Просмотры: 1081

24.02.2017

Физиологическая роль макроэлемента . Одним из наиболее значимых макроэлементов для растительных организмов является фосфор (Р). Его количество в культурах составляет около 0,2% (в сухой массе). В соединении с кислородом он образует фосфаты и фосфорные кислоты, которые входят в состав каждой живой клетки и имеют ключевое значение для существования и развития не только растений, но и всех других организмов. Фосфор является незаменимой составляющей целого ряда органических (до 90%) и минеральных соединений в растениях. Он присутствует в нуклеиновых кислотах (ДНК и РНК), нуклеотидах (АТФ, НАДФ, НАД) и нуклеопротеидах, а также в витаминах, ферментах, фитине, лецитине, сахарофосфатах и пр.

Фосфор играет решающую роль в процессах биосинтеза, энергетического, белкового, водородного обмена. Без него в растениях невозможна передача наследственных свойств. Этот элемент содержится в оболочке клеток, в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, участвует в образовании клеточных мембран. Минеральные соединения фосфора участвуют в регулировании реакции клеточного сока растений.

Этот макроэлемент повышает сопротивляемость культур к стрессам и неблагоприятным условиям среды. Его можно назвать строительным элементом растений, так как он необходим им для построения скелета и кроны. Фосфор способствует успешному росту и развитию культур, формированию у них мощной корневой системы, повышает их засухо- и холодоустойчивость, стимулирует более раннее и продуктивное плодоношение. Он способен снизить токсичность алюминия, марганца, железа. Обеспечение растений достаточным количеством фосфорного питания приводит к накоплению в плодах большего количества питательных, ароматических и красящих веществ, а также улучшает их лежкость.

Симптомы дефицита фосфора . Недостаточное обеспечение культур этим макроэлементом вызывает у них торможение или резкую приостановку роста; формирование карликовой корневой системы; изменение окраски листьев из-за частичного распада хлорофилла (постепенное распространение серо-зеленого, иногда пурпурного или красно-фиолетового цвета от края листовой пластины к центру), их деформацию и преждевременное опадание; истончение и покраснение стеблей, задержку цветения, потерю соцветий в фазе бутонов и осыпание недозревших плодов (как правило, у плодовых культур). У зерновых злаков дефицит фосфора приводит к слабому кущению и образованию плодоносных стеблей.

Фосфор влияет на рост и развитие корней, почек, бутонов. Очень существенно недостаток элемента влияет на образование и развитие репродуктивных органов растений. В этом случае происходит также торможение созревания семян, что вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Недостаточное количество фосфора может спровоцировать нарушение белкового обмена, из-за чего ухудшается усвоение азота.

Наиболее требовательны культуры к полноценному фосфорному питанию на начальных фазах своего развития, поскольку их корневая система еще не достаточно развита и плохо поглощает питательные вещества из почвы. Потребность в фосфоре особенно велика в период образования соцветий и плодов, в связи с чем элемент накапливается в этих частях растений, достигая максимальных концентраций в семенах и плодах.

Фосфор относится к макроэлементам первого порядка, и его значение в минеральном питании сельскохозяйственных культур чрезвычайно велико. Практически все процессы роста и развития растений связаны с прямым участием в них этого элемента. Недостаточное фосфорное питание ведет к большим потерям как объемов, так и качества урожая. Четким сигналом, который свидетельствует о недостатке этого элемента в питании, является появление фиолетовой окраски на листьях. Ее интенсивность прямо пропорциональна величине проявления недостатка. В первую очередь, проявление дефицита фосфора замечают на кукурузе, но от него страдают также и другие культуры, в частности озимый рапс и озимые зерновые.

Симптомы избытка . В условиях интенсивного поступления фосфора происходит ускоренное развитие растений, что позволяет получить более ранние урожаи с улучшенными качественными показателями. В то же время, переизбыток этого макроэлемента может привести к нарушению обмена веществ: ухудшается усвоение железа, марганца, меди, бора, цинка; усиливается поступление кальция за счет снижения поступления калия; возможно также фторное отравление культур и накопление в них тяжелых металлов. Внешне действие излишнего количества фосфора проявляется в уменьшении размеров растения по причине возникновения азотного голодания (избыток фосфора мешает усвоению азота). Кроме того, можно наблюдать деформацию и изменение окраски нижних листьев, – они вянут (происходит отмирание ткани по краю листовой пластины, появляются некротические пятна), а затем преждевременно опадают. Избыточное поступление фосфора приводит к ускоренному созреванию в ущерб качеству урожая. Также возможно ограничение поступления цинка, вызывающее у плодовых культур заболевание розеточностью (мелколиственностью). Регулировать усвоение фосфорных кислот помогает содержащийся в почве магний.

Содержание в почвах . В зависимости от типа почв, содержание в них фосфора может колебаться от 3,8 т/га (песчаные, дерново-подзолистые) до 22,9 т/га (мощные высокогумусные черноземы). Неодинаково и распределение элемента по горизонту. Наибольшие его количества сосредотачиваются в пахотных слоях, а с удалением от поверхности наблюдается снижение запасов фосфорсодержащих соединений.

