Диагностика недостаточности питания растений (часть 6)
Недостаток в почве того пли иного элемента корневого питания сильнее всего отражается, как отмечалось, на состоянии листового аппарата. В этой связи Ф.Ф. Мацков (1957) предложил для диагностирования потребности растений в удобрениях использовать метод внекорневой подкормки растений. На попадающее на лист питательное вещество растение реагирует очень быстро, и таким образом обнаруживается потребность в том или ином удобрении. Однако этот метод с успехом может быть применен для качественной оценки условий питания растений только в тех случаях, когда в листьях заметно падает уровень недостающего элемента питания.
Заслуживают внимания исследования, проводимые в Советском Союзе, по разработке методов диагностирования корневого питания по химическому анализу целых растений (Левицкий, Лесюкова, 1935; Журбицкий, 1955, 1958, и др.). Поскольку определять истинную потребность растений в азоте и зольных элементах, изменяющуюся с их возрастом, не легко, З.И. Журбицкий (1958) предлагает учитывать абсолютное количество питательных веществ, усваиваемых растениями во время их роста, и направленность изменения по каждому из основных элементов питания на протяжении вегетационного периода. Изменение в соотношениях поступающих в растения основных элементов, по его мнению, является наиболее устойчивой качественной характеристикой питания растений. Такая общая характеристика должна дополняться данными о количестве усваиваемых растениями элементов корневого питания в почве, что является одним из определяющих показателей скорости роста растений, их продуктивности и путей построения системы удобрения.
В первой половине текущего столетия в СССР и за рубежом начали разрабатывать химические методы диагностики питания растений, пользуясь данными анализа их сока или тканей. Исследования в этом направлении не оправдали ожидаемых результатов, так как сильная изменчивость химического состава растений, обусловливаемая различными факторами, не позволила использовать данные анализа для диагностирования потребности растений в удобрениях. А.Ю. Левицкий, А.А. Лесюкова (1935) отмечали, что неудачи исследователей в этом отношении объясняются недостаточно высоким для того времени уровнем знаний в области физиологии растений и агрохимии, отсутствием правильных представлений о действии и взаимодействии факторов роста, а также несовершенством системы отбора растительных образцов, что имеет существенное значение.
Д.А. Сабинин (1932, 1940) придавал исключительное значение отбору образцов для химического анализа. Он критиковал прежних исследователей за то, что при отборе растительного материала они не производили расчленения его по органам, а сроки взятия образцов не приурочивали к определенным этапам развития растений. Кроме того, он указывал, что научный контроль над применением удобрений должен проводиться по растению и почве. Соблюдение этих условий может поднять химический анализ до уровня метода диагностики корневого питания растений.
Следует иметь в виду, что при использовании методов химической диагностики питания растений путем анализа их тканей иногда возникают трудности в объяснении полученных результатов. В отдельных случаях высокое содержание в растениях одного элемента является следствием резкого недостатка другого. Так, при выраженной недостаточности азотного питания в соке черешков обнаружено высокое содержание фосфора. В этой связи для нормального питания растительного организма особое значение приобретает соотношение питательных веществ (Журбицкий, 1958).
Ферран, например, считает, что для характеристики питания растений более важно установить соотношение между элементами, чем их процентное содержание в листьях. Это же имеет в виду и Коларжик (Kolarik, 1959), когда подчеркивает, что чем менее выравнено соотношение питательных веществ, тем больше всех трех основных элементов питания приходится на образование единицы органического вещества. В тех редких случаях, когда азот и калий находятся в избытке, весь фосфор может быть израсходован на образование стеблей и листьев.
Как показали исследования С.И. Слухая (1964), недостаточность какого-либо одного из основных элементов корневого питания по мере роста плодовых культур постепенно усугубляется. Прежде всего это отражается на соотношении в листьях азота, фосфора и калия, что можно проследить на одном из вегетационных опытов автора с саженцами яблони. Проводился он в сосудах, вмещавших по 40 кг черноземно-луговой окультуренной почвы. На третий год после пересадки саженцев в сосуды химический состав листьев по вариантам опыта в начале вегетации был примерно одинаков, но к середине лета, особенно к осени, положение изменилось (рис. 78, табл. 193).
