Булыгин С.Ю., Демишев Л.Ф., Доронин В.А., и др. Микроэлементы в сельском хозяйстве

Подождите немного. Документ загружается.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



ганического вещества. Недостаток марганца у растений проявляется в появлении

на листьях мелких хлоротичных пятен, располагающихся между жилками, кото-

рые остаются зелеными. При марганцевом голодании отмечается также слабое

развитие корневой системы растений. Наиболее чувствительными культурами к

недостатку марганца являются свекла сахарная, кормовая и столовая, овес, карто-

фель, яблоня, черешня и малина. У плодовых культур наряду с хлорозным забо-

леванием листьев отмечается слабая облиственность деревьев, более раннее, чем

обычно опадание листьев, а при сильном марганцевом голодании – засыхание

и отмирание верхушек веток. При недостатке марганца в первую очередь стра-

дают молодые, растущие органы. Поступление марганца в растения снижается

при низкой температуре и высокой влажности почвы, что чаще всего наблюдается

ранней весной, и от этого в значительной степени страдают озимые. [14, 15].

Молибден. Физиологическая роль молибдена связана с фиксацией атмос-

ферного азота, редукцией нитратного азота в растениях, с его участием в окисли-

тельно-восстановительных процессах, углеводном обмене, в синтезе хлорофилла

и витаминов [16, 17].

В настоящее время молибден по своему практическому значению выдви-

нут на одно из первых мест среди других микроэлементов, так как этот элемент

оказался весьма важным фактором в решении двух кардинальных проблем сов-

ременного сельского хозяйства – обеспечения растений азотом, а сельскохозяйс-

твенных животных белком. Под влиянием молибдена в растениях увеличивается

содержание хлорофилла, углеводов, каротина и аскорбиновой кислоты, повыша-

ется содержание белковых веществ.

При недостатке молибдена в тканях растений накапливается большое коли-

чество нитратов и нарушается нормальный обмен веществ у растений. Симпто-

мам молибденовой недостаточности предшествует в первую очередь изменение в

азотном обмене у растений. При недостатке молибдена тормозится процесс био-

логической редукции нитратов, замедляется синтез аминов, аминокислот и бел-

ков. Все это приводит не только к снижению урожая, но и к резкому ухудшению

его качества. Недостаток молибдена в растениях проявляется в светло-зелёной

окраске листьев, при этом сами листья становятся узкими, края их закручиваются

вовнутрь и постепенно отмирают, появляется крапчатость, жилки листа остаются

светло-зелёными [11].

Результаты опытов по изучению молибденовых удобрений показали, что

при их применении повышается урожай сельскохозяйственных культур и его ка-

чество, но особенно важна их роль в интенсификации симбиотической азотфикса-

ции бобовых культур и улучшении азотного питания последующих культур [17].

Цинк. Агрохимическими исследованиями установлена необходимость

цинка для большого количества видов высших растений. Его физиологическая

роль в растениях многосторонняя. Цинк играет важную роль в окислительно-вос-

становительных процессах, протекающих в растительном организме. Он являет-

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



ся составляющей частью ферментов и непосредственно участвует в образовании

хлорофилла, способствует синтезу витаминов [18,19].

Многие исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при

недостатке цинка уменьшается. Под влиянием цинка повышается синтез саха-

розы, крахмала, общее содержание углеводов и белковых веществ. Применение

цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого

вещества. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость

растений [18].

Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и кар-

бонатных почвах, мало доступного цинка на торфяниках [11]. Недостаток цинка

сильнее сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных ор-

ганов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных

плодовых культур (яблоня, черешня, японская слива, орех, пекан, абрикос, лимон,

виноград). Особенно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры.

При цинковой недостаточности у растений появляются хлоротичные пятна

на листьях, которые становятся бледно-зелеными, а у некоторых растений почти

белыми. У яблони, груши и ореха при недостатке цинка развивается так называе-

мая розеточная болезнь, выражающаяся в образовании на концах ветвей мелких

листьев, которые располагаются в форме розетки [21,22]. При цинковом голода-

нии плодовых почек закладывается мало. Урожайность семечковых резко падает.

Черешня еще более чувствительна к недостатку цинка, чем яблоня и груша. Из

полевых культур цинковая недостаточность чаще всего проявляется на кукурузе в

виде образования белого ростка или побеления верхушки. Показателем цинкового

голодания у бобовых (фасоль, соя) является наличие хлороза на листьях, а иногда

и асимметричное развитие листовой пластинки. Недостаток цинка для растений

чаще всего наблюдается на песчаных и супесчаных почвах с низким его содержа-

нием, а также на карбонатных и старопахотных почвах.