Фосфор присутствует в почве в двух видах: в составе органических соединений (глицерофосфат, фитин, нуклеотиды и др.), а также в форме труднорастворимых неорганических соединений (фосфат кальция, железа, алюминия и пр.). Оба вида фосфатов могут взаимопревращаться: органические в минеральные и наоборот. Их соотношение зависит от типа грунтов. Так, содержание органического фосфора в дерново-подзолистых почвах (16 – 48%) ниже, чем минерального, а в торфяно-болотных он преобладает и может достигать 70%.

Несмотря на значительное содержание элемента в грунтах, преимущественное его количество (до 75%) находится в малорастворимых и труднодоступных для культур формах. Степень использования растениями фосфора, находящегося в почвах, составляет лишь 3 – 5%. Доступность элемента во многом зависит от кислотности среды. Так, неорганические фосфорсодержащие соединения, находящиеся в почвах с нейтральным показателем рН, практически не растворяются. А с увеличением кислотности грунта уровень доступности фосфора повышается.

По уровню доступности для растений различают три группы минеральных фосфатов: ортофосфаты почвенного раствора, которые полностью доступны и активно поглощаются культурами в начальных фазах их развития; лабильные фосфаты , представляющие собой осевшие на поверхности почвы или адсорбированные фосфорные соединения, способные переходить в почвенный раствор и составляющие резерв для последующего снабжения растений фосфором; стабильные фосфаты , труднорастворимые, почти недоступные для растений, способные очень медленно переходить в доступные формы в процессе выветривания или других химических и биологических воздействий.

Органические фосфаты включают в себя неспецифические образования (фосфолипиды – менее 1%, нуклеиновые кислоты – до 10%, инозитолфосфаты – от 30 до 60%, небольшие количества сахарофосфатов, глицерофосфатов, фосфопротеинов, нуклеотидных коферментов, а также соединений фосфатов с аминокислотами) и специфические (гумусообразования). В результате множества физико-химических изменений (сорбции, химического гидролиза, хелатообразования, окислительно-восстановительных реакций, ферментативных преобразований) значительная часть органических фосфорсодержащих соединений переходит в потенциально доступные минеральные формы, обладающие высокой подвижностью.

Фосфорные удобрения . Естественные источники пополнения запасов доступного для растений фосфора в почвах не существуют в природе, а потребность культур в этом элементе высока. Так, за вегетационный период растения выносят из почвы от 20 до 60 кг/га оксида фосфора (Р 2 О 5 ). Процесс перехода минеральных и органических соединений фосфора в доступные формы идет довольно медленно, поэтому, чтобы обеспечить полноценное фосфорное питание культурам и получить высокие урожаи, необходимо регулярное пополнение запасов этого элемента в почвах с помощью обогащения их фосфорными удобрениями.

В зависимости от степени растворимости в воде и доступности для культур фосфорсодержащие удобрения делят на три группы: легкодоступные для растений, фосфор в которых находится в водорастворимой форме (суперфосфат простой, суперфосфат двойной); доступные, содержащие фосфор, растворимый в слабых кислотах или в щелочном растворе (термофосфаты, преципитат, обесфторенный фосфат, томасшлак); труднодоступные, растворимые только в сильных кислотах (фосфоритная и костяная мука).

Самым распространенным из фосфорных соединений является суперфосфат. Помимо монокальцийфосфата и фосфорной кислоты он содержит также микроэлементы магний и серу. Часть доступного культурам оксида фосфора (Р 2 О 5 ) составляет в суперфосфате 14 – 20%, а общее содержание усваиваемого макроэлемента – от 88 до 98%. Как более концентрированное фосфорное удобрение применяют суперфосфат двойной, доля водорастворимого оксида фосфора в котором значительно выше – от 42 до 49%. Еще одно отличие – отсутствие в двойном суперфосфате гипса. Этот препарат превосходит суперфосфат простой по эффективности благодаря меньшему расходу и более мощному воздействию. Но для культур, положительно реагирующих на гипсовые добавки, предпочтительнее использовать простой суперфосфат. Оба вида удобрений могут применяться для любых культур как самостоятельно, так и в составе питательных смесей, без каких-либо ограничений по типу почв. После внесения в почву они требуют немедленной заделки, так как отличаются высокой скоростью перехода в труднодоступные формы.

Очень популярны у аграриев сложные фосфорсодержащие удобрения – аммофос, диаммофос, азофоска (NPK), нитроаммофоска, нитрофос, карбоаммофос. Аммофос состоит из легкодоступных для культур форм фосфора и азота, не содержит хлора и нитратов. Фосфор, находящийся в нем в виде фосфата аммония, обладает высокой подвижностью в почвах и легко проникает в более глубокие горизонты. Применяют как в качестве основного удобрения, так и для подкормок. Диаммофос – вариант с более высокой концентрацией. Он способен снижать кислотность почвы и повышать ее щелочную реакцию. Как и большинство фосфорных удобрений, диаммофос можно применять в комплексе с органическими компонентами (навоз, птичий помет, перегной и пр.).

