Введення
Живлення рослин - це обмін речовин між рослиною і середовищем. Рослина будує свій організм з певних хімічних елементів, що знаходяться в навколишньому середовищі. Воно складається з сухої речовини і містить значну кількість води. До складу сухої речовини рослин входять органічні речовини (білки, цукру, жири, клітковина, крохмаль, пектинові речовини) і мінеральні солі. Якість сільськогосподарської продукції якраз і визначається вмістом в ній необхідних органічних і мінеральних сполук.
Основна кількість азоту, води та зольних елементів надходить у рослину через кореневу систему. На бідних грунтах і посушливих районах рослини в пошуках їжі і води утворюють відносно велику масу коренів. Застосування добрив дещо зменшує співвідношення між кореневою системою і надземної масою рослини, але збільшує абсолютну величину цього показника.
Добриво - основний фактор підвищення врожаїв. Мінеральне живлення - один з основних регульованих факторів, який використовують для цілеспрямованого управління ростом і розвитком рослин з метою отримати високий урожай гарної якості. Недолік навіть одного елемента живлення істотно стримує зростання врожайності. Одночасне застосування різних добрив підвищує їх ефективність. Тому необхідно строго контролювати вміст елементів живлення в грунті та споживання їх рослинами.
Віддача від добрив залежить від природної родючості грунту. Так в нечорноземній зоні з високою забезпеченістю вологою і низьким природною родючістю грунту за рахунок добрив отримують 70 - 80% приросту врожаю.
Таким чином, внесення добрив вигідно з економічної точки зору. З кожним роком кількість внесених добрив збільшується. Так в 2007 році було внесено 208, 49 тис.т добрив (у перерахунку на 100% поживних речовин), а вже в 2008 році внесено 221, 15 тис.т..
Із загальної кількості мінеральних добрив внесено: азотних - 137,96 тис.тонн (107,8% до 2007р.), Фосфорних - 62,79 (97,1%), калійних - 20,39 тис.тонн (128,9% ).
Однак надмірне внесення добрив може негативно впливати, тому що поряд з основними елементами живлення у добривах присутні різні домішки у вигляді солей важких металів, органічних сполук, радіоактивних ізотопів. До того ж, внесення добрив порушує річний ритм зміни кислотності грунту і кількості доступних рослинам речовин.
Адже в природі мінеральні речовини практично не зустрічаються в чистому вигляді, а потрапляють у грунт у складі складних з'єднань. Не можна захоплюватися годуванням рослин і перенасичувати грунт яким-небудь одним елементом, тому що існують елементи-антагоністи, такі, як азот - калій, азот - бор, фосфор - цинк і т. д. Це означає, що, наприклад, при надлишку азоту в грунті не може або навіть взагалі припиняється надходження в рослину таких важливих елементів, як калій, магній, кальцій, бор.
Рослини мають здатність поглинати з насиченого добривами грунту значно більше сполук азоту, ніж необхідно для їхнього розвитку. У результаті тільки частина нітратів синтезується у рослинні білки, а інші потрапляють в організм людини в чистому вигляді через плоди, коріння і листя овочів. Далі одні нітрати швидко виводяться з тіла, а інші утворюють різні хімічні сполуки. Якісь з цих сполук нешкідливі і навіть корисні для організму, але інші перетворюють солі знову в азотну кислоту, і саме це наноситься нітратами шкода для здоров'я. У результаті порушується обмін речовин, дестабілізується нервова система, слабшають захисні функції організму. Отже шкода нітратів для здоров `я людини є незаперечною.
Внесення в грунт добрив змінює і умови існування грунтових мікроорганізмів, які також потребують мінеральних елементах. При сприятливих кліматичних умовах чисельність мікроорганізмів і їх активність після добрива грунту значно зростає. Посилення розмноження мікроорганізмів у удобрених грунтах позначається на активізації процесів, які протікають у грунті.
У даній дипломній роботі ми вивчаємо вплив внесення мінеральних добрив на мікрофлору грунту і на ріст рослин, на прикладі топінамбура.
Проаналізувавши деякий кількість наукової літератури, ми прийшли до висновку, що недостатньо уваги приділяється вивченню впливу внесення добрив на мікрофлору грунту і що багато джерел практично не мають доказової бази.
Метою роботи є вивчення впливу мінеральних добрив на ріст топінамбура в шестіпольном обороті і на склад грунтової мікрофлори.
Для досягнення даної мети поставлені наступні завдання:
1. Вивчити вплив мінеральних добрив азоту, фосфору, калію в різних поєднаннях на зростання і врожай топінамбура при беззмінному культивуванні.
2. Визначити наявність умовно-патогенних організмів у грунті.
3. Дослідити кількісний і якісний склад мікрофлори грунту під посадкою топінамбура
4. Дослідити фітотоксичність та інтенсивність дихання грунту.
Глава 1. Сучасний стан дослідженості проблеми (огляд літератури)
1.1 Топінамбур
Багаторічна клубненосное рослина сімейства айстрових відомо хліборобам вже не одну тисячу років. Його батьківщиною є Північна Америка. До Європи ця овочева культура була завезена в 17 столітті, спочатку до Франції, одночасно з бразильськими індіанцями племені Тупінамбус. Звідси і назва овочу - топінамбур. До Росії ж топінамбур потрапив у 18 столітті. Спочатку цією культурою (інша її назва - земляна груша) займалися тільки ентузіасти.
Пізніше топінамбур став оброблятися більш широко, але, на жаль, до цих пір він не має тієї популярністю, яку заслуговує, завдяки своїм чудовим властивостям.
Надземна частина цієї багаторічної овоча нагадує соняшник, близьким родичем якого і є топінамбур. Стебло рослини високий (2-3 м), жесткоопушенний, густообліственние, нагорі - розгалужений. Листя - яйцеподібні, з зубчастими краями. Суцвіття - кошики, як у соняшнику, тільки значно дрібніші. Коренева система сильно розвинена, глибоко йде в грунт, що обумовлює посухостійкість рослини. На підземних стеблах (столонах), розташованих в орному шарі грунту, формуються бульби з опуклими бруньками (очками). Бульби можуть бути різної форми, різного забарвлення (білі, жовті, лілово-фіолетові, рожево-червоні). Вони розрізняються і за величиною (від 10 грамів до 150 і більше грамів).
Топінамбур південна рослина. Володіє виключно високою холодостійкістю і морозостійкістю. Високі температури рослина переносить добре. До інтенсивності освітлення рослини не дуже вимогливі. Однак при надмірному загущенні значно знижується врожай, як зеленої маси, так і бульб. Маючи потужну, проникаючої глибоко в грунт кореневою системою рослини добре переносять тимчасові посухи. Топінамбур успішно росте на всіх типах грунту, за винятком солонців і солончаків. Найкращим для нього є легкі за механічним складом суглинисті й супіщані грунти з глибоким і окультурених орним шаром і хорошим зволоженням.
Вчені, які досліджували склад і харчову цінність топінамбура, були вражені різноманітністю вітамінів і мікроелементів, що містяться в її бульбах. Встановлено, що в них вітамінів С і В1 в 2 рази більше, ніж у картоплі. У них багато калію, цинку, заліза (за змістом заліза земляна груша істотно перевершує картопля, буряк, морква), а це залоза -10,1; марганцю - 44,0, кальцію - 78,8; магнію - 31,7; калію -1382,5; натрію - 17,2 (мг% на суху речовину). Крім того, топінамбур містить білки, цукру, амінокислоти, а також вуглеводи, основним з яких є інулін. Інулін - речовина, яка в організмі людини розщеплюється до фруктози, настільки необхідної людям, що страждають на цукровий діабет. При систематичному вживанні топінамбура, кажуть знавці, поряд зі зниженням рівня цукру в крові спостерігається також поліпшення зору. Для здорових людей, у тому числі і родичів і дітей хворих на діабет, топінамбур - постачальник фруктози - відмінний засіб профілактики діабету, оскільки споживання фруктози замість сахарози знижує ймовірність захворювання на цю важку недугу.
