Потребность пшеницы в элементах питания

12.07.2015

Первый из основных вопросов физиологии питания — потребность пшеницы в отдельных элементах. В качественном отношении, то есть в отношении списка используемых для питания элементов, пшеница не отличается от других растений. Кроме углерода, кислорода и водорода, поступающих в растение главным образом в составе углекислого газа и воды, пшеница в наибольших количествах потребляет азот, фосфор, серу, калий, кальций, магний, железо, натрий, кремний. Кроме названных элементов, для нормального роста и развития пшеницы необходимы микроэлементы: марганец, бор, медь, цинк, кобальт, молибден. Зола пшеницы содержит и многие другие элементы, некоторые из них накапливаются в очень значительных количествах, хотя необходимость их для жизни растения пока не доказана.
Гораздо более сложным оказывается определение количественной потребности пшеницы в элементах питания, поскольку она зависит от сочетания других условий роста и развития, иными словами, от возможных урожаев биомассы. Основной практически доступный метод оценки состоит в определении выноса элементов питания с урожаем, хотя вынос элементов и потребность в них не одно и то же. Для точного определения выноса необходимо учесть всю биомассу, включая корневые и пожнивные остатки. К сожалению, данные о массе корней немногочисленны и противоречивы. В большинстве случаев она составляет от 10 до 20% всей биомассы посева яровой пшеницы, а пожнивные остатки (стерня) — от 8 до 12%. Таким образом, убираемая часть составляет приблизительно 75% общей биомассы. Для Алтайского края В. А. Олифер приводит следующие данные. Из общего количества элементов питания, содержащихся во всей биомассе, на долю отчуждаемой части урожая приходится: азота 62—75%, фосфора — 69—91 и калия 70—80%.
Ф.И. Левин рассчитал среднее содержание азота, фосфора и калия в зерне и соломе яровой пшеницы в целом для европейской части России. Оно оказалось следующим, % к массе абсолютно сухого вещества:

Потребность пшеницы в элементах питания

Если взять эти данные за основу, приняв при этом среднее отношение соломы к зерну равным 2:1 и введя поправку на корневые и пожнивные остатки, получим, что в среднем для производства на 1 ц зерна яровой пшеницы требуется 4,8-6,1 кг N, 1,6 кг P2O5 и 2,6-3,0 кг K2O. Эти цифры рассчитаны для средней фактической урожайности пшеницы 10—25 ц/га. При меньших урожаях потребность в элементах питания 1 ц зерна обычно возрастает, особенно азота, а при. больших урожаях несколько снижается. Как видим, пшеница потребляет гораздо больше азота, чем фосфора и калия, и эта разница еще более велика, если вместо традиционного расчета на P2O5 и K2O подсчитать чистое потребление P и К. Оно составит тогда 0,7 кг P и 2,2—2,5 кг К на 1 ц зерна.
Из других необходимых макроэлементов в наибольших количествах потребляется кальций и сера, вынос которых с урожаями пшеницы составляет соответственно 5—35 и 30 кг с 1 га. Наибольшим содержанием S и Ca отличаются корни и солома, в которых концентрация этих элементов составляет десятые доли процента к массе абсолютно сухого вещества; в зерне содержание этих элементов исчисляется сотыми долями процента. Вынос магния пшеницей колеблется от 2 до 10 кг/га, а его содержание в различных частях биомассы — от 0,02 до 0,2%. Содержание железа в корнях и соломе близко к содержанию Mg, но в зерне оно не превышает 0,005—0,008%, а общий вынос с урожаем составляет не более 5 кг/га.
Пшеница поглощает и выносит с урожаем большое количество и других элементов. На первом месте среди них стоит кремний. В зерне содержание Si составляет всего 0,02—0,04%, но в соломе и корнях оно доходит до 1—2%, а по некоторым данным, даже до 3—4%. Общий же вынос кремния пшеницей колеблется от 20—50 до 200—300 кг/га.
Определение валовой потребности пшеницы в элементах питания нельзя смешивать с определением потребности в удобрениях, поскольку, с одной стороны, часть потребности растений покрывается самой почвой, а с другой, внесенные удобрения используются далеко не полностью.
Потребность пшеницы в удобрениях определяется путем постановки прямых полевых опытов по определенным агрохимическим схемам.
Однако в связи с колебаниями погодных условий и другими меняющимися факторами рекомендованные средние дозы удобрений в одних случаях оказываются излишними, как это бывает в острозасушливые годы, в других, наоборот, недостаточными. Возникает необходимость в дополнительных методах оценки обеспеченности растений элементами питания. К таким методам относится листовая диагностика, которая особенно полезна для установления соотношений между элементами питания, а также для прогноза качества урожая (содержание белка в зерне). Применительно к яровой пшенице основы листовой диагностики впервые разрабатывал Н.К. Болдырев.
Считается, что критические уровни (выше которых удобрения уже не оказывают влияния) содержания элементов в верхних листьях в фазе цветения составляют: 2,6—3,0% N, 0,5—0,6% P2O5 и около 3,0% K2O от массы абсолютно сухого вещества листьев. Оптимальное соотношение между N и P2O5 находится в пределах от 4 до 6.
Сбалансированность питания пшеницы по всем элементам имеет важное значение в повышении эффективности вносимых удобрений. Относительная недостаточность того или иного элемента ведет нередко даже к большим отрицательным последствиям, чем недостаточность абсолютная. Хорошо известно, например, что на богатых азотом черноземах и каштановых почвах эффективно внесение фосфорных удобрений под пшеницу в чистом виде. В то же время на бедных азотом дерново-подзолистых почвах, несмотря на недостаток в них фосфорa, одностороннее применение фосфорных удобрений дает эффекта, иногда даже снижает урожай, поскольку при этом еще больше возрастает диспропорция между этом и фосфором.
В последние годы все чаще практикуется внесение удобрений в расчетных дозах на определенный планируемый урожай. При этом планируемый урожай устанавливается или эмпирически на основании опыта возделывания пшеницы в данном районе, или на основании программирования, в основу которого положены прежде всего закономерности фотосинтетической деятельности пшеницы с учетом также и многих других ее физиологических особенностей. Можно полагать, что программированию урожаев принадлежит будущее, особенно, когда они приблизятся к теоретическому пределу и потребуется очень точный учет всех факторов, хотя бы в малой степени ограничивающих урожаи пшеницы. Время это уже близко и соответствующие исследования необходимы. Основная задача физиологии и агрономии состоит при этом в том, чтобы найти правильное соотношение всех факторов водного, воздушного и минерального питания, сбалансировав их как между собой, так и с ресурсами тепла и света.
Возвращаясь к потреблению пшеницей элементов питания, нужно отметить, что задача определения потребности пшеницы в удобрениях на планируемый урожай далеко не проста. Пути ее решения подробно рассматриваются в специальных изданиях. Здесь лишь отметим, что основная трудность состоит в широкой изменчивости коэффициентов использования питательных веществ как самой почвы, так и удобрений. Для повышения надежности расчетов нужен большой статистический материал по каждой зоне и почвенной разности, который во многих случаях пока недостаточен.
Рассмотрим потребность пшеницы в элементах питания по периодам вегетации. О ней можно судить по накоплению элементов питания в биомассе пшеницы. При этом выводы будут тем вернее, чем полнее обеспечены растения всеми элементами питания. Иначе прекращение поступления того или иного элемента может наблюдаться не из-за уменьшения потребности в нем, а в связи с истощением запасов доступных форм элементов в почве. Например, в опытах В.Д. Холопова и Г.В. Тянутовой максимум поглощения фосфора яровой пшеницей Мильтурум 553 на неудобренном фоне наблюдался в фазе колошения, а при внесении фосфорных удобрений — в фазе молочного состояния зерна.
На динамику поступления элементов оказывают влияние и условия выращивания. Например, А.Н. Угаров указывает на низкую интенсивность поступления элементов питания в начале вегетации в Иркутской области из-за низких температур почвы. Наоборот, в степных районах европейской части России при быстром прогревании почвы накопление элементов питания энергично идет уже с фазы всходов, но зато при недостатке влаги нередко резко сокращается еще до колошения. Во влажные же годы максимум накопления зольных элементов приходится на более поздние сроки, вплоть до молочного состояния зерна. Классическим примером влияния условий увлажнения на динамику выноса зольных элементов могут служить данные Н.А. Boгay и Л.И. Малышева, приводимые нами в сокращенном виде (табл. 19).
Потребность пшеницы в элементах питания