В качестве источника фосфора используются также жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), представляющие собой суспензии или водные растворы. Они обладают высокой технологической и агроэкономической эффективностью. Благодаря легкости в применении и незначительности влияния погодного фактора, отсутствию токсичных и взрывоопасных качеств, высокой степени доступности для культур, возможности применения как для корневой, так и для листовой подкормки, а также совместимости их с различными микроэлементами, пестицидами, стимуляторами роста, что позволяет одновременно обрабатывать культуры комбинированными смесями, эти удобрения становятся все более востребованы в сельскохозяйственном производстве.

Следствием проявления дефицита фосфора на озимых является медленное образование вторичной корневой системы, что сдерживает растения в росте и не позволяет им реализовать свой генетический потенциал в обеспечении соответствующего уровня урожая. Чаще всего это явление связано с низкими температурами почвы во время весеннего возобновления вегетации. Усвоение фосфора растениями из почвы на ранних этапах роста связано с определенными трудностями, которые обусловлены слабым развитием корневой системы и особенностью поведения этого элемента в почве. Общеизвестно, что усвоение ортофосфатов корневой системой из почвы требует температур на уровне + 14 ° С и выше.

Выходом из этой ситуации считалось внесение фосфора по листу. Но внекорневая подкормка классическими удобрениями с фосфором в виде ортофосфатов часто не приносит ожидаемого эффекта. Это связано с медленным проникновением в растение через листовую поверхность и медленным усвоением этой формы фосфора растением. Согласно научным данным, фосфор в фосфатной форме при внесении через листовую поверхность усваивается только в количестве до 20% от внесенного в течение 5 суток. На сегодня наиболее эффективным решением является использование удобрений, содержащих фосфор в фосфитний форме! Кардинальное отличие этих удобрений по сравнению с теми, которые содержат фосфор в форме фосфатов, заключается в скорости проникновения фосфора в растение и достаточно низкими температурами его усвоения. Это дает возможность применять фосфиты уже при температурах 5 - 7 ° С.

Одно из последних достижений агрохимии – создание органо-минеральных комплексов на основе синтетических органических кислот. Такие микроудобрения называют хелатами. Они отличаются высокой степенью усваиваемости растениями. Предпосевная обработка семян хелатным препаратом, в составе которого находится фосфор, позволяет избежать дефицита этого макроэлемента в первый период жизни растения. Значительное снижение поступления фосфора в растения при низких температурах вызывает его дефицит в культурах. В этом случае эффективным будет использование фосфорсодержащих хелатных удобрений в качестве внекорневой подкормки. Их применение позволит избежать негативных последствий недостатка элемента и сохранить будущий урожай.

Глава 6. Фосфорные удобрения

Фосфор и его роль в питании растений

Фосфор – один из трех главных элементов питания растений. По объемам использования в качестве удобрительного элемента он идет вслед за азотом. Это важнейший биогенный элемент, необходимый для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назвали «ключом жизни».

По некоторым литературным данным, способ получения фосфорной кислоты был известен арабским алхимикам уже в XII в. Но общепризнанной датой открытия фосфора считается 1669 г., когда немецкий аптекарь X. Брандт, как и другие алхимики Западной Европы, искал заветный «философский камень» и при прокаливании с песком сухого остатка от выпаривания мочи и последующей перегонке его без доступа воздуха получил «удивительное» светящееся в темноте вещество, свет которого не обжигал. В 1777 г. французский химик А. Лавуазье установил, что открытое X. Брандтом вещество представляет собой новый элемент, названный позже фосфором (от греческого phos – «свет», phoros – «несу» – несущий свет, «светоносец»).

Фосфор образует несколько аллотропных форм: белый, красный и черный фосфор. При определенных условиях все три формы могут переходить друг в друга. Наибольшей химической активностью обладает белый фосфор. Красный фосфор используется в спичечном производстве. Однако красный элементарный фосфор перспективен в качестве удобрения. При добавлении к нему солей меди он окисляется в почве и переходит в доступное состояние.

Фосфор содержится в растениях в органических (обычно до 90% общего количества) и минеральных соединениях. Соотношение органических и минеральных соединений фосфора зависит от возраста растений и общей обеспеченности их фосфором. В молодых растениях доля органического фосфора всегда значительно больше, чем в старых. Однако при обильном обеспечении почв фосфором доля неорганических фосфатов в более старых листьях может оказаться даже выше. В репродуктивных органах фосфора концентрируется в 3–6 раз больше, чем в вегетативных. Семена должны иметь запас фосфора, достаточный на период формирования корней, которые начнут поглощать его из почвы.

Фосфор играет исключительно важную роль в жизнедеятельности растений. Он содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических веществ и принимает активное участие в образовании белковых веществ. В процессах дыхания и брожения одну из центральных функций выполняет фосфорная кислота, являющаяся буфером при регуляции обмена углеводов.

Частично в живых клетках фосфор присутствует в виде орто- и пирофосфорных кислот и их производных. Фосфатная группа обладает важными связывающими свойствами и способна принимать участие в сильных (электростатических) связывающих взаимодействиях с катионами металлов и аминов. Фосфор легко образует ряд ковалентных соединений – от простых эфиров (триметил- или триэтилфосфат) до сложных макромолекул дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот, которые являются составной частью биологических регуляторных молекул. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.

Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие большую роль в наследственной функции организма. Это сложные высокомолекулярные вещества, состоящие из азотистых оснований, молекулы углеводов (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1 %, а на долю фосфора в нуклеиновых кислотах (в пересчете на Р 2 О 5) около 20 %. Высоким содержанием нуклеиновых кислот отличаются зародыши семян, пыльца, кончики корней.

Нуклеиновые кислоты участвуют в синтезе белков, процессах роста и размножения, передаче наследственных свойств, влияют на процессы дыхания, образования ряда ферментов. РНК играет роль «матрицы», на которую последовательно укладываются молекулы аминокислот, образующие специфический для данного организма белок. ДНК, входящая в состав хромосомного аппарата ядра, ответственна за передачу наследственных свойств и накопленной биологической информации, благодаря которой в определенном порядке и последовательности соединяются аминокислоты, образующие различные белки.

Огромную роль в обмене веществ играют макроэргические соединения, содержащие богатые энергией связи. Известно множество макроэргических соединений и в большинство из них входит фосфор. Среди них особое место занимает аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – своеобразный хранитель и носитель энергии во многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в состав РНК, высвобождается около 55 кДж/моль, в то время как гидролиз обычных связей дает 8–12 кДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, ряда аминокислот, других соединений.

Соединения фосфора с белковыми веществами – фосфоропротеиды – катализируют течение биохимических реакций.

Сахарофосфаты-эфиры – производные простых сахаров и фосфорной кислоты – вследствие своей мобильности играют большую роль в процессах фотосинтеза, дыхания. Их содержание изменяется в зависимости от возраста растений, условий питания и других факторов от 0,1 до 1% от сухой массы.

При участии фосфора происходит углеводный обмен в растениях. Превращение углеводов начинается с присоединения фосфорной кислоты к молекулам углеводов или с ее отщепления, т.е. с процессов фосфорилирования и де- фосфорилирования. Самый распространенный фосфорный эфир – глюкозо-6-фосфат. Он синтезируется в растениях путем переноса фосфорной кислоты с АТФ на глюкозу. Одновременно при этом образуется АДФ.

Фосфорилированные сахара играют важную роль в процессах дыхания и гликолиза (окисления углеводов до пировиноградной кислоты). Фосфорилирование происходит уже в самом начале фотосинтеза, как только на листья попадает свет. Принципиальное значение имеет перевод световой энергии в химическую путем образования АТФ в световой реакции фотосинтеза.

Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, в ферментативных превращениях форм углеводов, передвижений углеводов (в клубни картофеля, корни сахарной свеклы и т.д.). В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ, улучшает их лежкость.

Важную биологическую роль выполняют в растениях фосфатиды, или фосфолипиды. Это сложные эфиры глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, которые регулируют проницаемость клеток органелл и плазмолеммы для различных веществ. Более богаты фосфатидами семена бобовых и масличных культур.

Представителем группы жироподобных веществ фосфатидов является лецитин – производное диглицеридфосфорной кислоты. Лецитин встречается в цитоплазме всех деятельных клеток, но накапливается преимущественно в семенах.

Фитин – производная циклического соединения шестиатомного спирта инозита – является кальциевомагниевой солью инозитфосфорной кислоты. Он содержится во всех частях и тканях растений, но откладывается главным образом в семенах и используется как источник фосфора при прорастании семени. По данным Т. Н. Кулаковской, в зерне пшеницы и сене клевера преобладают органические соединения фосфора, прежде всего фитин (табл. 6.1).

% Р 2 О 5 к сухому веществу

Особенно чувствительны растения к недостатку фосфора в начальных фазах роста и развития, когда корневая система еще недостаточно развилась. Большие запасы фосфора в семенах способствуют хорошему росту растений в первый период жизни за счет распада веществ семени и передвижению продуктов распада в растущие части. Оптимальное фосфорное питание способствует развитию корневой системы: корни глубже проникают в почву и больше ветвятся, благодаря чему улучшается снабжение растений влагой и питательными веществами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги, что особенно важно в засушливые периоды. Хорошее фосфорное питание улучшает перезимовку озимых культур, благодаря достаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.

Отрицательные последствия недостатка фосфора в ранний период не могут быть исправлены впоследствии даже при обильном фосфорном питании. Растения остаются низкорослыми, замедляется их развитие, они позднее цветут и созревают. Это связано с тем, что клетки не могут делиться, если фосфора или других элементов недостаточно для образования дополнительного ядра. Таким образом, в отличие от растений, испытывающих недостаток азота и имеющих поэтому «сокращенный» цикл развития, растения при недостатке фосфора «физиологически более молоды».