Крім того, встановлено, що земляна груша дуже корисна при лікуванні подагри, сечокам'яної хвороби, шлунково-кишкових розладів, недокрів'я. Багатий склад біологічно активних речовин топінамбура робить ця рослина дуже перспективним у кормовиробництві, в дієтичному харчуванні і харчовій промисловості і як вихідну сировину для створення високоефективних лікарських засобів.
Істотна відмінність топінамбура від інших овочів проявляється у високому вмісті в її бульбах білка (до 3,2% на суху речовину), представленого 8 амінокислотами, в тому числі незамінними, які синтезуються лише рослинами і не синтезуються в організмі людини: аргінін, валін, гістидин , ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, валін, гістидин, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін.
У сухій речовині стебел з листям більше 4% приходиться на триптофан і лейцин. В 1 кг зеленої маси міститься 60-130 мг каротину. Серед зольних елементів значну питому вагу займають кальцій, магній, залізо. На 1 кг зеленої маси припадати 5,9 г кальцію та 3,4 магнію.
Кількість органічних кислот у процесі онтогенезу рослин може становити від 8 до 12% сухої ваги листя. Органічні кислоти представлені в листі топінамбура не тільки ди-і трикарбонових кислот циклу Кребса, але і поліоксікіслотамі, які є кислотами первинного окислення Сахаров. Серед ді-і трикарбонових кислот у паростках і листі топінамбура міститися яблучна, фумарова кислоти, а також у значно менших кількостях лимонна і янтарна кислоти.
Що стосується екологічних аспектів застосування топінамбура, то він є цінним рослиною. У лімнологічних інституті СВ АН Росії можливість створення екологічно замкнених виробництв на промислових підприємствах. Було поставлено завдання підібрати таку сільгосп культуру в даної екологічної ланцюга, яка могла б, зокрема, проростати на техногенно порушених територіях. Серед безлічі апробованих культур топінамбур виявився найбільш прийнятним.
У перших експериментах вивчали впливу внесення в грунт значних доз сухої золи (відходи теплоенергетики). І якщо інші рослини страждали від фітотоксичності, то топінамбур виявився найбільш стійким.
Подальші дослідження по створенню екологічно замкнутих виробництв показали, що можна, отримувати агротехекологічние багатокомпонентні компости на основі відходів підприємств.
Ще К.А. Тімірязєв відносив топінамбур до однієї з найбільш інтенсивних польових культур, здатних поглинати з повітря вуглець і виділять кисень. А це шлях до створення ефективних зелених поясів навколо промислових центрів. Один гектар топінамбура може поглинати за рік 6 т вуглекислого газу, а 1 г лісу-3-4т.
Важливо відзначити, що топінамбур майже не накопичує нітрати, важкі метали і радіонукліди.
Таким чином, він може бути одним з активних фітомеліорантов з одночасним використанням його продукції-бульби і зелена маса - для кормових, харчових і технологічних цілей.
1.2 Мінеральні добрива
Під добривами розуміють речовини, призначені для поліпшення живлення рослин та підвищення родючості грунтів з метою збільшення врожаю сільськогосподарських рослин і поліпшення якості одержуваної продукції. Мінеральні добрива підрозділяють на 2 групи, в залежності від того, які елементи живлення в них знаходяться і в якій кількості. До простих або одностороннім, добрив відносяться азотні, фосфорні, калійні і окремі мікродобрива (борні, молібденові та ін) Комплексні, або багатосторонні, добрива містять два або кілька основних елементів живлення. До промислових належать майже всі мінеральні добрива, що отримуються на хімічних заводах, до місцевих - отримувані безпосередньо в господарствах або поблизу них.
1.2.1 Азотні добрива
Азот - обов'язковий компонент білків. Всі ферменти, що каталізують численні біохімічні процеси в рослинах, - білкові речовини. Азот входить також до складу ДНК, РНК, хлорофілу, алкалоїдів, ряду вітамінів та інших органічних сполук. Рослини використовують аміачний та нітратний азот, а бобові та інші рослини в симбіозі з мікроорганізмами - і молекулярний азот.
Рослини синтезують всі амінокислоти, що входять в білок. Аміак отруйний для рослин і не накопичується в них, а нітрати можуть накопичуватися в значних кількостях. У рослинах нітрати відновлюються до аміаку через ланцюг проміжних перетворень. Аміак, вступаючи в реакції з кетокислот, утворює амінокислоти. Найбільш інтенсивний азотний обмін у рослин спостерігається в період їх максимального зростання. У молодих органах переважає синтез речовин, а у старих - розпад білків і відтік утворилися продуктів в інші частини рослини.
При нейтральній реакції середовища краще засвоюються іони амонію, при кислої - нітратні іони. Кальцій, магній і калій покращують засвоєння амонію, а фосфор і молібден - нітратів. Погіршення фотосинтезу та пов'язане з цим збільшення вмісту вуглеводів надає позитивну дію на вступ амонію. Надлишок аміачного азоту під час проростання насіння, бідних вуглеводами, або при слабкому фотосинтезі надає негативну дію на рослини. У подібних випадках рекомендується вносити у підживлення нітратні азотні добрива. Аміак більш економічне джерело азоту: через 5 - 10 хв після внесення в грунт він вже використовується рослиною для синтезу амінокислот і надходить в листя. Регулюючи азотне живлення, можна значною мірою коригувати рівень урожаю сільськогосподарських культур.
Загальні запаси азоту в земній корі складають десятки мільярдів тонн. В основному він присутній у вигляді органічних сполук.
Велике значення має швидкість мінералізації азоту. Розкладання органічних азотистих речовин відбувається наступним чином: білки, гумінові речовини, амінокислоти, аміди, аміак, нітрити, нітрати. У результаті процесу нітрифікації утворюються органічні кислоти, спирти, вугільна кислота та аміак. Органічні кислоти і спирти розкладаються до CO 2, H 2, H 2 O, метану. Аміак з кислотами утворює солі, амоній поглинається грунтовими колоїдами і глинистими мінералами. Процес амоніфікація йде в аеробних і анаеробних умовах при сильно кислому і сільнощелочних реакціях він сповільнюється. В аеробних умовах солі амонію окислюються до нітратів, утворюється азотна кислота, яка нейтралізується бікарбонатом кальцію і поглиненими підставами грунту. Вміст нітратів залежить від використання грунту. Під пором та будь - якою культурою вміст нітратів різний.
У дерново - підзолистого супіщаного грунту при кислій реакції, надмірної вологості, поганий аерації і низькій температурі процес мінералізації зупиняється на стадії утворення аміаку.
Нітрифікація пригнічується восени і ранньою весною, а влітку цей процес протікає інтенсивно. Поліпшення аерації в результаті обробки грунту, а також вапнування посилюють нітрифікацію. Внесення мінеральних і органічних добрив збагачує грунт елементами живлення, посилюючи мінералізацію.
Великі втрати азоту відбуваються в результаті денітрифікації, особливо в анаеробних умовах, лужному середовищі і при великій кількості органічної речовини. Усередині агрегатів грунту також можуть створюватися анаеробні умови. Бактерії - денітрифікатори найбільш швидко окислюють органічна речовина при температурі +28 - 30 ˚ С і pH 7,0 - 7,5. частина азоту грунту та внесених добрив втрачається у вигляді аміаку. Відбувається це при внесенні амонійних солей у карбонатні грунти або сечовини поверхово. При внесенні аміаку обов'язкове глибока закладення добрив. Вапнування посилює втрати з сечовини і солей амонію.