Применение цинковых удобрений повышает урожай всех полевых, овощных

и плодовых культур. При этом отмечается снижение пораженности растений грибко-

выми заболеваниями, повышается сахаристость плодовых и ягодных культур [23].

Кобальт. Кобальт принимает активное участие в реакциях окисления и

восстановления, оказывает положительное влияние на дыхание и энергетический

обмен, а также биосинтез белка нуклеиновых кислот. Благодаря своему положи-

тельному влиянию на обмен веществ, синтез белков, усвоение углеводов и т.п. он

является мощным стимулятором роста.

Положительное действие кобальта на сельскохозяйственные растения про-

является в усилении азотфиксации бобовых, повышении содержания хлорофил-

ла в листьях и снижении темпов его распада в темноте, повышении содержания

витамина В12 в клубеньках [24].

Этот микроэлемент влияет на накопление сахаров и жиров в растениях,

благоприятно действует на процесс синтеза хлорофилла в листьях растений,

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



уменьшает его распад в темноте, увеличивает интенсивность дыхания, содержа-

ние аскорбиновой кислоты в растениях. В результате внекорневых подкормок ко-

бальтом в листьях растений повышается общее содержание нуклеиновых кислот.

Доказано положительное действие кобальта на томаты, горох, гречиху, ячмень,

овес и другие культуры. [24, 25].

Применение кобальта в виде удобрений под полевые культуры повышает

урожай сахарной свеклы, зерновых культур и льна. Ячмень под влиянием этого

элемента быстрее созревает, а в семенах льна отмечено накопление большего ко-

личества жира. При удобрении винограда кобальтом перед цветением повышает-

ся урожай его ягод, их сахаристость и снижается кислотность.

Железо. По мнению ученых [26], из всех содержащихся в растениях мик-

роэлементов железу принадлежит, несомненно, ведущая роль. Это подтверждает-

ся более высоким уровнем его содержания в растениях по сравнению с другими

элементами. В частности, его среднее содержание в процентах на сырое вещество

составляет 0,02, марганца– 1•10

-3

, цинка–3•10

-4

, меди – -2•10

, бора – 1•10

-4

, кобаль-

та – 2•10

-5

[11, 13, 19].

Железо в составе органических соединений необходимо для окислительно-

восстановительных процессов, происходящих при дыхании и фотосинтезе. Это

объясняется очень высокой степенью каталитических свойств этих соединений.

Неорганические соединения железа также способны катализировать многие био-

химические реакции, а в соединении с органическими веществами каталитичес-

кие свойства железа возрастают во много раз.

Каталитическое действие железа связано с его способностью менять степень

окисления. Атом железа окисляется и восстанавливается сравнительно легко, по-

этому соединения железа являются переносчиками электронов в биохимических

процессах. Процессы эти осуществляются ферментами, содержащими железо.

Железу также принадлежит особая функция – непременное участие в биосинтезе

хлорофилла. Поэтому любая причина, ограничивающая доступность железа для

растений, приводит к тяжелым заболеваниям, в частности к хлорозу.

При недостатке железа листья растений становятся светло-желтыми, а при

голодании – совсем белыми (хлоротичными). Чаще всего хлороз, как заболева-

ние, характерен для молодых листьев. При остром недостатке железа наступает

гибель растений. У деревьев и кустарников зеленая окраска верхушечных листьев

исчезает полностью, они становятся почти белыми и постепенно усыхают. Недо-

статок железа для растений чаще всего отмечается на карбонатных, а также на

плохо дренированных почвах.

Приведенный обзор физиологической роли микроэлементов для высших

растений свидетельствует о том, что недостаток почти каждого из них ведет к

проявлению, в той или иной степени, хлороза.

В большинстве случаев микроэлементы в растении не реутилизируются, то есть

не передвигаются из старых листьев в молодые при недостатке какого-либо из них.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Установлено, что на засоленных почвах применение микроэлементов уси-

ливает поглощение растениями питательных веществ из почвы, снижает погло-

щение хлора, при этом повышается накопление сахаров и аскорбиновой кислоты,

наблюдается некоторое увеличение содержания хлорофилла и повышается про-

дуктивность фотосинтеза [19].