Во время образования и, особенно, созревания репродуктивных органов у всех культур происходит передвижение фосфора из вегетативных органов в репродуктивные. Достаточное снабжение растений фосфором в период формирования репродуктивных органов ускоряет образование и созревание последних. Так, при достаточном обеспечении фосфором на протяжении вегетационного периода зерновые созревали на 5–6 дней раньше, чем испытывавшие его дефицит. При нормальном фосфорном питании изменяется структура урожая в сторону увеличения наиболее ценной репродуктивной части: у зерновых культур возрастает доля зерна в массе биологического урожая, у корнеплодов – корнеплодов и т.д.

Большую роль в жизни растений играют минеральные соединения фосфора: кальциевые, магниевые, калийные, аммониевые и другие соли ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор является не только резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор и другие жизненно важные процессы в клетке. Усиливая способность растительных клеток удерживать воду, фосфор тем самым повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам.

Уровень снабжения растения фосфором зависит не только от его содержания в почве, но и от обеспеченности почвы другими элементами. Так, при недостатке цинка снижается поступление и использование растениями фосфора; высокое содержание в почве меди, наоборот, снижает потребность растений в фосфоре.

Фосфор ослабляет вредное влияние на растения подвижного алюминия на кислых почвах. Подвижные формы алюминия отрицательно влияют на обмен веществ, подавляют образование фосфатидов, тормозят превращение моносахаридов в сахарозу и более сложные органические соединения, задерживают образование белков. Фосфор, связывая подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, тем самым улучшается углеводный и азотистый обмен в растениях.

Фосфор легко передвигается внутри растения и из более старых листьев и тканей может поступать к зонам роста, т.е. реутилизироваться (использоваться повторно). Внешними признаками недостатка фосфора являются скручивание краев листьев, их более темная, грязно-зеленая окраска. Это связано с тем, что рост листьев при недостатке хлорофилла задерживается сильнее, чем образование хлорофилла. Однако при избытке азота растения также имеют темно-зеленую окраску из-за большого содержания хлорофилла. При недостатке фосфора, кроме того, вследствие образования антоциана нередко появляются красноватые и фиолетовые тона, прежде всего на основных стеблях, влагалищах листьев и черенках. Сильнее признаки недостатка фосфора проявляются у старых и нижних листьев.

Избыток фосфора также неблагоприятен для растений. В этом случае они содержат много фосфора в минеральной форме, особенно в вегетативных органах, преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.

Существует тесная связь между азотным и фосфорным питанием. Фосфор выступает в роли спутника азота и белковых соединений, в растениях его содержится в два-три раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков, накапливается больше нитратов. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированными, особенно при внесении высоких доз азота.

Большое значение имеет фосфор в жизни человека и для сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и незаменим в процессах, от которых зависят основные жизненные функции (обмен веществ, размножение и т.д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеопороз и другие заболевания костей. Суточная потребность человека в фосфоре – 1–1,5 г.

Существует достоверная связь между содержанием фосфора в кормах и продуктивностью животных. Причем введение в рацион скота кормовых фосфатов не может полностью компенсировать дефицит фосфора. Он должен в достатке содержаться в натуральных кормах, а значит, и в почве под посевами кормовых культур. Оптимальное содержание фосфора в кормах – 0,35–0,5 % сухого вещества.

Похожая информация.

Страница 5 из 13

Роль фосфора в питании растений

Фосфор является необходимым элементом питания растений. Он входит в состав нуклеиновых кислот, мембран, фосфолипидов. Фосфор является элементом энергосистемы, входит в состав макроэргических соединений. Как запасающее вещество откладывается в семенах растений. Если в минеральном питании недостает фосфора, то падает активность фотосинтеза, дыхания, так как нарушается синтез хлорофилла.

Давно замечено, что в первые периоды роста сельскохозяйственные культуры поглощают фосфаты интенсивнее, чем в последующие. Фосфорное голодание растений в ранний период роста накладывает настолько длительный угнетающий эффект, что его невозможно полностью преодолеть даже нормальным последующим питанием. Мало того, такие голодавшие в начале развития культуры реагируют отрицательно на обильное фосфатное питание в дальнейшем.

Проблема фосфора встает одной из самых острых в земледелии. Объясняется это двумя основными причинами – дефицитом геологических запасов этого элемента и быстрым и прочным связыванием его в почве при внесении с удобрениями. Именно по этому, усвояемость сельскохозяйственными растениями фосфора удобрений не превышает 25% и подавляющее его количество фиксируется почвой, превращаясь в труднодоступные для растений фосфаты.

Фосфор играет исключительно важную роль в жизненных явлениях. Он содержится в растениях в минеральных и орга­нических веществах.
В минеральной форме фосфор находится в виде солей ортофосфорной кислоты с кальцием, магнием, калием, аммо­нием и другими катионами. Хотя они содержатся в неболь­ших количествах, но участвуют в образовании многих фос­форсодержащих органических соединений и жизненно необхо­димы для растений. К таким органическим соединениям от­носятся нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфатиды, фитин, сахарофосфаты, макроэргические и другие соединения.

Нуклеиновые кислоты — рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) представляют собой сложные высокомолекулярные вещества, участвующие в самых важных про­цессах жизнедеятельности: РНК — в синтезе специфических для данного организма белков, ДНК — в передаче наследственных свойств и переносе биологической информации.
Нуклеиновые кислоты с белками образуют сложные белки нуклеопротеиды, содержатся в эмбриональных тканях и кле­точном ядре. Важной группой являются фосфопротеиды — соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Сюда относятся белки-ферменты — катализаторы многих биохимиче­ских реакций.

