4.3. Кальций и фосфаты в почвах и растениях
Основные запасы минерального фосфора, принимающего участив в питании растений, в черноземных почвах представлены преимущественно соединениями, связанными с кальцием (вторая группа по Чирикову). Роль кальция в снабжении растений фосфором по данным различных исследователей весьма противоречива. Большинство исследователей (Чириков, 1919; Рыдкий, 1938; Чириков Малюгин, 1944; Hebert, 1951; Чурилина, 1967) отмечают, что кальций связывает фосфаты почвы и затрудняет использование их растениями. Другие авторы (Клечковский, Жердецкая, 1951; Hang, Chu, 1964) указывают на отсутствие специфической роли кальция в сорбции фосфат-ионов. При этом авторы считают, что основная масса фосфора закрепляется в почве в виде фосфатов железа и алюминия или же удерживается на поверхности коллоидных частиц почвы. Данные Schachtschabel (1967) также показывают, что в тяжелосуглинистых почвах с высокой насыщенностью почвенно-поглощающего комплекса кальцием повышается степень обеспеченности почвы подвижными фосфатами.
Задачей наших исследований было изучение сезонной динамики фосфатов почвы в зависимости от динамики активности кальция и водорода в целях характеристики режима фосфорного питания растений.
Учитывая, что физико-химическое равновесие в почвах, а также интенсивность и масштабы различных превращений в почвах согласно закону действующих масс определяются не общими концентрациями ионов, а их активностями, для характеристики почвенных растворов особую актуальность приобретает активность соответствующих ионов. В отношении подвижности почвенных фосфатов активность ионов кальция и водорода в почвенных растворах представляет наибольший интерес.
Для изучения динамики фосфатов почвы и режима фосфорного питания растений были поставлены полевые опыты на мощных слабовыщелоченных тяжелосуглинистых черноземах Курской опытной станции. Был выбран участок площадью 144 м 2 , на котором до 1963 г. удобрения вносили эпизодически. С 1963 г. этот участок используется под монокультурой озимой пшеницы без применения удобрений. Исследования на этом участке проводили в 1968-1969 гг. Отбор почвенных образцов производили с помощью бура из каждого 10-сантиметрового слоя почвы до глубины 1 м в шестикратной повторности. Образцы почвы отбирали весной (в апреле), летом (в конце июля — начале августа) и осенью (в конце октября или начале ноября). Кроме того, в указанные сроки определяли влажность почвы и измеряли ее температуру.
В образцах почвы определяли активность ионов кальция (рСа) и активность водорода (рН) по методикам, разработанным Украинским научно-исследовательским институтом почвоведения и агрохимии (Крупский, Александрова, Губарева,1969). Содержание в почве подвижного фосфора определяли по методу Чирикова. В растениях общий азот, фосфор и калий определяли из одной навески по методике Гинзбург и Щегловой, кальций — весовым оксалатным методом.
Влажность почвы устанавливали весовым методом в трехкратной повторности. Температуру почвы измеряли на глубине 25, 50, 75 и 100 см. В летний период температуру почвы верхнего слоя 0-25 см измеряли набором термометров Саввинова.
Определение влажности почвы в указанные сроки показало, что она была существенно выше в весенне-летний и осенний период и значительно ниже — в конце июля или начале августа. Наименьшее количество влаги в почве содержалось в летний период.
Температура почвы в летний период была значительно выше осенних и весенних ее значений. Характерно также, что весной температура в метровом слое почвы постепенно уменьшается книзу, а осенью, наоборот, возрастает.
Сезонные изменения гидротермического режима мощного чернозема являются одним из факторов, определяющих активность ионов почвенного раствора. Следует заметить, что активность ионов почвенного раствора в существенной мере зависит от состава и свойств самой почвы, а также от содержания в ней углекислоты.
Результаты измерения активностей ионов кальция и водорода в течение двух лет обобщены и представлены на рис. 1 и 2 в сезонной динамике. Величина известкового потенциала (рН-0,5 рСа) в динамике представлена на рис. 3. Известковый потенциал выражает наиболее общее состояние активностей ионов кальция и водорода в почвах и является также фактором, характеризующим растворимость фосфатов почвы (Синягина, 1966).
