограничивающие дальнейший прирост урожая, и они устранены, то это характеризуется случаем 6а. Чрезмерный избыток элемента вызывает снижение урожая при одновременном весьма высоком токсичном содержании элемента в растении — случай 7.
Таким образом, сопоставление данных химической диагностики с размерами растений является первым правилом при составлении заключения о потребности сельскохозяйственной культуры в питании.
Имеется немало данных о взаимодействии элементов как при их поступлении в корни, так и при дальнейшем их использовании в жизненном цикле растений. Поэтому вторым правилом растительной диагностики является необходимость одновременного определения не менее трех главнейших элементов — N, P и К.
Третьим правилом растительной диагностики будет учет условий выращивания сельскохозяйственной культуры.
Залогом успешного диагноза питания растений является правильный выбор индикаторного органа. Этим термином обозначаются те части растения, которые наиболее сильно изменяют количества содержащихся в них питательных элементов при изменении условий возделывания культуры. Например, при недостатке N—P—К—Mg питания вегетативные органы сильнее обедняются, чем репродуктивные. Поэтому их состав более показательный, индикаторный. Взрослые части также сильнее обедняются в этих условиях, чем молодые. Поэтому индикаторными органами обычно бывают взрослые листья, нижние части стеблей, а при очень крупных листьях (кукуруза, капуста и др.) — верхние части таких листьев. При недостатке всех остальных элементов питания рекомендуется анализировать, наоборот, молодые части растений, так как эти элементы обычно не реутилизируются и потому молодые органы сильнее испытывают их недостаток.
Более сложным является выбор индикаторного органа у древесных многолетних растений. В специальных исследованиях как советских, так и зарубежных ученых предпочтение отдано листьям нижней части средней трети побегов текущего прироста. При отборе проб листьев и хвои необходимо строго следить за тем, одинаковы ли их положение на дереве, на кусте, возраст ветви, расположение в кроне, освещенность солнцем и ориентация к странам света.
На выбор органа для анализа влияет и сам метод химической диагностики: для валовых анализов отбирают либо листья, либо всю наземную часть (последнее рекомендуется для мелких растений в ранние фазы и при малых размерах листьев — в фазу кущения у злаков, в фазу «елочки» у льна и т. д.); для анализов неорганических соединений элементов (нитратов, фосфатов и других, которых, как известно, больше бывает в сосудисто-проводящих системах и в нижних ярусах растений) отбираются черешки, крупные главные жилки листьев и стебли.
По результатам изучения распределения элементов и их соединений по органам растений известно, например, что азот больше концентрируется в пластинках, а калий, наоборот, в черешках. Поэтому имеются предложения в зависимости от задач диагноза брать для анализа отдельно ту или иную часть листа и далее сопоставлять результаты, что позволит уточнить передвижение и использование питательных элементов.
Для тех культур, для которых еще не установлен индикаторный орган, следует путем изучения распределения элементов по органам разноудобренных растений — голодающих, слабо-, средне- и высокообеспеченных — выявить тот орган, изменения которого при разных дозах будут наибольшими. Для этого необходимо сравнить различия в составе каждого из органов разноудобренных растений с их приростом на дату анализа и с урожаями, т. е. вычислить коэффициенты корреляции между изменениями этих величин. Орган, состав которого будет наиболее сильно коррелировать с ходом роста и урожаем, будет индикаторным на условия питания.
Этому же служит и «показатель различий», который вычисляется как отношение содержания элемента в каждом органе растения, обеспеченного этим элементом, к его содержанию в таком же органе необеспеченного растения. Чем выше это отношение, тем достовернее выбор индикаторного органа.
В.В. Панков рекомендует для той же цели учитывать отношение разностей в процентном содержании элемента в каждом органе удобренного и неудобренного растения к их ошибкам по формуле t = (K2 - К1)/√k1в2 + k2в2 где K1 и K2 — концентрации элемента в органе удобренного и неудобренного растений, a k1 и k2 — их ошибки. Чем выше величина t, тем более индикаторным будет данный орган растения.
Химическая диагностика основывается главным образом на валовом анализе и анализе растворимых форм питательных элементов в растительных пробах (анализы пасоки, вытяжки, выжатого сока из свежих растений и др.).
Важными этапами работы являются: 1) взятие и подготовка проб растений для анализа, 2) учет хода роста и формирования урожая, 3) учет сопутствующих условий: почвенных, агротехнических, погодных и др., 4) химический анализ проб растений и 5) обработка всех данных и составление заключения о нуждаемости растений в удобрениях.