Фосфатиды (или фосфолипиды) — сложные эфиры глицери­на, жирных кислот и фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, связана с другими азотсодержащими органическими соединениями, например холином. Они способствуют прони­цаемости в клетку различных веществ; более богаты фосфатидами семена бобовых и масличных культур.
Фитин — производное шестиатомного спирта инозита и яв­ляется кальциево-магниевой солью инозитфосфорной кислоты. Содержится во всех частях и тканях растений, но главным образом в семенах, в виде запасного вещества (при про­растании семян освобождается фосфорная кислота, которая используется молодым растением).

Сахарофосфаты — фосфорные эфиры сахаров вследствие своей мобильности играют большую роль в процессах фо­тосинтеза, дыхания и при взаимных превращениях углеводов (сахарозы, крахмала). Не случайно, что фосфор содержится в небольших количествах в крахмале.
Исключительно большую роль играют макроэргические соединения, содержащие фосфор, например аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Это своеобразный аккумулятор энергии и в дальнейшем ее поставщик (датчик) для многих синте­тических процессов. При распаде АТФ разрывается макро-эргическая связь и высвобождается энергия, во много раз превосходящая энергию гидролиза обычных связей.

Фосфор ускоряет созревание растений. Под его влиянием в листьях ускоряются процессы распада белков и переход продуктов распада в репродуктивные органы, в зерно. Фосфор улучшает водный режим растений, способствуя более эко­номному расходованию воды. Не случайно суперфосфат обес­печивает прибавки урожая не только в условиях хорошей обеспеченности почвы влагой, но и при относительном ее не­достатке в полузасушливые годы. Кроме того, хорошее фосфорное питание способствует лучшей перезимовке культур. Фосфор способствует развитию корневой системы, более быстрому росту в первые периоды жизни растения (ускоряется распад веществ семени и передвижение продуктов распада в растущие части). Поэтому припосевное внесение гранулированного суперфосфата в небольших дозах обеспечи­вает значительные прибавки урожайности самых разнообраз­ных культур.

Недостаток фосфорного питания сказывается на внешнем виде растений, например листья кукурузы приобретают фиоле­товый оттенок, сахарной свеклы — интенсивно пурпурный, у кар­тофеля края листьев закручиваются вверх, окраска становится темной, у томатов на нижней стороне листьев появляется багровая окраска.
Фосфорные удобрения существенно изменяют структуру урожая в желательном направлении: повышается доля наиболее ценной, репродуктивной части. У зерновых повышается процент зерна в общем урожае, у корнеплодов - выход корней и т. д. Количество фосфора в растениях составляет примерно около одной трети количества содержащегося в них азота.

В различные периоды жизни растения потребляют неоди­наковое количество фосфора. В начальный период после появ­ления всходов растениям фосфор крайне необходим, хотя и в небольшом количестве. Недостаток фос­фора в начале роста растения нельзя компенсировать внесе­нием его в последующие периоды. Наибольшее количество фосфора зерновые потребляют в фазах трубкования и колоше­ния, лен — в период цветения, корнеплоды, картофель, капуста используют фосфор более или менее равномерно на протяжении вегетационного периода.
В фазе образования и особенно созревания репродуктивных органов у всех культур отмечается энергичное передвижение к ним фосфатов из вегетативных частей растения.

Фосфор в жизни растений и фосфорные удобрения

Фосфор, элемент из троицы наиболее важных и нужных растениям. Фосфор уникален тем, что осуществляет контроль за обменными процессами, происходящими в организме растений и является одновременно источником энергии для них. Уникальность фосфора, помимо прочего, заключается в том, что этот компонент входит в состав РНК и ДНК и множество иных веществ, которые выполняют ключевые роли в жизни растительного организма.

При достатке фосфора в почве все обменные процессы растительного организма протекают лучше, происходит нормальный рост, развитие, плодоношение, а вот при его дефиците все эти процессы нарушаются, и часто нехватка фосфора для растений становится настоящей катастрофой. Даже небольшой дефицит фосфора в почве может привести к остановкам развития семенных камер, замедлению роста, изменению цвета растений, формы их листовых пластинок, их досрочному опадению. Листовые пластинки, расположенные на нижних частях растений, при сильной нехватке фосфора в почве начинают отмирать, на них появляются тёмные пятна. У овощных культур полностью прекращается рост, растения становятся низкими, начинают куститься.

При острой нехватке фосфора в почве, либо невозможности поглощения его корневой системой, начинают отмирать удерживающие растение корни и деревья часто падают.

Всех этих неприятностей можно избежать путём своевременного внесения фосфорных удобрений в почву, причём интересен тот факт что «перекормить» почву фосфором практически невозможно. Отмечено что даже на тех участках, где количество фосфора в несколько раз превышало норму, растения выглядели полностью здоровыми и давали ежегодные стабильные урожаи. Всё дело в том, что растения поглощают из почвы фосфор в необходимом им количестве и не черпают лишнего.