Кроме этого, необходимо отметить и фунгицидные свойства отдельных

микроэлементов (при обработке семян и при внесении их по вегетирующим рас-

тениям), выражающиеся в подавлении грибковых и бактериальных заболеваний.

В этой связи следует привести в качестве примера использование солей меди,

цинка и марганца для борьбы с болезнями плодовых и овощных культур.

2. СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

В ПОЧВАХ УКРАИНЫ

По данным геохимического обследования почв различными исследователя-

ми [30, 31] главным источником микроэлементов для почвы являются почвообра-

зующие породы.

При этом наблюдается прямая зависимость между содержанием микроэле-

ментов в материнских породах и сформировавшихся на них почвах.

Почвообразующие породы разного гранулометрического состава содержат

заметно различающиеся количества микроэлементов: небольшое – песчаные и су-

песчаные; более высокое – суглинистые и глинистые (табл.2). Основная причина

этого – несхожесть минералогического состава почвообразующих пород (кварц

в песчаных и глинистые минералы в суглинках и глинах). Таким образом, содер-

жание большинства микроэлементов в почвообразующих породах увеличивается

при утяжелении их гранулометрического состава.

Таблица 2. Валовое содержание микроэлементов в основных почвооб-

разующих породах Украины.

Почвообразующие породы

Содержание микроэлементов,

мг/кг

Zn Mn Cu Co Mo

Флювиогляциальные и древне-

аллювиальные отложения

42 152 10,4 8,8 3

Лессы 58,5 550 13,8 15,5 3,8

Лессовидные суглинки 51,5 251 12,7 18,5 4,7

Глины 45 449 19,2 18,0 5,7

Песчано-глинистые сланцы 48 1266 15 18 7,1

Элювий флиша 65 2043 26 12 4,0

Аллювиально-делювиальные

отложения

96 822 38,5 16 1,8

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



С литологическими особенностями четвертичных отложений связаны и

провинциальные особенности распространения микроэлементов (табл. 3).

Таблица 3. Валовое содержание микроэлементов в почвах основных

провинций Украины, мг/кг почвы.

Микро-

элементы

Провинции

Полесье Лесостепь Степь Донбасс Крым

Карпаты

(предгорье)

395

2,4

770

3,5

670

3,8

534

5,8

846

1,8

676

1,5

Наиболее низкое содержание микроэлементов наблюдается в почвах По-

лесья, это в основном дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического

состава. Общей закономерностью в распределении микроэлементов в почвенном

покрове Полесья является повышение их содержания от почв северо-западных к

почвам юго-восточных районов. Однако, это явление носит локальный характер.

А в целом, в зоне Полесья микроэлементы обладают высокой миграционной спо-

собностью, интенсивно перемещаясь как в вертикальном, так и в горизонтальном

направлениях.

В Лесостепи, Степи и Донбассе в связи с преобладанием почв с более высо-

ким содержанием гумуса и утяжелением гранулометрического состава значитель-

но повышается и содержание микроэлементов. Однако, и здесь на орошаемых

почвах отмечается миграция подвижных форм микроэлементов до геохимичес-

ких барьеров (лессы, карбонатные горизонты).

Из приведенного следует, что в миграции и распределении каждого мик-

роэлемента в почвенном покрове Украины имеются свои специфические особен-

ности, связанные с почвенно-климатическими условиями отдельных регионов и с

физико-химическими свойствами самих элементов.

Микроэлементы в почвах находятся в различных формах. Их доступность

для растения зависит от целого ряда факторов, представленных в таблице 4 [30].

В частности, растворимость цинка в почве повышается с увеличением содержа-

ния органического вещества и кислотности. Факторами снижения подвижности

будут служить наличие в почве растворимых фосфатов, карбонатов кальция и ще-

лочная реакция среды.

Медь поглощается как минеральными, так и органическими коллоидами

почвы. Так же, как и цинк, она более подвижна при низких значениях рН почвы,

но при рН 5,5 выпадает в осадок в виде гидроокиси. Известкование почвы и вы-

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Таблица 4. Влияние различных факторов на подвижность микроэле-

ментов и их доступность растениям

Микро-

элемент

Формы микроэлементов

в почвах

Факторы, увели-

чивающие

подвижность

микроэлементов

и их доступность

растен.

Факторы,

уменьшаю-

щие подвижность

микроэлементов

и их до�тупность�тупностьтупность

растениям.