Приведенные данные показывают, что активность водорода, кальция и величина известкового потенциала изменяются по сезонам. Значительным сезонным изменениям в мощных черноземах подвергается и содержание почвенных фосфатов (рис. 11). Подвижность почвенных фосфатов существенно возрастает весной, а к лету и осени количество подвижного фосфата в мощных черноземах снижается. Аналогичная закономерность в динамике подвижного фосфора для этих же черноземных почв отмечена Г.А. Поршневым, А.И. Лесогоровой и Е.Т. Музычкиным (1968).
В мощных черноземах наблюдается уменьшение подвижности фосфатов с весны к лету и осени. Возрастание подвижного фосфора происходит в зимне-ранневесенний период и достигает своего максимума весной, т.е. тогда, когда мы имеем в мощных черноземах самую высокую активность ионов кальция и водорода. К лету и осени активность кальция и водорода, а также подвижность почвенных фосфатов существенно снижаются, Сравнивая характер сезонных изменений величины известкового потенциала в метровом слое мощных черноземов с сезонными изменениями степени подвижности почвенных фосфатов, важно отметить, что возрастание величины известкового потенциала к лету и осени сопровождается снижением подвижности почвенных фосфатов. Отсюда следует, что в мощных черноземах возрастание активности ионов кальция и водорода и, следовательно, уменьшение величины известкового потенциала сопровождается возрастанием степени подвижности почвенных фосфатов.
Среди многочисленных причин, влияющих на подвижность почвенных фосфатов, большое влияние оказывает реакция среды. А.Т. Кирсанов (1933), Н.С. Авдонин (1936), К.В. Веригина (1948), И.И. Кобзева (1968) и др. исследователи отмечают, что подкисление почвенного раствора приводит не только к возрастанию подвижности фосфатов почвы, но и к увеличению использования их растениями. Поэтому весной, когда температура почвы достаточно низкая, а ее влажность поддерживается еще на высоком уровне, в результате подкисления почвенного раствора в мощных черноземах наблюдается возрастание содержания подвижных фосфатов при одновременном увеличении активности ионов кальция.
Объяснение подобным изменениям мы видим, согласно Н.С. Авдонину (1936), в том, что ионы кальция в почвенном растворе обычно снижают растворимость фосфатов, способствуют переводу растворимых соединений фосфатов в менее растворимые. При подкислении же растворимость фосфатов кальция увеличивается и приводит к одновременному возрастанию в почве ионов кальция и анионов фосфорной кислоты.
Объясняя сезонную и годовую динамику активности ионов кальция и водорода, а также подвижность фосфатов почвы, важно учитывать урожайность сельскохозяйственных растений. Погодные условия 1969 года, по сравнению с 1968 и 1970 годами, были не только благоприятными для роста и развития растений, но и для повышения активности ионов кальция и водорода, а также подвижности почвенных фосфатов. Однако в благоприятных погодных условиях 1969 года кажущаяся картина существенного изменения в динамике указанных величин сглаживается за счет усиленного потребления фосфора и кальция растениями.
Рис. 11. Динамика водорода, кальция, известкового потенциала
и подвижных фосфатов под озимой пшеницей
Так, общая урожайность надземной массы в Стрелецкой степи в 1968 году составляла 58,9 ц/га, а в 1969 году — 69,9 ц/га. Потребление же кальция растениями в 1968 году составило 37,5 кг/га СаО, а в 1969 году — 45,9 кг/га. На участке Курской опытной станции в 1968 году потребление кальция растениями составило 2,3 кг/га, а в 1969 году — 5,9 кг/га, или в 2,6 раза больше, чем в предшествующем году (табл. 14). В отно- шении потребления фосфора растениями следует отметить, что в 1969 году оно было в 5 раз выше по сравнению с 1968 годом. Поэтому правильно объяснить сезонную и годовую динамику элементов возможно лишь с учетом потребления их растениями.