Без застосування добрив запаси гумусу і азоту в грунті знижуються. Наприклад в дерново-підзолистого грунті вони за 30 - 50 років убувають на25 - 50%. У кругообігу речовин у землеробстві велика роль біологічного азоту та азоту мінеральних добрив.
Коефіцієнт використання мінеральних добрив звичайно становить 60 - 70% і в значній мірі залежить від особливостей рослин, поглинальної діяльності кореневої системи, форм добрив, погодних умов, кислотності, окультуреності грунту і т.д. Внесення добрив поліпшує використання азоту грунту. Під впливом добрив відбувається додаткова мобілізація грунтового азоту залежить від температури і вологості грунту. При збільшенні температури на 10 ˚ С темп мобілізації збільшується вдвічі. При підвищеній вологості мобілізація знижується. Утворені при нітрифікації кислотні продукти підсилюють розкладання органічної речовини грунту.
При внесенні високих доз азотних добрив нітрати вимиваються значно більше. При неправильному застосуванні сечовини азот додатково втрачається у вигляді аміаку, однак при її своєчасної закладенні в грунт - це одне з найбільш ефективних добрив. Живлення рослин - це обмін речовин між рослиною і середовищем. Рослина будує свій організм з певних хімічних елементів, що знаходяться в навколишньому середовищі. Воно складається з сухої речовини і містить значну кількість води. До складу сухої речовини рослин входять органічні речовини (білки, цукру, жири, клітковина, крохмаль, пектинові речовини) і мінеральні солі. Якість сільськогосподарської продукції якраз і визначається вмістом в ній необхідних органічних і мінеральних сполук.
Основна кількість азоту, води та зольних елементів надходить у рослину через кореневу систему. На бідних грунтах і посушливих районах рослини в пошуках їжі і води утворюють відносно велику масу коренів. Застосування добрив дещо зменшує співвідношення між кореневою системою і надземної масою рослини, але збільшує абсолютну величину цього показника.
Добриво - основний фактор підвищення врожаїв. Мінеральне живлення - один з основних регульованих факторів, який використовують для цілеспрямованого управління ростом і розвитком рослин з метою отримати високий урожай гарної якості. Недолік навіть одного елемента живлення істотно стримує зростання врожайності. Одночасне застосування різних добрив підвищує їх ефективність. Тому необхідно строго контролювати вміст елементів живлення в грунті та споживання їх рослинами.
Віддача від добрив залежить від природної родючості грунту. Так в нечорноземній зоні з високою забезпеченістю вологою і низьким природною родючістю грунту за рахунок добрив отримують 70 - 80% приросту врожаю.
Таким чином, внесення добрив вигідно з економічної точки зору. З кожним роком кількість внесених добрив збільшується. Так в 2007 році було внесено 208, 49 тис.т добрив (у перерахунку на 100% поживних речовин), а вже в 2008 році внесено 221, 15 тис.т..
Із загальної кількості мінеральних добрив внесено: азотних - 137,96 тис.тонн (107,8% до 2007р.), Фосфорних - 62,79 (97,1%), калійних - 20,39 тис.тонн (128,9% ).
Однак надмірне внесення добрив може негативно впливати, тому що поряд з основними елементами живлення у добривах присутні різні домішки у вигляді солей важких металів, органічних сполук, радіоактивних ізотопів. До того ж, внесення добрив порушує річний ритм зміни кислотності грунту і кількості доступних рослинам речовин.
Адже в природі мінеральні речовини практично не зустрічаються в чистому вигляді, а потрапляють у грунт у складі складних з'єднань. Не можна захоплюватися годуванням рослин і перенасичувати грунт яким-небудь одним елементом, тому що існують елементи-антагоністи, такі, як азот - калій, азот - бор, фосфор - цинк і т. д. Це означає, що, наприклад, при надлишку азоту в грунті не може або навіть взагалі припиняється надходження в рослину таких важливих елементів, як калій, магній, кальцій, бор.
Рослини мають здатність поглинати з насиченого добривами грунту значно більше сполук азоту, ніж необхідно для їхнього розвитку. У результаті тільки частина нітратів синтезується у рослинні білки, а інші потрапляють в організм людини в чистому вигляді через плоди, коріння і листя овочів. Далі одні нітрати швидко виводяться з тіла, а інші утворюють різні хімічні сполуки. Якісь з цих сполук нешкідливі і навіть корисні для організму, але інші перетворюють солі знову в азотну кислоту, і саме це наноситься нітратами шкода для здоров'я. У результаті порушується обмін речовин, дестабілізується нервова система, слабшають захисні функції організму. Отже шкода нітратів для здоров `я людини є незаперечною.
Внесення в грунт добрив змінює і умови існування грунтових мікроорганізмів, які також потребують мінеральних елементах. При сприятливих кліматичних умовах чисельність мікроорганізмів і їх активність після добрива грунту значно зростає. Посилення розмноження мікроорганізмів у удобрених грунтах позначається на активізації процесів, які протікають у грунті.
У даній дипломній роботі ми вивчаємо вплив внесення мінеральних добрив на мікрофлору грунту і на ріст рослин, на прикладі топінамбура.
Проаналізувавши деякий кількість наукової літератури, ми прийшли до висновку, що недостатньо уваги приділяється вивченню впливу внесення добрив на мікрофлору грунту і що багато джерел практично не мають доказової бази.
Метою роботи є вивчення впливу мінеральних добрив на ріст топінамбура в шестіпольном обороті і на склад грунтової мікрофлори.
Для досягнення даної мети поставлені наступні завдання:
1. Вивчити вплив мінеральних добрив азоту, фосфору, калію в різних поєднаннях на зростання і врожай топінамбура при беззмінному культивуванні.
2. Визначити наявність умовно-патогенних організмів у грунті.
3. Дослідити кількісний і якісний склад мікрофлори грунту під посадкою топінамбура
4. Дослідити фітотоксичність та інтенсивність дихання грунту.
Глава 1. Сучасний стан дослідженості проблеми (огляд літератури)
1.1 Топінамбур
Багаторічна клубненосное рослина сімейства айстрових відомо хліборобам вже не одну тисячу років. Його батьківщиною є Північна Америка. До Європи ця овочева культура була завезена в 17 столітті, спочатку до Франції, одночасно з бразильськими індіанцями племені Тупінамбус. Звідси і назва овочу - топінамбур. До Росії ж топінамбур потрапив у 18 столітті. Спочатку цією культурою (інша її назва - земляна груша) займалися тільки ентузіасти.
Пізніше топінамбур став оброблятися більш широко, але, на жаль, до цих пір він не має тієї популярністю, яку заслуговує, завдяки своїм чудовим властивостям.
Надземна частина цієї багаторічної овоча нагадує соняшник, близьким родичем якого і є топінамбур. Стебло рослини високий (2-3 м), жесткоопушенний, густообліственние, нагорі - розгалужений. Листя - яйцеподібні, з зубчастими краями. Суцвіття - кошики, як у соняшнику, тільки значно дрібніші. Коренева система сильно розвинена, глибоко йде в грунт, що обумовлює посухостійкість рослини. На підземних стеблах (столонах), розташованих в орному шарі грунту, формуються бульби з опуклими бруньками (очками). Бульби можуть бути різної форми, різного забарвлення (білі, жовті, лілово-фіолетові, рожево-червоні). Вони розрізняються і за величиною (від 10 грамів до 150 і більше грамів).
Топінамбур південна рослина. Володіє виключно високою холодостійкістю і морозостійкістю. Високі температури рослина переносить добре. До інтенсивності освітлення рослини не дуже вимогливі. Однак при надмірному загущенні значно знижується врожай, як зеленої маси, так і бульб. Маючи потужну, проникаючої глибоко в грунт кореневою системою рослини добре переносять тимчасові посухи. Топінамбур успішно росте на всіх типах грунту, за винятком солонців і солончаків. Найкращим для нього є легкі за механічним складом суглинисті й супіщані грунти з глибоким і окультурених орним шаром і хорошим зволоженням.
