Взаимодействие между питательными веществами в почве.
Большинство садоводов знают, как важно вносить нужное количество макро- и микроэлементов, и есть несколько способов определить, не хватает ли растению какого-либо из этих элементов. Однако некоторые из этих дефицитов — или, наоборот, избыток — вызваны не нехваткой конкретного элемента, а его неправильным сочетанием с другими питательными веществами в почвенной смеси, в растении или и в том, и в другом. В этой статье мы расскажем о важности взаимодействия различных питательных веществ и о том, как оно может повлиять на конечный урожай.
В 1953 году Д. Малдер опубликовал работу «Микроэлементы в садоводстве» — одно из первых исследований о взаимодействии различных питательных веществ. В исследовании приводился график, который сейчас широко используется. С годами другие исследователи выявили новые возможные синергии и антагонизмы. Очевидно, что изучение взаимодействия питательных веществ необходимо для повышения урожайности.
Таблица Малдера показывает, как взаимодействуют элементы. Пунктирными линиями обозначено, какие элементы усиливают действие друг друга. Зелеными линиями обозначено, какие элементы нейтрализуют действие друг друга. Например, кальций может вызвать дефицит магния, а азот может его восполнить. Поэтому нет необходимости добавлять дополнительный магний!
Соотношение различных питательных веществ напрямую влияет не только на питание растений, но и на субстрат, в котором они растут. Катионы (положительно заряженные элементы) в большей или меньшей степени удерживаются отрицательными зарядами некоторых компонентов почвы, таких как глина и органические вещества. К катионам относятся Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+ и H+ (натрий, калий, кальций, магний, аммоний и водород).
Растения поглощают элементы, растворенные в воде, а это значит, что элементы, содержащиеся в почве, не могут быть усвоены напрямую. Однако в некоторых случаях эти элементы могут просачиваться в воду в субстрате и таким образом усваиваться растением.
Чем больше катионов может удерживать почва или субстрат, тем выше их «емкость катионного обмена» (КЭО). Соотношение катионов в почве напрямую влияет на ее структуру.
Вот некоторые из наиболее важных взаимодействий между питательными веществами.
Азот:
В форме аммония NH4+, азот негативно влияет на усвоение растениями кальция, магния и калия, особенно при низком соотношении NO3- (нитрат) / NH4+ (аммоний).
Таким образом, избыток NH4+ может привести к дефициту любого из этих трех элементов. Это серьезная проблема при гидропонном выращивании, при котором обычно используется инертная питательная среда с низким или нулевым индексом емкости катионного обмена. В этом случае количество доступных кальция, магния и калия зависит исключительно от состава питательного раствора, в отличие от почв или субстратов с высоким индексом емкости катионного обмена, которые обычно содержат большое количество этих элементов.
Существует также антагонистическое взаимодействие между анионами Cl- и NO3-. Избыток Cl- (который часто встречается в соленой и/или щелочной воде) может препятствовать поглощению NO3- растениями.
Соотношение азота и калия также имеет решающее значение при переходе растений от фазы роста (вегетативной) к генеративной (цветению или плодоношению). Основным стимулом для перехода растений короткого или длинного дня из вегетативной фазы в генеративную является количество последовательных часов темноты. Однако другие факторы, такие как соотношение азота и калия, также в некоторой степени влияют на эти фенологические состояния.
Во фруктах много калия, поэтому важно обеспечить его достаточное количество в период плодоношения. Однако независимо от количества калия, если его соотношение с азотом слишком низкое, это может привести к уменьшению количества цветков и появлению большого количества вегетативных частей (листьев и ветвей) и малочисленных генеративных частей (цветов и плодов).
Калий:
Очень важно соблюдать пропорцию калия, поскольку он взаимодействует с фосфором, натрием, кальцием и магнием как в почве, так и в растении.
В глинистых почвах с высоким показателем емкости катионного обмена при поливе растений растворами удобрений, в которых калий находится в ионной форме, часть калия адсорбируется минеральными и органическими компонентами почвы.
Если вы поливаете почву раствором с низким содержанием калия, калий, содержащийся в почве, высвобождается и становится доступным для поглощения растением. Такой обменный калий и раствор, в котором он содержится, называются доступным калием. Как следует из названия, именно этот вид калия растение усваивает легче всего.
Однако калий также присутствует в необменных формах, которые прочно связаны с компонентами почвы. В этом случае он недоступен для растений и переходит в раствор только при очень низком уровне обменного калия. Проблема использования такого калия заключается в том, что ему требуется много времени, чтобы перейти из связанного состояния в обменное, а значит, он не сразу усваивается растениями.
Избыток кальция и магния может привести к дефициту калия; соотношение калия к кальцию и магнию всегда должно быть выше 2 (но ниже 10, так как избыток калия может препятствовать усвоению кальция и магния). Избыток калия также может препятствовать усвоению некоторых микроэлементов, например цинка. Особенно важно учитывать это взаимодействие при использовании очень жесткой воды с высоким содержанием кальция и магния.
Фосфор:
Избыток фосфора негативно взаимодействует с большинством микроэлементов (железом, марганцем, цинком и медью). В некоторых случаях это происходит из-за образования нерастворимых осадков, а в других — из-за метаболических процессов в растении, которые препятствуют перемещению питательных веществ от корней к другим частям растения. Так, например, происходит при взаимодействии фосфора с цинком. Взаимодействие фосфора с железом, по-видимому, негативно регулируется на клеточном уровне и приводит к образованию нерастворимых комплексов. Взаимодействие фосфора и меди обычно приводит к образованию осадков в области корней.