Таблица 14. Потребление растениями азота, фосфора, кальция и калия
Анализируемые части растений
Источник
Роль кальция в жизни растений
Линейка органо-минеральных и биостимулирующих удобрений ФИТОФЕРТ ЭНЕРДЖИ помогает выращивать профессионалам и любителям качественные плоды,
овощи и декоративные культуры, используя комплексные продукты
по доступным ценам, как в открытом,
так и в защищенном грунте.
Подпишитесь на наши новости и статьи
Для нормального роста и развития растениям необходимо сбалансированное питание, которое обеспечивается за счет макро и микро элементов. Недостаток того или иного элемента приводит к возникновению физиологических расстройств и к поражению растений неинфекционными заболеваниями или даже к гибели.
Одним из важных элементов, на который следует обратить внимание в самом начале сезона, является Кальций. Влияние кальция на качество и объем урожая чаще всего ассоциируется с нарушениями в период созревания и хранения плодов. Между тем, роль кальция в питании растений значительно шире, и чаще всего недооценивается. Как правило, внесение этого удобрения происходит только в ситуации острого дефицита, когда уже есть снижение продуктивности растений и качества плодов. Это недопустимая практика, так как его роль в «управлении” различными процессами у растений гораздо шире.
Кальций участвует во многих метаболических процессах, происходящих внутри растения. Он необходим для формирования хорошей структуры клеточных стенок и их деления. Он влияет на обмен углеводов и белковых веществ. Потребность в кальции проявляется в самые ранние сроки роста, он необходим для построения растения. Отсутствие кальция подавляет переработку и усвоение запасных питательных веществ (крахмала, белков), которые используются проростками, молодыми листьями и растущими побегами. Кальций входит в состав клеточных стенок. Примерно 90% кальция в растении находится именно в клеточных стенках, где служит связующим фактором. Высокий уровень содержания кальция снижает восприимчивость растений к болезням.
Кальций регулирует водный баланс, связывает кислоты почвы, обеспечивает нормальные условия для развития корневой системы растений, улучшает растворимость многих соединений в почве. Он способствует поглощению растениями важных элементов питания, влияет на доступность растениям ряда макро- и микроэлементов. При увеличении количества кальция в почве возрастает поступление в растение ионов аммония, молибдена, но снижается подвижность марганца, цинка, бора. Недостаток катионов кальция в почве приводит к повышению кислотности почвенного раствора (если только почва не засолена и не содержит избыток натрия).
Повышенная кислотность почвы ухудшает рост корней и их проницаемость. Это приводит к ухудшению использования растениями питательных веществ почвы и удобрений, снижению их устойчивости, выносливости и конкурентной способности ко всему комплексу вредных организмов, особенно почвенных. Кислая реакция почвенного раствора ухудшает углеводный и белковый обмен в растениях, ослабляя синтез белка. Количество небелковых форм азота возрастает. Обмен веществ сдвигается в благоприятную сторону для фитопатогенов грибной природы. Болезни, вызываемыми грибными паразитами, обычно, более распространены на кислых почвах, чем на нейтральных.
Недостаток кальция в почве приводит к деформации клеток растений, слабому формированию покровных тканей, обильному развитию межклетников, которые слабо заполняются лигнином. При недостатке кальция замедляется рост корней, они ослизняются и загнивают. Разложившиеся корни привлекают почвенных фитопатогенов и сапрофитов, являясь благоприятным субстратом для них.
Известкование кислых почв приводит к существенному оздоровлению почвы от возбудителей фузариозных и пенициллезных гнилей, парши клубнелуковичных культур. Кальций улучшает механический состав почвы и, таким образом, улучшает ее воздухо- и водопроницаемость; способствуют образованию структуры (агрегатов) почвы.
Кальций поступает в растения в течение всего периода активного роста. При наличии в растворе нитратного азота проникновение его в растения усиливается, а в присутствии аммиачного азота — снижается. Мешают поступлению кальция ионы водорода и другие катионы при высокой концентрации их в почвенном растворе. Постепенно из почвы кальций переходит в растения, а почва обедняется. Кальций обладает довольно низкой подвижностью в почве и в растительных тканях, где он мобилизуется почти исключительно потоком транспирации. Кальций поглощается кончиками корней, а после попадания в растение движется в нем к частям, наиболее активно участвующим в испарении, а именно к зрелым листьям.
Источник