Однако прежде чем приступать к удобрению почвы фосфором нужно выяснить истинную причину его нехватки, ведь бывает так, что фосфор в почве есть, но он находится в недоступной для растений форме. Причин того довольно много, это и чрезмерное внесение калийных удобрений и отсутствие микрофлоры почвы и повышенная влажность грунта.

Только после того как причина найдена, можно приступать к внесению удобрений содержащих фосфор, кстати знать сколько его содержится в том или ином удобрении для того чтобы как можно скорее устранить дефицит, также нужно обязательно.

Наибольшее количество фосфора содержится в двойном суперфосфате, его там около 50%. Это удобрение прекрасно подходит как для открытого так и для защищённого грунта, потому как не содержит в своём составе, так называемых, балластных веществ и не приводит к засолению почвы. Чаще всего двойной суперфосфат вносят осенью. Для упрощения ваших расчётов отметим, что в спичечный коробок помещается порядка 20 грамм этого удобрения.

Простой гранулированный суперфосфат, он содержит в своём составе около 20% фосфора. Применяется этот вид удобрений чаще всего в смеси с аммиачной селитрой и используется на нейтральных либо чуть щелочных почвах. В спичечном коробке помещается до 22 грамм этого удобрения.

Простой порошковый суперфосфат, в нём чистого фосфора от 15 до 19%. Это удобрение прекрасно растворимо в воде, однако смешивать его с кальциевой или аммиачной селитрой нельзя. Порошковый простой суперфосфат можно вносить под любые растения, но не забывайте о том, что максимальный эффект он даст только на щелочных либо нейтральных почвах. В обычный спичечный коробок этого удобрения поместится до 23 грамм.

Фосфоритная мука, она имеет примеси железа, алюминия и прочих микроэлементов, ну и конечно фосфора, которого в составе фосфоритной муки около 30%. Это удобрение растворимо в воде и может использоваться в качестве внекорневых подкормок. Смешивать фосфоритную муку можно с любыми удобрениями. Оно даёт эффект даже на кислых почвах и вносится под все культуры, за исключением овощных. В спичечный коробок помещается порядка 30-32 грамм муки.

Помимо указанных простых удобрений фосфор содержится и в комплексных, там его дозировки также разнятся, так в аммофосе фосфора около 50%, в диаммонийфосфате чуть менее 47%, в нитроаммофоске от 22 до 24%; нитрофос содержит около 17%, карбоаммофос чуть менее 26%, а знаменитая нитрофоска в зависимости от производителя от 18 до 19%.

Помимо химических соединений фосфор содержится и в растительных организмах, их плодах и ягодах. Причем там он находится в уже доступной для растений форме, но, увы, в небольшом количестве. Так, например всем известная полынь содержит в своём составе около 1% доступного растениям фосфора, ковыль чуть менее одного процента, ползучий тимьян примерно полпроцента. Немало фосфора и в плодах, так например плоды рябины содержат примерно 1,2% фосфора, а боярышника 1,1%.

Используя эти знания и эти травы или плоды вы, не применяя химии, обогатите почву вашего участка необходимым растениям фосфором. Однако не стоит забывать, что содержание фосфора в растительных организмах невысокое, и если на вашем участке растения проявляют признаки сильного фосфорного голодания, то лучше всего воспользоваться надёжными химическими удобрениями.

Н. В. Хромов , кандидат биологических наук

Питание овощных культур фосфором

Овощные культуры используют фосфор гораздо меньше, чем калий и азот. Но его постоянное наличие в почве и всех частях растений необходимо. Достаточное количество фосфора в период прорастания семян положительно действует на интенсивность появления всходов и ускоряет начальное развитие растений. Без фосфора невозможно образование хорошо разветвленной корневой системы. Он обеспечивает нормальный рост надземных частей растений, ускоряет начало плодоношения. Полноценное фосфорное питание позволяет получать качественные семена овощей. Потребность у растений в фосфоре повышается при пониженных температурах и освещённости, а также в условиях повышенной относительной влажности воздуха.

Оптимальная обеспеченность овощных растений фосфором оказывает положительное влияние на использование ими азота. Одновременно фосфор, наряду с калием, уравновешивает или предупреждает отрицательное действие избытка азота в растениях.

Из нескольких видов фосфорных удобрений наиболее известны, удобны и более эффективны в использовании под овощные культуры простой и двойной суперфосфат. Суперфосфат может также содержать небольшое количество кальция, серы, бора, меди и кобальта, которые также полезны растениям.