Генетические взаимодействия могут различаться у разных видов и даже у разных сортов одного и того же вида. Например, у некоторых видов наблюдается положительная корреляция между количеством доступного фосфора и устойчивостью растения к засолению почвы, то есть увеличение количества этого элемента приводит к повышению устойчивости. Однако другие исследования показывают, что корреляция отрицательная.
Также поступали сообщения о снижении доступности серы и кальция при внесении большого количества фосфатов. В случае с кальцием это происходит из-за образования нерастворимых фосфатов.
В то же время фосфор способствует усвоению магния, поэтому его недостаток может привести к дефициту магния, если последнего в рационе мало.
И NO3-, и NH4+ способствуют усвоению фосфора. В случае с NH4+ причина, по-видимому, заключается в выделении растением ионов H+, когда азот вносится в такой форме в значительных количествах. Эти ионы H+ вызывают небольшое подкисление в области корней, что может способствовать растворению некоторых солей фосфора, которые в противном случае оставались бы в нерастворимой форме.
Между растением и бактериями симбиотические отношения. Бактерии преобразуют (фиксируют) атмосферный азот в почве в аммиак. Растение не может осуществлять этот процесс самостоятельно, но он необходим для выработки аминокислот — строительных блоков белков. В свою очередь, растение передает бактериям углеводы, вырабатываемые в процессе фотосинтеза, для использования в качестве источника энергии. Бактерии проникают в растение через корневые волоски, а затем по инфекционной нити попадают в клубень.
Магний:
Также важно учитывать соотношение кальция и магния. Самое важное его влияние — на структуру почвы. Кальций в почве способствует улучшению аэрации, а магний — склеиванию частиц почвы. Таким образом, если соотношение кальция и магния очень низкое, то есть большая часть обменного комплекса занята ионами магния, почва становится менее проницаемой, что негативно сказывается на развитии культур. Поэтому соотношение кальция и магния всегда должно быть выше 1.
Это соотношение также важно для поддержания минерального баланса внутри растения. Соотношение кальция и магния в листьях некоторых растений составляет примерно 2:1, то есть в питательном растворе должно быть больше кальция, чем магния.
Магний также влияет на уровни цинка и марганца в питательной среде. Переизбыток этих микроэлементов не только токсичен, но и может снижать способность растений к усвоению питательных веществ.
Взаимодействие натрия с кальцием, магнием и калием.
Натрий негативно влияет на большинство растений из-за своей токсичности: он накапливается в определенных тканях растения и может разрушать структуру почвы, конкурируя с другими катионами за адсорбцию (прилипание катиона к поверхности некоторых компонентов почвы). Если в почве содержится натрий в количестве, которое может нанести вред сельскохозяйственным культурам, то такая почва считается солонцеватой. Не следует путать солонцеватость почвы с засолением, которое означает общее количество солей в почве без указания того, какие именно соли преобладают.
Есть два способа определить, где существует риск вреда от избытка натрия. Один из них — рассчитать соотношение натрия и других растворенных катионов, которые будут поглощаться растением. Это называется коэффициентом адсорбции натрия, или SAR. Формула выглядит следующим образом:
Вода для орошения с показателем SAR выше 18 считается содержащей большое количество натрия.
Другой способ — рассчитать, какая доля катионов натрия удерживается в обменном комплексе по сравнению с другими. Это называется процентным содержанием обменного натрия (ПОН).
ESP = 100 x Na / CEC
Формула используется для расчета процента обменного натрия в почве (Exchangeable Sodium Percentage), показывая долю катионных мест, занятых натрием) от общей емкости катионного обмена (). Значение ESP выше 15% обычно указывает на солонцеватость, вызывая разрушение структуры почвы.
Основные компоненты формулы:
ESP (Exchangeable Sodium Percentage): Процент обменного натрия (%).
Na (Exchangeable Sodium): Обменный натрий (обычно в мэкв/100 г или смol/кг).
CEC (Cation Exchange Capacity): Емкость катионного обмена почвы (способность удерживать катионы), выражается в тех же единицах, что и Na.
Значение ESP для почв:
ESP < 5%: Нормальное состояние почвы.
ESP 5-15%: Умеренная солонцеватость, потенциальные проблемы с физическими свойствами почвы.
ESP > 15%: Солонцеватая почва (sodic soil), характерна плохая водопроницаемость, высокий риск слипания частиц (дисперсии)
Почва считается засоленной, если содержание обменного натрия в ней превышает 15%.
Наконец, соотношение кальция, магния и натрия может меняться в зависимости от наличия карбонатов и бикарбонатов. Другими словами, даже если изначально кальция и магния больше, чем натрия, — в принципе, это хорошее соотношение, позволяющее избежать проблем, — при поливе очень жесткой водой, содержащей большое количество карбонатов и бикарбонатов, кальций и магний могут выпадать в осадок в виде нерастворимых карбонатов, что смещает баланс в сторону натрия и увеличивает суммарное содержание солей.
Это так называемый индекс остаточного карбоната натрия (RSC). Формула выглядит следующим образом:
RSC=(CO3-+HCO3-)-(Ca+2+Mg+2)
Не следует использовать водопроводную воду с показателем pH выше 2,5, так как это может привести к проблемам со здоровьем.
Мини- лаборатории для анализа почвы по ссылке на сайте….