Вчені, які досліджували склад і харчову цінність топінамбура, були вражені різноманітністю вітамінів і мікроелементів, що містяться в її бульбах. Встановлено, що в них вітамінів С і В1 в 2 рази більше, ніж у картоплі. У них багато калію, цинку, заліза (за змістом заліза земляна груша істотно перевершує картопля, буряк, морква), а це залоза -10,1; марганцю - 44,0, кальцію - 78,8; магнію - 31,7; калію -1382,5; натрію - 17,2 (мг% на суху речовину). Крім того, топінамбур містить білки, цукру, амінокислоти, а також вуглеводи, основним з яких є інулін. Інулін - речовина, яка в організмі людини розщеплюється до фруктози, настільки необхідної людям, що страждають на цукровий діабет. При систематичному вживанні топінамбура, кажуть знавці, поряд зі зниженням рівня цукру в крові спостерігається також поліпшення зору. Для здорових людей, у тому числі і родичів і дітей хворих на діабет, топінамбур - постачальник фруктози - відмінний засіб профілактики діабету, оскільки споживання фруктози замість сахарози знижує ймовірність захворювання на цю важку недугу.
Крім того, встановлено, що земляна груша дуже корисна при лікуванні подагри, сечокам'яної хвороби, шлунково-кишкових розладів, недокрів'я. Багатий склад біологічно активних речовин топінамбура робить ця рослина дуже перспективним у кормовиробництві, в дієтичному харчуванні і харчовій промисловості і як вихідну сировину для створення високоефективних лікарських засобів.
Істотна відмінність топінамбура від інших овочів проявляється у високому вмісті в її бульбах білка (до 3,2% на суху речовину), представленого 8 амінокислотами, в тому числі незамінними, які синтезуються лише рослинами і не синтезуються в організмі людини: аргінін, валін, гістидин , ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, валін, гістидин, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін.
У сухій речовині стебел з листям більше 4% приходиться на триптофан і лейцин. В 1 кг зеленої маси міститься 60-130 мг каротину. Серед зольних елементів значну питому вагу займають кальцій, магній, залізо. На 1 кг зеленої маси припадати 5,9 г кальцію та 3,4 магнію.
Кількість органічних кислот у процесі онтогенезу рослин може становити від 8 до 12% сухої ваги листя. Органічні кислоти представлені в листі топінамбура не тільки ди-і трикарбонових кислот циклу Кребса, але і поліоксікіслотамі, які є кислотами первинного окислення Сахаров. Серед ді-і трикарбонових кислот у паростках і листі топінамбура міститися яблучна, фумарова кислоти, а також у значно менших кількостях лимонна і янтарна кислоти.
Що стосується екологічних аспектів застосування топінамбура, то він є цінним рослиною. У лімнологічних інституті СВ АН Росії можливість створення екологічно замкнених виробництв на промислових підприємствах. Було поставлено завдання підібрати таку сільгосп культуру в даної екологічної ланцюга, яка могла б, зокрема, проростати на техногенно порушених територіях. Серед безлічі апробованих культур топінамбур виявився найбільш прийнятним.
У перших експериментах вивчали впливу внесення в грунт значних доз сухої золи (відходи теплоенергетики). І якщо інші рослини страждали від фітотоксичності, то топінамбур виявився найбільш стійким.
Подальші дослідження по створенню екологічно замкнутих виробництв показали, що можна, отримувати агротехекологічние багатокомпонентні компости на основі відходів підприємств.
Ще К.А. Тімірязєв відносив топінамбур до однієї з найбільш інтенсивних польових культур, здатних поглинати з повітря вуглець і виділять кисень. А це шлях до створення ефективних зелених поясів навколо промислових центрів. Один гектар топінамбура може поглинати за рік 6 т вуглекислого газу, а 1 г лісу-3-4т.
Важливо відзначити, що топінамбур майже не накопичує нітрати, важкі метали і радіонукліди.
Таким чином, він може бути одним з активних фітомеліорантов з одночасним використанням його продукції-бульби і зелена маса - для кормових, харчових і технологічних цілей.
1.2 Мінеральні добрива
Під добривами розуміють речовини, призначені для поліпшення живлення рослин та підвищення родючості грунтів з метою збільшення врожаю сільськогосподарських рослин і поліпшення якості одержуваної продукції. Мінеральні добрива підрозділяють на 2 групи, в залежності від того, які елементи живлення в них знаходяться і в якій кількості. До простих або одностороннім, добрив відносяться азотні, фосфорні, калійні і окремі мікродобрива (борні, молібденові та ін) Комплексні, або багатосторонні, добрива містять два або кілька основних елементів живлення. До промислових належать майже всі мінеральні добрива, що отримуються на хімічних заводах, до місцевих - отримувані безпосередньо в господарствах або поблизу них.
1.2.1 Азотні добрива
Азот - обов'язковий компонент білків. Всі ферменти, що каталізують численні біохімічні процеси в рослинах, - білкові речовини. Азот входить також до складу ДНК, РНК, хлорофілу, алкалоїдів, ряду вітамінів та інших органічних сполук. Рослини використовують аміачний та нітратний азот, а бобові та інші рослини в симбіозі з мікроорганізмами - і молекулярний азот.
Рослини синтезують всі амінокислоти, що входять в білок. Аміак отруйний для рослин і не накопичується в них, а нітрати можуть накопичуватися в значних кількостях. У рослинах нітрати відновлюються до аміаку через ланцюг проміжних перетворень. Аміак, вступаючи в реакції з кетокислот, утворює амінокислоти. Найбільш інтенсивний азотний обмін у рослин спостерігається в період їх максимального зростання. У молодих органах переважає синтез речовин, а у старих - розпад білків і відтік утворилися продуктів в інші частини рослини.
При нейтральній реакції середовища краще засвоюються іони амонію, при кислої - нітратні іони. Кальцій, магній і калій покращують засвоєння амонію, а фосфор і молібден - нітратів. Погіршення фотосинтезу та пов'язане з цим збільшення вмісту вуглеводів надає позитивну дію на вступ амонію. Надлишок аміачного азоту під час проростання насіння, бідних вуглеводами, або при слабкому фотосинтезі надає негативну дію на рослини. У подібних випадках рекомендується вносити у підживлення нітратні азотні добрива. Аміак більш економічне джерело азоту: через 5 - 10 хв після внесення в грунт він вже використовується рослиною для синтезу амінокислот і надходить в листя. Регулюючи азотне живлення, можна значною мірою коригувати рівень урожаю сільськогосподарських культур.
Загальні запаси азоту в земній корі складають десятки мільярдів тонн. В основному він присутній у вигляді органічних сполук.
Велике значення має швидкість мінералізації азоту. Розкладання органічних азотистих речовин відбувається наступним чином: білки, гумінові речовини, амінокислоти, аміди, аміак, нітрити, нітрати. У результаті процесу нітрифікації утворюються органічні кислоти, спирти, вугільна кислота та аміак. Органічні кислоти і спирти розкладаються до CO 2, H 2, H 2 O, метану. Аміак з кислотами утворює солі, амоній поглинається грунтовими колоїдами і глинистими мінералами. Процес амоніфікація йде в аеробних і анаеробних умовах при сильно кислому і сільнощелочних реакціях він сповільнюється. В аеробних умовах солі амонію окислюються до нітратів, утворюється азотна кислота, яка нейтралізується бікарбонатом кальцію і поглиненими підставами грунту. Вміст нітратів залежить від використання грунту. Під пором та будь - якою культурою вміст нітратів різний.