Недостаток в почве азота и фосфора сопровождался существенным уменьшением содержания этих элементов в листьях яблони, что привело к изменению в растении соотношения основных элементов питания в сторону увеличения содержания калия. Недостаток в почве калия слабо отразился на соотношения элементов питания в растении. Такие результаты объясняются тем, что в почве было мало доступных форм азота и фосфора, а калия — достаточно. Подтверждалось также общее правило — снижение к осени количества питательных веществ в листьях.
На большое значение соотношения элементов питания в листьях указывал также П. Прево (1959), отмечая, что зависимость между наличием отдельных элементов в листьях и урожаем весьма сложна. С увеличением в почве количества питательного вещества, находящегося там в минимуме, в пределах от недостаточного до полноценного питания растений, как правило, возрастает и его содержание в листьях и в других органах растительного организма. Вместе с тем П. Прево и М. Олланье (1956) отмечали, что при внесении удобрений, в случае резкого недостатка изучаемого элемента, его процентное содержание с усилением роста растений может не увеличиваться.
По данным Гашона (1959), проводившего анализ листьев ряда злаков на протяжении шести лет, сильное влияние на химический состав листьев оказывают характер почвенного профиля, уровень грунтовых вод и другие факторы, регулирующие степень доступности воды для растений. Эти факторы более заметно отражались на содержании азота в листьях. Почвенно-климатические условия способствуют росту растений, имеющих близкий химический состав и совершенно различно реагирующих на удобрения. В связи с этим автор считает, что при всей полезности химического анализа листьев правильное толкование его результатов возможно только при учете условий внешней среды.
При использовании химического анализа следует также учитывать то, что локализация питательных веществ в органах растения различна, например нитратов больше в старых органах, но почти нет их в меристематических тканях и цветках. М. Белинская (1957) показала, что у плодоносящих деревьев процентное содержание общего азота в ростовых побегах ниже, чем в плодовых образованиях. Фосфор локализуется главным образом в точках роста деревьев и растущих листьях. На распределение питательных веществ в листьях влияет не только место размещения последних на побеге, но и деформация листовой пластинки, различные повреждения и пр. (Слухай, 1960), Неравномерность размещения по органам и тканям растения относится и к другим элементам корневого питания, что всегда следует учитывать при отборе растительных образцов для химического анализа.
Большое значение для усовершенствования химического метода диагностики питания растений имели исследования Д.А. Сабинина (1932, 1940), Н.Г. Потапова с сотрудниками (1936) и других ученых, разработавших метод диагностирования питания растений по их пасоке. Быстрые и удобные методы диагностирования потребности растений в элементах корневого питания при помощи химических качественных и количественных реакций разработали для различных полевых культур Г.С. Давтян (1934), К.П. Магницкий (1954, 1958), В.В. Церлинг (1956, 1960), Л.И. Вигоров (1958), Николас (1954), анализируя обычно капли сока или срезы тканей. Простота и удобство позволяют использовать их в широком масштабе в производственных условиях (для определения недостаточности питания растений азотом, фосфором, калием и магнием).
Однако быстрые методы химической диагностики питания растении не лишены и некоторых недостатков, поскольку в ряде случаев сок из растений получается с трудом. Кроме того, недостаточность азотного питания выявляется по наличию в соке или на срезе ткани нитратов, что достигается путем применения смешанного сухого реактива Брея или раствора сернокислого дифениламина. Однако в соке надземных органов многих плодовых культур и лесных древесных пород нитратов настолько мало, что не только нельзя определить их содержание, но иногда даже обнаружить их (Слухай, 1964).