Рассматривая вынос отдельных элементов по фазам развития пшеницы, П.Г. Найдин приводит следующие данные, которые можно считать типичными (табл. 20).
Если максимальное количество зольных элементов и азота, накапливающихся в биомассе растений, принять за 100%, то накопление их по фазам вегетации выразится следующими величинами (прирост сухого вещества, золы и азота в % от максимального количества у яровой пшеницы на разных фазах развития):
Потребность пшеницы в элементах питания

Как видим, прирост сухого вещества растений продолжается и тогда, когда накопление элементов питания уже прекратилось. Хотя наливающееся зерно испытывает большую потребность, особенно в азоте и фосфоре, но она в значительной степени удовлетворяется за счет внутренних резервов — реутилизации элементов питания из отмирающих листьев и соломины.
Нужно сказать, что представления о ведущей роли реутилизации в снабжении зерна в период налива справедливы лишь для традиционных высокорослых сортов пшеницы, имеющих широкое отношение массы соломины к зерну. Как показывают исследования нашей лаборатории, у короткостебельных сортов резерв веществ в вегетативных органах слишком мал, чтобы обеспечивать налив высокопродуктивного колоса. Так, в благоприятном 1976 г. из общего количества 14,2 мг азота, поступившего в колос высокорослого сорта Саратовская 29 за период от цветения до восковой спелости, 12,1 мг, или 85,2%, приходилось на долю реутилизированного азота и лишь 2,1 мг поступило из почвы. У короткостебельного сорта Уорлд Сидз 1616 за тот же период поступило в колос 22,3 мг азота, причем 11,5 мг, или 51,6%, приходилось на долю азота почвы. Очевидно, что короткостебельные сорта будут предъявлять более высокие требования к обеспеченности посевов элементами питания во второй половине вегетации.
Данные по выносу элементов питания не могут все же точно характеризовать потребность в них растений в отдельные периоды вегетации. Изучение этого вопроса в точных лабораторных опытах в водной культуре показало, что пшеница нуждается в фосфоре до колошения, в калии — до цветения и в азоте — до молочного состояния зерна. При этом нужно иметь в виду, что растения создают некоторый резерв элементов питания в корнях. Опыты Н.С. Авдонина, О.Ф. Туевой и других показывают, что если выращивать пшеницу в условиях ограниченного питания, когда растения не могут создать резерв элементов питания в корнях, потребность не только в азоте, но и в фосфоре сохраняется до молочного состояния зерна, то есть до тех пор, пока продолжается накопление сухого вещества.