У дерново - підзолистого супіщаного грунту при кислій реакції, надмірної вологості, поганий аерації і низькій температурі процес мінералізації зупиняється на стадії утворення аміаку.
Нітрифікація пригнічується восени і ранньою весною, а влітку цей процес протікає інтенсивно. Поліпшення аерації в результаті обробки грунту, а також вапнування посилюють нітрифікацію. Внесення мінеральних і органічних добрив збагачує грунт елементами живлення, посилюючи мінералізацію.
Великі втрати азоту відбуваються в результаті денітрифікації, особливо в анаеробних умовах, лужному середовищі і при великій кількості органічної речовини. Усередині агрегатів грунту також можуть створюватися анаеробні умови. Бактерії - денітрифікатори найбільш швидко окислюють органічна речовина при температурі +28 - 30 ˚ С і pH 7,0 - 7,5. частина азоту грунту та внесених добрив втрачається у вигляді аміаку. Відбувається це при внесенні амонійних солей у карбонатні грунти або сечовини поверхово. При внесенні аміаку обов'язкове глибока закладення добрив. Вапнування посилює втрати з сечовини і солей амонію.
Без застосування добрив запаси гумусу і азоту в грунті знижуються. Наприклад в дерново-підзолистого грунті вони за 30 - 50 років убувають на25 - 50%. У кругообігу речовин у землеробстві велика роль біологічного азоту та азоту мінеральних добрив.
Коефіцієнт використання мінеральних добрив звичайно становить 60 - 70% і в значній мірі залежить від особливостей рослин, поглинальної діяльності кореневої системи, форм добрив, погодних умов, кислотності, окультуреності грунту і т.д. Внесення добрив поліпшує використання азоту грунту. Під впливом добрив відбувається додаткова мобілізація грунтового азоту залежить від температури і вологості грунту. При збільшенні температури на 10 ˚ С темп мобілізації збільшується вдвічі. При підвищеній вологості мобілізація знижується. Утворені при нітрифікації кислотні продукти підсилюють розкладання органічної речовини грунту.
На кислих грунтах фізіологічна активність аміачних добрив знижується. Вапнування грунтів не тільки підвищує коефіцієнт використання азоту добрив, а й покращує використання азоту грунту. Недолік і надлишок вологи різко знижують використання азоту добрив. Дуже важливо правильно поєднувати дози добрив і поливів. При нестачі поливної води норми добрив слід знижувати. Добрива добре вносити з поливною водою. Коефіцієнт використання азоту добрив залежить від доз і строків внесення. Культури з більш тривалим вегетаційним періодом використовують азоту більше, але внесення азоту слід приурочити до періоду його максимального споживання.
Для зниження втрат азоту застосовують інгібітори нітрифікації (препарати, що уповільнюють процес нітрифікації, а слідом за ним і денітрифікації), що дає можливість рослинам повністю використовувати азотні добрива. Вельми ефективним є застосування медленнодействующіх добрив: сечовино-формальде-гідного, магнійаммонійфосфата та ін Для зведення до мінімуму втрат азоту необхідний високий рівень агротехніки, застосування високопродуктивних сортів сільськогосподарських культур, оптимальне співвідношення елементів живлення в грунті, усунення надлишкової кислотності. Для прогнозування можливого врожаю суму аміачного і нітратного азоту в шарі товщиною 0 - 60 см визначають ранньою весною.
Підвищити ефективність азотних добрив можна наступними способами:
· Розширенням посівів бобових культур;
· Збільшенням виробництва і застосуванням медленнодействующіх, гранульованих добрив і добрив із захисною оболонкою;
· Дробовим внесенням добрив;
· Інгібуванням небажаних мікробіологічних процесів;
· Використанням збалансованого живлення рослин усіма
· Елементами;
· Підвищенням агротехніки та загальної культури землеробства.
Найважливішим джерелом азотного живлення рослини є гумус. Він утримує від міграції багато катіони, поглинає токсичні речовини і метали. На легких грунтах високий врожай культур можна отримати при вмісті гумусу 1,8 -2,1, на суглинних - 2,0 - 2,5%) Щорічно вміст гумусу зменшується на 0,5 - 1 т / га. Органічні добрива компенсують неминучі втрати гумусу при мінералізації. Якщо вносити на 1 га ріллі 8 - 20 т органічних добрив на рік, баланс з гумусу буде позитивним. Застосування тільки мінеральних добрив в більшості випадків призводить до зниження вмісту гумусу в грунті й у кращому випадку стабілізує його рівень, слід поєднувати мінеральні та органічні добрива.
Види азотних добрив. Випускаються промисловістю азотні добрива підрозділяють на наступні групи:
· Аміачні (безводний і водний аміак);
· Амонійні (сульфат амонію, хлористий амоній);
· Нітратні (натрієва і кальцієва селітри);
· Амонійно-нітратні (аміачна селітра);
· Амідні (сечовина, ціанамід кальцію, сечовино-формальдегідні добрива).
Безводний аміак NH3 - містить 82,3% азоту. Це саме концентроване Безбаластове добриво. Являє собою білу рухливу рідина з температурою кипіння +34 ˚ С. Зберігається в товстостінних сталевих цистернах. У грунті аміак перетворюється в газ, адсорбується грунтовим поглинаючим комплексом, з водою утворюється NH4ОН, який дає різноманітні солі. У значній мірі піддається нітрифікації. При поводженні з аміаком слід дотримуватися заходів обережності, оскільки пари аміаку викликають задуху і сльозотеча.
Аміакати - містять 30 - 50% азоту. Це розчини азотних добрив у водному аміаку, що представляють собою рідини світло-жовтого кольору. Можна перевозити в ємностях, розрахованих на невеликий тиск, викликають корозію чорних металів. По дії на врожай сільськогосподарських культур рівноцінні твердим азотним добривам.
Аміачна вода - містить 16,4 - 20,5% азоту. Вільного аміаку в ній значно більше, ніж гідроксиду амонію, тому можливі втрати NН3 під час транспортування, зберігання та внесення добрива внаслідок випаровування. Використання аміачної води технічно простіше і безпечніше, ніж рідкого аміаку. Істотний недолік - низький вміст азоту. Застосовувати аміачну воду доцільно в господарствах, розташованих недалеко від підприємств, що виробляють це добриво.
Рідкі азотні добрива вносять спеціальними машинами, що забезпечують негайну закладення їх на глибину не менше 10-12 см на важких грунтах і 14-18 см на легких. Поверхневе внесення таких добрив неприпустимо, тому що аміак швидко випаровується. Вносять їх як навесні перед посівом, так і восени, а також для підживлення просапних культур.
Сульфат амонію (NH4) 2 S04 - містить до 21% азоту і до 24% сірки. Добре розчиняється у воді і поглинається грунтовим поглинаючим комплексом (ППК). Добриво мало злежується, не розпливається на повітрі, зберігає розсипчастість і добре розсіюється тукової сівалкою. Містить невелику кількість сірчаної кислоти, яка надає удобрення слабокислу реакцію.После нітрифікації утворюються азотна і сірчана кислоти. Кислоти нейтралізуються кальцієм, що входять до складу ППК. У результаті кальцій в ППК заміщається воднем і кислотність грунту підвищується. У зв'язку з цим дане добриво краще застосовувати на карбонатних грунтах як основне. На цих грунтах дію сульфату амонію іноді буває краще, ніж нітратних добрив. Сульфат амонію широко застосовують у зрошуваному землеробстві (рис). На дерново-підзолистих грунтах для усунення кислотності на 1 ц сульфату амонію беруть 1,3 ц карбонату кальцію. Це добриво добре поєднувати з фосфоритного борошном для поліпшення її розчинності.