В последние годы наряду с применением быстрых химических методов в СССР и за рубежом значительное внимание уделялось листовой химической диагностике корневого питания растений. Американские ученые Скарсет и Волк (1957) считают, что использование метода листового химического анализа для целей диагностики дает наилучшие результаты. Он позволяет установить недостаток того или иного элемента корневого питания еще до появления заметных внешних признаков голодания растений и поэтому имеет большое будущее. Французские ученые (Прево и Олланье, 1956, 1959) уделяют большое внимание листовой диагностике. Они установили, что последняя позволяет интерпретировать результаты полевых опытов с удобрениями, что дает возможность выяснять, каким образом получен определенный результат.
Исследования Н.К. Болдырева (1958, 1960, 1964), проводившиеся на яровой пшенице, показывают, что результаты общего химического анализа листьев, взятых в отдельные фазы роста из определенного яруса, а также анализ почвы позволяют сделать заключение о потребности растений в основных элементах питания и заблаговременно судить о качестве зерна на содержание в нем азота и фосфора до уборки урожая. На основании экспериментальных данных автор считает, что листовая диагностика расширяет возможности прогноза и открывает пути дифференцированного подхода к улучшению качества урожая при помощи минеральных удобрений.
Листовой химический анализ создает предпосылки для контроля условий питания растений в течение вегетации и поэтому должен рассматриваться как один из методов изучения питания растений. За два последних десятилетия достигнут значительный прогресс в изучении влияния условий питания на рост и продуктивность плодовых деревьев. Этому в значительной степени способствовало применение метода листового химического анализа, который позволяет в известной степени объяснить ответные реакции растения на внесение удобрений. Обычно результаты листового химического анализа оцениваются критическим уровнем питания растений той нижней границей нормального состава, или минимальной концентрацией питательных веществ в растениях, которая обеспечивает получение высокого урожая (Магницкий, 1958).
Установление критических уровней питания растений
строится на основе полевых опытов с минеральными удобрениями, где можно проследить эффект от них на содержании элементов корневого питания в листьях и на урожае. Естественно, что критические уровни варьируют в соответствии с ярусом, из которого отбирали образцы листьев для анализа. Наиболее отвечают этой цели листья, закончившие свой рост, но еще вполне жизнедеятельные, т. е. такие, в которых содержание питательных веществ не «разбавляется» приростом их массы. Отбору листьев для анализа обычно уделяется большое внимание, так как химический состав их зависит от времени отбора, внешних условий, положения листьев на растении, их возраста и т.д. Все это свидетельствует о том, что только вовремя и правильно отобранные образцы листьев могут характеризовать состояние питания растений.
Возникает вопрос, всегда ли анализ листьев правильно характеризует условия питания растений. В.В. Церлинг (1960) считает, что использование других органов растений (цветков, плодов и пр.) для целей диагностики не лишено интереса. Однако в этом случае исследователь имеет дело с результатом воздействия на растительный организм условий питания значительной части или всего вегетационного периода, тогда как анализ листьев на ранних фазах роста и в период усиленного роста дает больше для прогноза внесения удобрений. В. В. Панков (1965) на основании изучения условий питания томатов также считает, что анализ листьев по сравнению с анализом стеблей, плодов и корней обеспечивает более высокую точность прогноза потребности этой культуры в удобрениях.
Исследования Ульриха (1964) показали, что недостаточность азотного питания сахарной свеклы лучше и более правильно отражают не пластинки листа, а черешки, богатые проводящими тканями. Пластинки листа лучше исследовать для того, чтобы судить о фосфатном и калийном питании растений. Таулис (1964) на основании большого экспериментального материала пришел к выводу о том, что для диагностики калийного питания винограда лучше анализировать не листовые пластинки, а черешки. По мнению К.П. Магниткою (1964), анализ стеблей, листьев и их отдельных частей дает более правильное представление об условиях питания растений, нем анализ всей массы растения. Очевидно, выбор для анализа органа растения или его части должен решаться после всестороннего изучения распределения (топографии) элементов питания по отдельным органам и ярусам растении в резко различных условиях питания.