Наиболее доступен фосфор растениям при кислотности почвенного раствора 6,2-7,5 рН. У огурцов в период начального роста после высадки рассады фосфора нужно на 30% меньше, чем азота, в период цветения - 75% от количества азота, а при массовом плодоношении - около 40%. Недостаток фосфора в начальный период роста и развития нельзя компенсировать в последующие периоды. Любое снижение фосфора в грунте в момент начала плодоношения огурцов мгновенно отражается на увеличении нитратов в плодах. На огуречную скороспелость фосфор действует более эффективно при подкормках нитратным азотом. Сочетание в грунте фосфора и азота способствует лучшему поглощению огурцами магния. На 10 кг тепличных огурцов необходимо 10 г фосфора. В пересчёте на двойной суперфосфат это составляет 20-25 г удобрения. Усвоенный взрослыми растениями огурцов фосфор в большей степени используется ими на продуктивные органы, чем на ботву. В период активного плодоношения, например, его в плодах больше, чем в листьях, в 3,5раза. Корневые подкормки вытяжкой из суперфосфата возможны только в первой половине вегетации в концентрации от 0,5 до 2 г/л.

Томатам фосфор нужен и хорошо усваивается в течение всей вегетации. Возможны два варианта применения суперфосфата при выращивании томатов: внесение полной основной заправки или внесение большей части фосфора в заправку с последующими двумя-тремя корневыми подкормками в концентрации 1,5-2 г/л. Некорневые подкормки фосфором обычно на томатах, как и на других культурах, не применяют. Это связано с тем, что поглощение элемента листьями с эффективностью в 50% происходит лишь на пятый день после опрыскивания. По выносу с урожаем фосфор у томатов находится на пятом месте и составляет 0,4 г/кг. И вместе с тем высокая потребность в фосфоре сохраняется от всходов до завязывания первых плодов.

Особо нужен фосфор в первые дни роста и развития рассады томатов. Установлено, что рассаде в возрасте 35 дней фосфора нужно в 8 раз меньше, чем 15-дневной. Но концентрация почвенного раствора нужна рассаде в пять раз слабее, чем взрослому растению. Фосфор лучше всего поглощается томатами при 22°С, а повышение температуры грунта с 12 до 18°С увеличивает его усвоение в 8 раз.

Картофель в период интенсивного роста способен поглощать фосфор до 0,1 г/м² в день. Оптимальное отношение фосфора к азоту для него в почвенном растворе составляет 0,8-0,9 единиц к единице азота. Подкормка суперфосфатом необходима в период бутонизации и цветения. Для этого берут 1 кг двойного удобрения, настаивают с неоднократным перемешиванием в 10 л воды, затем 1 л настоя для подкормки разбавляют водой в 10 раз. При недостатке влаги и в засушливые годы картофель выносит фосфора больше, чем калия. В среднем на 1 кг клубней нужно 1,5 г фосфора. Он, кроме ускорения их созревания, повышает устойчивость к вирусам, фитофторозу и парше, а также увеличивает крахмалистость.

Салату фосфор необходим в начальный период роста в фазе формирования кочана. При нормальном содержании в почве фосфора салат использует его на треть. На 1 кг урожая вынос элемента составляет около 0,01 г в день, что в три раза меньше азота и в шесть раз - калия. При недостатке фосфора салат плохо растет, а при избытке по сравнению с азотом - преждевременно стрелкуется. Колебания в поглощении фосфора незначительны при разной интенсивности фотосинтеза. Капустным культурам фосфор нужен после высадки рассады для нарастания корневой системы. Кочанным капустам элемент необходим для образования более плотных кочанов. Фосфор, кроме повышения урожайности, ускоряет созревание кочанов, повышает их сахаристость, увеличивает устойчивость растений к болезням. Белокочанная капуста выносит на 1 кг урожая 1,4 г фосфора, цветная - вдвое больше. Наивысшую потребность в фосфоре имеют капусты пекинская и брокколи.

Репчатый лук в период интенсивного отрастания листьев потребляет фосфора в 6 раз меньше, чем азота. Вынос элемента увеличивается в период формирования луковиц, что способствует ускорению созревания и луковиц, и семян. Острые сорта могут выносить с урожаем 1,2 г/кг фосфора, а сладкие - 1,1 г/кг.

При посеве редиса внесение суперфосфата необходимо. На образование 1 кг редиса расходуется 1,4 г фосфора, на пойменных почвах - 0,9 г, а в теплице - 0,6-0,7 г.

В состав подкормок петрушки после срезок включают и суперфосфат по 5-10 г/м², а для сельдерея его доза составляет 20-30 г/м². В теплице петрушка выносит по 0,6 г фосфора на 1 кг продукции.

Хрену и катрану фосфор необходим равномерно в течение вегетации в небольших дозах.

Кабачку, патиссону, перцу и баклажану фосфор необходим с момента прорастания семян. После высадки рассады и до конца вегетации потребность этих культур в фосфоре умеренная, но постоянная. А тыква усваивает и перерабатывает элемент буквально с первых минут прорастания семян.

Известкование кислых почв увеличивает использование вносимого фосфора от 1,5 до 7 раз. Лучшее условие для его поглощения всеми растениями на всех почвах - это поддержание его на постоянном уровне, но в невысоких концентрациях. Минимальная температура почвы для нормального поглощения растениями фосфора составляет 15°С. Фосфор из древесной золы более доступен овощам, чем из суперфосфата.

Больше всего накапливают фосфора в продукции пастернак, петрушка, сельдерей, укроп, хрен, чеснок, шпинат, щавель.

Э. Феофилов , заслуженный агроном России