Сульфат амонію-натрію (NН 4) 2 S0 4 · Na 2 S0 4 - кристалічна сіль жовтуватого кольору, містить до 16% азоту. Це дуже хороше добриво для цукрового буряка і рослин родини капустяних, чуйних на застосування сірки і натрію. Використовують також для підживлення сінокосів і пасовищ.
Хлористий амоній NН 4 С1 - дрібнокристалічний білий або жовтуватий малогигроскопична порошок, містить 24 -25% азоту. При зберіганні не злежується. Поглинається ППК, піддається нітрифікації. Має високу физиологическуюкислотность. Для нейтралізації краще вносити одночасно суглекіслим кальцієм. Наявність хлору в добриві знижує врожай картоплі, винограду, цибулі, капусти, льону, тому його краще вносити з осені для вимивання хлору атмосферними опадами.
Карбонат амонію - біла кристалічна речовина, легко переходить у бікарбонат
NН 4 НС0 3 з виділенням аміаку. Зазвичай ця суміш містить до 21 - 24% азоту. При використанні слід негайно закладати в грунт.
Нітратні добрива КN0 3, NaN03, Са (N0 3) 2 - розчинні у воді. Їх рекомендується застосовувати в підживлення. Нітрат натрію містить 15 - 16% азоту і служить хорошою підгодівлею для буряка. Кальцієва селітра містить 15,5% азоту. Вона дуже гігроскопічна, тому застосовують її до посіву при обробці культиватором, для підживлення озимих і просапних культур. Натрієву селітру можна вносити при посіві. Селітри з-за їх високої рухливості на легкодреніруемих грунтах в умовах вологого
клімату можуть вимиватися. Це фізіологічно лужні добрива. Систематичне внесення селітр на легких грунтах малобуферних знижує їх кислотність, тому використання селітр дуже ефективно на дерново-підзолистих грунтах.
Аміачна селітра NН 4 N0 3 - містить 34,6% азоту. Сіль гігроскопічна, тому добриво виробляють в гранульованому вигляді (діаметр гранул 1 - 3 мм) і зберігають у сухому приміщенні в п'ятишарових паперових мішках. Це фізіологічно кисле добриво, при внесенні необхідно проводити випереджувальний вапнування. Катіон амонію поглинається ППК, нітрати частково вимиваються, піддаються денітрифікації, губляться в газоподібній формі. Важкі грунти мають великий ємністю необмінним фіксації амонію. Аміачну селітру вносять як основне добриво, рядкового при посіві, для підгодівлі. Дуже ефективно вносити її навесні на озимих.
Сечовина (карбамід) СО (NН 2) 2 - саме концентроване з твердих азотних добрив, містить 46% азоту. Випускається в гранульованому вигляді з діаметром гранул 0,2 - 2,5 мм. Гранули покривають жирової оболонкою. У процесі грануляції утворюється Біурета. Зміст біурета більше 3% пригнічує ріст рослин, тому сечовину краще вносити за 10-15 днів до посіву, щоб Біурета розклався. У грунті сечовина розчиняється і під дією ферменту уреази перетворюється в (NН 4) 2 С0 3. На багатих гумусом грунтах це перетворення відбувається за 2 - 3 дні, на піщаних і болотистих трохи повільніше. Вуглекислий амоній на повітрі розкладається, утворюючи бікарбонат амонію та аміак. Для того щоб уникнути втрати аміаку, добриво слід відразу закладати в грунт. У грунті вуглекислий амоній піддається гідролізу з утворенням бікарбонату амонію і гідроксиду амонію, який подщелачиваєт грунтовий розчин. Потім в результаті процесу нітрифікації відбувається підкислення. При внесенні під рис і чай сечовина діє так само, як сульфат амонію, на легких грунтах її дію ефективніше дії аміачної селітри. Доцільно застосовувати сечовину в якості основного добрива, а також для ранньовесняного підживлення озимих і просапних культур при негайній закладенні в грунт. При використанні сечовини в якості некореневої підгодівлі розчин концентрацією до 5% не викликає опіку листя. Мочевино-формальдегідні добрива - містять 37 -40% азоту, водорозчинного - 4 -10%. Добриво не злежується, добре розсіюється. Перспективно використовувати їх поливних грунтах і в районах з надлишковим зволоженням. Застосовують під чай, цитрусові.
1.2.2 Фосфорні добрива
У рослинах фосфор в основному представлений в органічній формі. Він необхідний для синтезу нуклеїнових кислот ДНК і РНК, а також для синтезу АТФ, фосфоліпідів, сахарофосфатов. Наслідком фосфорного голодування, що приводить до глибоких змін, є синтез нуклеїнових кислот у коренях. Виняток фосфору з середовища, що оточує коріння, призводить до зниження органічного фосфору в листках, навіть якщо вони підгодовуються фосфором. Ефективність фосфору, поглиненого листям, нижче, ніж фосфору, поглиненого корінням. Листя обмежено здатні до перетворення поглиненого фосфору, і в результаті фосфор залишається в неорганічної формі. Відтік фосфору з листя відбувається в обмеженому розмірі, і в коренях наростає фосфорна недостатність. Це слід враховувати при некореневої підгодівлі.
Головне джерело фосфору для рослин - солі ортофосфорної кислоти. Ортофосфорна кислота дає три аніона: Н 2 РО 4 ˉ, НР0 4 ˉ, Р0 3 квітня ˉ. При слабокислою реакції більш поширений першого аніон. Солі одновалентних катіонів орто-і метафосфорной кислот добре розчиняються у воді і легко засвоюються. Фосфати двовалентних катіонів розчиняються у воді в першій ступені заміщення у ортофосфорної кислоти і погано розчиняються у метафосфорной. Двозаміщений солі двовалентних катіонів ортофосфорної кислоти розчинні в слабких кислотах і засвоюються рослинами. Тризаміщені солі обмежено розчинні в слабких кислотах і засвоюються рослинами важче. Гречка, люпин, буркун, горох, еспарцет та гірчиця засвоюють фосфор навіть з тризаміщені фосфатів кальцію.
Ф.В. Чирикова встановлено, що важливе значення має співвідношення СаО: Р 2 0 5 в золі рослин, взятої у фазу цвітіння. У перерахованих вище рослин це співвідношення більше 1,3, а у злакових - менше. Виняток становить льон-довгунець. У його золі співвідношення СаО: Р 2 0 5 одно 1,8, але він поглинає фосфор тільки з розчинних солей.
Фосфор інтенсивно поглинається в перший період розвитку рослин. Брак його в перші періоди зростання не можна відшкодувати в подальшому. Нестача фосфору у рослин виражається червонувато-фіолетовим забарвленням листя. У томатів забарвлення листя багряна, у картоплі краї листя закручуються вгору, фарбування їх темнішим, ніж звичайно. У кукурудзи в здорових листі міститься 0,3 -0,35% Р 2 0 5, при більш низькому вмісті фосфору листя набувають пурпурну забарвлення.
Хороша забезпеченість фосфором сприяє більш економному витрачанню вологи, поліпшенню вуглеводного обміну, тобто збільшення вмісту цукрів у вузлах кущіння озимих культур і тканинах багаторічних трав, що підвищує їх посухо-та морозостійкість. У рослинах можлива реутилізації фосфору зі старого листя до молодих, а потім до генеративних органів. Фосфор концентрується в товарної продукції. З кожним центнерів зерна виноситься 1 кг фосфору. Між азотним і фосфорним живленням існує тісний зв'язок: при нестачі фосфору сповільнюється синтез білків у тканинах рослин, підвищується вміст нітратного азоту.
Вміст фосфору в грунті - показник її окультуреності. Зазвичай воно становить 1,2 - 6 т / га і залежить від механічного складу грунту і вмісту гумусу. Фосфор у грунті знаходиться в мінеральній і органічній формах. Мінеральні фосфати присутні, як правило, у вигляді гідроксил - або фтор - апатиту, ди - і трикальційфосфат. У кислих грунтах переважають фосфати заліза і алюмінію, в нейтральних і карбонатних - фосфати кальцію і магнію.