Цинк

В кристаллической ре-

шетке первичных и вто-

ричных минералов, пог-

лощенный минеральными

и органическими вещест-

вами, в органическом ве-

ществе, в форме хелатов,

в виде водо-растворимых

солей

Увеличение

концентрации

, увеличение

содержания

органического

вещества

Внесение извести,

увеличение кон-

центрации ОН

РО

Медь

В кристаллической ре-

шетке первичных и вто-

ричных минералов, пог-

лощенная минеральными

и органическими коллои-

дами, в органическом ве-

ществе, в форме хелатов,

в виде трудно- и легкораст-

воримых солей

Увеличение

концентрации Н

Внесение извести,

увеличение концен-

трации ОН

,РО

закрепление органи-

ческим веществом,

образование сернис-

тых соединений, сни-

жение окислительно-

восстановительного

процесса

Кобальт

В кристаллической ре-

шетке первичных и вто-

ричных минералов, пог-

лощенный минеральными

коллоидами почв, в форме

труднорастворимых ком-

плексов Со

с органичес-

ким веществом.

Увеличение

концентрации

, снижение

окислительно-

восстанови-

тельного

потенциала

Внесение извести,

увеличение концен-

трации ОН

, РО

образование Со

органическим ве-

ществом

Молиб-

ден

В кристаллической

решетке почвенных ми-

нералов, поглощенный

полуторными окислами и

глинистыми минералами,

в органическом веществе,

в растительных остатках

и микробных клетках

Увеличение

концентрации

ОН

, РО

известкование,

внесение

фосфатов

Увеличение концент-

рации Н

, появление

в почве обменного

алюминия

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



сокий уровень содержания фосфатов снижают подвижность меди в почве в связи

с плохой растворимостью карбонатов и фосфатов меди.

В связи с тем, что кобальт может менять валентность, его растворимость в

почве зависит от окислительно-восстановительных условий. Растворимость ко-

бальта падает с повышением рН почвы. Уже при рН 6,8 начинают выпадать в

осадок гидраты кобальта.

Молибден, в отличие от вышеперечисленных элементов, менее подвижен

в кислых почвах, где он связывается обменным алюминием. Факторами, повы-

шающими его подвижность, являются известкование и внесение в почву фос-

форных удобрений. Это связано с уменьшением в почве подвижного алюминия и

образованием легкодоступных для растений комплексных фосфат-молибденовых

анионов.

Исследованиями установлено, что изучения только валового содержания

микроэлементов в почве недостаточно для определения обеспеченности растений

тем или иным элементом. Валовое содержание микроэлементов отражает их по-

тенциальные запасы, а более объективным показателем обеспеченности растений

является содержание их подвижных форм, зависящее от ряда вышеприведенных

факторов. Обеспеченность почв Украины подвижными формами Zn, Cu, Mn, Mo,

Co, B приведена на рисунках 1-6.

Приведенные данные по содержанию подвижных форм микроэлементов

характеризуют почвенный покров Украины в целом. На картосхемах выделены

почвы с различным уровнем содержания того или иного элемента, однако, необ-

ходимо отметить, что даже в пределах одного типа почвы колебания в их содер-

жании могут быть значительными.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Выявлено, что из 32 млн. га пахотных земель Украины 18 млн.

га имеют низкий уровень содержания подвижной формы цинка

(рис.1) – это черноземы типично глубокие мало-гумусные, черно-

земы глубокие средне-гумусные, черноземы обычные, черноземы

южные, каштановые и темно-каштановые, торфяно-болотные и

некоторые другие почвы. Они содержат в среднем около 0,20 мг/

кг почвы подвижного цинка, а это недостаточно для выращивания

многих сельскохозяйственных культур.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Площадь почв с низким уровнем содержимого подвижных

форм меди (< 1,5 – 2,0 мг/ кг) достигает 2,5 млн. га. Сюда входят

торфяно-болотные, дерново-подзолистые песчаные и глинисто-

песчаные почвы, черноземы и дерново-карбонатные на элювии

карбонатных пород (рис.2)

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

0

Содержание подвижной формы кобальта меньше 1,5 мг/ кг

почвы считается низким и недостаточным для сельскохозяйствен-

ных культур (рис.3). Количество почв, которые имеют низкое со-

держание подвижных форм кобальта, достигает 8 млн. га пахот-

ных земель. Сюда входят все почвы Полесья, подзолистые почвы

Лесостепи, а также черноземы, выщелоченные и легкосуглинис-

тые, буроземно-подзолистые и горно-луговые почвы Карпат.