Органічний фосфор накопичується в результаті діяльності вищих і нижчих рослин, тварин і мікроорганізмів. У різних грунтах його зміст складає 14 -44% загальної кількості. Він знаходиться у гумусі, плазмі мікроорганізмів і в фітин - кальцієво-магнієвої солі інозітфосфорной кислоти.
Фосфор володіє малою рухливістю. Фіксація фосфору відбувається в результаті зв'язування його кальцієм, магнієм або алюмінієм. Іони Н 2 РО 4 поглинаються глинистими мінералами. Спочатку цей процес носить обмінний характер, потім переходить в хімічний з утворенням А1Р0 4. З хімічної адсорбцією пов'язано неповне використання фосфору добрив. Коефіцієнт використання фосфорних добрив коливається від 5 до 35%, в середньому 20%. На кислих грунтах він становить меншу величину. Коефіцієнт використання залежить також від культури, під яку вносяться добрива. Картопля споживає 35% фосфору, ячмінь - 20, люпин - 15, просо - 11, кукурудза - 7%. На луках використання фосфору може досягати 40%. Висушування грунту збільшує рухливість фосфору за рахунок руйнування агрегатів при подальшому їх змочуванні.
Оптимальний зміст Р 2 0 5, визначається у витяжці 0,2 н НС1 розчину соляної кислоти в дерново-підзолистих грунтах, для злаків становить 12-18, для картоплі 30 - 35 мг на 100 г грунту.
Види фосфорних добрив.
Продукція, промисловістю фосфорні добрива поділяються на:
· Водорозчинні - простий і подвійний суперфосфат. Фосфор цих добрив добре доступний рослинам;
· Містять фосфор, нерозчинний у воді, але розчинний в слабких кислотах, - преципітат, томасшлак, обесфторенний фосфат. Фосфор цих добрив доступний рослинам;
· Містять фосфор, нерозчинний у воді, погано розчинний у слабких кислотах, повністю розчинний в сильних кислотах, - фосфоритне борошно.
Суперфосфат - вміст фосфору 19,5 - 22% у вигляді засвоюваного Р 2 0 5. У простому суперфосфаті також міститься близько 40% сульфату кальцію. Гранульований суперфосфат НЕ комкуется, не злежується, його можна вносити зернотукова сівалками. Через невисокий вмісту фосфору його не рекомендується возити на великі відстані. Це добриво добре вносити під бобові й капустяні культури, для яких сірка - цінний елемент живлення. Подвійний суперфосфат - висококонцентрований фосфорне добриво. Основна відмінність від простого суперфосфату - відсутність СаS0 4.
Преципітат - білий або світло-сірий порошок, який не злежується і добре розсіюється. Містить 25 -35% фосфору.
Обесфторенний фосфат - містить 20 -30% Р 2 0 5. При основному внесенні на дерново-підзолистих і чорноземних грунтах не поступається за ефективністю суперфосфату. Гарну дію надає при використанні під трави та багаторічні насадження.
Томасшлак - відхід металургійної промисловості при переробці залізних руд. Темний важкий порошок, який містить фосфор у вигляді тетракальційфосфата Са 4 Р 2 0 9, розчинний у лимонної кислоти. У удобренні багато кремнекіслого кальцію, є сполуки заліза, алюмінію, ванадію, магнію, марганцю, молібдену та інших елементів. Краще застосовувати його на кислих грунтах, так як він має лужну реакцію. Використовують тільки як основне добриво. У мартенівських шлаках міститься 8 - 12% Р 2 0 5, це добриво має місцеве значення.
Фосфоритне борошно - тонкий порошок сірого, темно-сірого або коричневого кольорів. Це найдешевше добриво. Застосовують на кислих дерново-підзолистих, сірих лісових і торф'янистих грунтах. Кислий торф, фізіологічно кислі добрива, торфонавозного компости посилюють розкладання і покращують засвоєння фосфоритного борошна. Велике значення має тонкість помелу. Фосфоритне борошно може не дати ефекту, якщо в грунті міститься багато засвоюваного фосфору, при низькому рівні потенційної кислотності внаслідок високого ступеня насиченості грунту основами.
Гранульований суперфосфат рекомендується для передпосівного внесення під різні культури в дозі 7,5 - 20 кг / га Р 2 0 5. Під кукурудзу і соняшник суперфосфат вносять з таким розрахунком, щоб не було безпосереднього контакту добрив з насінням. Його можна змішувати з насінням зернових культур за умови, що насіння і добриво будуть сухими.
У зонах недостатнього зволоження особливе значення має глибина закладення добрив: закладати їх треба під плуг. Краще місце Фосфоритування грунту - чистий пар, так як високий вміст нітратів підсилює дію фосфорного добрива. Фосфоритне борошно можна застосовувати в зайнятих парах. Ефективність дії фосфоритного борошна вище в теплу пору, коли процес нітрифікації протікає більш інтенсивно. Азотну кислоту нейтралізує не тільки фосфорит, але і бікарбонат кальцію, а також інші сполуки кальцію.
Якщо в основному удобренні недостатня кількість фосфорних добрив і з допомогою рослинної діагностики виявлений недолік елемента або якщо потрібно підвищити коефіцієнт використання добрива з метою скорочення часу контакту його з кислою грунтом, проводять додаткову підгодівлю. Поверхнево суперфосфат не вносять. Особливо міцно він зв'язується на карбонатних грунтах (утворюється гідроксилапатит) і сильнокислому червоноземах (утворюється варісціт). Залишковий фосфор добрив краще засвоюється рослинами, ніж грунтовий, і має сильне післядія. Дія вапнування на коефіцієнт використання фосфору добрив найчастіше позитивне.
Позитивний вплив на врожай надає концентрування доз добрив та раціональне розміщення їх у сівозміні. Періодичне одноразове внесення добрив у підвищених дозах також вельми ефективно. Концентрований фосфор доцільно вносити під озиму пшеницю, картоплю, конюшина, цукровий буряк. Доступність фосфору добрив збільшує сірка. Підвищити коефіцієнт використання фосфору можна такими способами:
· Диференціюванням доз залежно від забезпеченості грунту доступними для рослин з'єднаннями фосфору;
· Внесенням його осередками в вологозабезпеченості і коренезаселеному шар;
· Внесенням під чуйні на фосфорне добриво культури; встановленням оптимального співвідношення макро-і мікроелементів;
· Застосуванням комплексних добрив і рівномірним їх внесенням.
1.2.3 Калійні добрива
Близько 80% калію знаходиться в клітинному соку, приблизно 20% утримується в клітинах рослин у обменнопоглощенном колоїдами цитоплазми стані і до 1% його необмінним поглинається мітохондріями. Більше калію міститься в добре освітлених рослинах, вночі він частково виділяється рослинами через корені. Багато калію міститься в нетоварної частини врожаю, за винятком бульбоплодів, зернобобових і льону. У бульбах картоплі до збирання міститься 96% калію від його загальної кількості в рослині: 300 ц картоплі виносять 154 кг калію.
У великій кількості калію потребують плодові та овочеві культури, цукровий буряк, капуста, коренеплоди, картопля, конюшина, люцерна, соняшник, гречка, зернобобові, кукурудза. Калій посилює накопичення моносахаров у плодових і овочевих культурах, підвищує вміст сахарози в коренеплодах, крохмалю - у картоплі, потовщує стінки клітин соломини злакових культур, що посилює стійкість до вилягання хлібів, покращує якість волокна льону. Сприяючи нагромадженню вуглеводів у клітинах рослин, калій посилює осмотичний тиск клітинного соку і тим самим підвищує холодо-та морозостійкість рослин. Калій збільшує гідрофільність колоїдів цитоплазми, знижуючи при цьому транспірацію, що допомагає рослинам краще переносити короткочасні посухи. Активізуючи найважливіші біохімічні процеси в клітинах рослин, калій підвищує їх стійкість до захворювань як протягом вегетації, так і в післязбиральний період, значно покращує лежкість плодів і овочів. Калій відіграє важливу роль у синтезі та оновленні білка в рослині.
При нестачі калію в клітину посилено надходять натрій, магній, кальцій, що порушує обмін речовин - підвищується вміст вільного аміаку та іонів водню. Надлишок калію знижує надходження магнію, викликає магнієве голодування. При нестачі магнію вміст хлорофілу в зелених частинах рослин зменшується, листя, насамперед нижні, стають плямистими, «мармуроподібними», бліднуть між жилками, а вздовж жилок зберігається зелене забарвлення. Потім листя поступово жовтіють, скручуються з країв і передчасно опадають.
Зовнішні ознаки калійного голодування - побуріння країв листя, поява на листі іржавих цяточок. Калій зі старого листя вимивається дощами. Критичний період споживання калію рослинами припадає на перші 15 днів після появи сходів, а максимального - збігається з періодом інтенсивного приросту біомаси. У льону надходження калію закінчується у фазі повного цвітіння, у зернових і зернобобових - до початку молочної стиглості. Картопля, капуста, цукрові буряки споживають калій протягом усього періоду вегетації. Особливо багаті калієм ембріональні тканини і зростаючі клітини, тому калій іноді називають "елементом молодості».
У грунті калію більше, ніж азоту і фосфору разом узятих. Значна кількість калію міститься у важких грунтах, тому що він входить до складу багатьох мінералів. Основна частина калію в грунті знаходиться у нерозчинної і малоусвояемой для рослин формі. У підорному шарі дерново-підзолистих і сірих лісових грунтів калію більше, ніж в орному. Найбільше калію в алюмосилікатах, особливо багато його в польовому шпате До 2 А1 2 Si 6 0 16. З цього мінералу калій майже не засвоюється рослинами. Значна кількість калію знаходиться в адсорбціонносвязанном стані на поверхні грунтових колоїдів. Від валового вмісту калію ця форма елемента становить 0,8% в супіщаних грунтах і 1,5% в суглинистих. Обмінний калій грає важливу роль у живленні рослин.
Водорозчинні форми калію становлять 0,2 - 0,1 від обмінних, тобто 0,1 молей калію на 100 г грунту. Утворюються вони в результаті гідролізу мінералів, руйнування їх кореневими виділеннями рослин, дії азотної кислоти, яка присутня у грунті, витіснення обмінного калію.
Велика кількість перегною і вапно збільшують перехід калію в необмінним форму, а руйнування гумусу і підкислення знижують закріплення калію грунтом. Грунти, систематично угноєна калієм, при новому внесення пов'язують його слабкіше. Конюшина використовує фіксований грунтом калій краще інших рослин.
Найбільш ефективно вносити калій на достатню глибину, щоб виключити пересихання грунту, і закладати добрива локально. Восени відзначено саме низький вміст обмінного калію в грунті, навесні його стає більше.
Види калійних добрив.
Випускаються промисловістю добрива поділяються на:
· Концентровані - хлорид калію, сульфат калію, хлористий калій-електроліт, калійна сіль, калімагнезія, калійно-магнієвий концентрат;
· Сирі солі - сильвініт, каїніт.
Хлорид калію - це дрібнокристалічний порошок рожевого або білого кольору з сіруватим відтінком, містить 57 -60% До 2 0 Основне калійне добриво, яке складає 80 - 90% загального виробництва калійних добрив.
Сульфат калію - дрібнокристалічний порошок білого кольору з жовтим відтінком, містить 46 -50% До 2 0. Не злежується, транспортується в мішках або без тари. Використовують під ті культури, які не переносять хлору; в овочівництві, особливо в захищеному грунті.
Хлористий калій електроліт КС1 з домішками NaС1 і МgС1 2 - сільнопилящій дрібнокристалічний порошок з жовтим відтінком, містить 34 -42% До 2 0 і по 5% Мg0 і Na 2 0. Не злежується. На бідних магнієм грунтах більш ефективний ніж КС1.
Калімагнезія (сульфат калію-магнію) К 2 S0 4 · МgS0 4 - білий сільнопилящій порошок з сіруватим або рожевим відтінком або сірувато-рожеві гранули неправильної форми, містить 29% До 2 0 і 9% Мg0. Не злежується. Використовують під культури, чутливі до хлору, і на легких грунтах.
Сирі калійні солі (сильвініт і каїніт) - отримують шляхом дроблення і розмелювання природних калійних солей. Застосовувати їх доцільно поблизу родовищ калійних руд, так як вони мають низький вміст К 2 0 і багато домішок. Обмежує їх застосування і велика кількість хлору.
Калійна сіль 40%-я містить близько 40% До 2 0, 20% Na 2 0 і 50% хлору. Отримують в результаті змішування хлористого калію з меленим сильвинитом і каїніту. Це суміш сірих, білих і червонуватих кристалів. Гарне добриво для культур, чуйних на натрій (кормові та столові коренеплоди, томат, капуста, злакові трави). Суміш хлористого калію і каїніту дає 30%-у калійну сіль. Це добриво цінно для культур, що споживають багато магнію, на грунтах, бідних магнієм (супіщані і піщані).
Фосфат калію К3Р04 - висококонцентрований добриво, що містять до 40% До 2 0 і 60% Р 2 0 5.
Застосовувати калій необхідно перш за все на торф'яних, піщаних і супіщаних грунтах, яких багато в заплавах річок Нечорнозем'я, на дерново-підзолистих і сірих лісових грунтах, північних чорноземах лісостепу і червоноземах. На солонцях калій не застосовують, щоб не підсилювати солонцюватих. Катіон калію сильно адсорбується колоїдами грунту і помітно не пересувається.
Калійні добрива вносять з осені скрізь, крім легких грунтів і вологих субтропіків. Ефективна глибока запашку калійних добрив, щоб калій не фіксувався необмінним. Вапнування кислих грунтів - один з обов'язкових прийомів підвищення ефективності калійних добрив. Однак через антагонізму іонів калію і кальцію на провапнованих грунтах слід підвищувати дози калійних добрив.
У зоні з великою кількістю опадів калійні добрива вносять навесні при обробці грунту культиватором, тоді хлор, що міститься в більшості цих добрив, не буде пригнічувати молоді рослини. Хлор шкідливий для картоплі, тютюну, цитрусових. До нього дуже чутливі люпин, квасоля, гречка. Ефективно вносити калійні добрива під люцерну, овочеві та плодово-ягідні культури. Буряках калій потрібен особливо в період сахаронакопленія.
З мінеральних добрив калію засвоюється рослинами приблизно стільки ж, скільки і з органічних. Коефіцієнт використання калію для більшості культур 70 - 80%, на піщаних грунтах він вищий, ніж на суглинних. Під культури з високою інтенсивністю поглинання калію дози внесених добрив значно збільшують. Збільшення ефективності використання калійних добрив можна зробити наступним чином:
· Оптимальним розміщенням фонду калійних добрив; внесенням калійних добрив в першу чергу під культури, інтенсивно засвоюють калій;
· Збалансованим харчуванням рослин усіма елементами; раціональним використанням форм калійних добрив.
1.2.4 Комплексні добрива
Рослини в процесі життєдіяльності потребують великої кількості різноманітних елементів живлення, тому широке поширення набули комплексні добрива. Висока концентрація діючих речовин і одночасне утримання кількох елементів живлення - перевага комплексних добрив. Загальна вартість застосування комплексних добрив (з урахуванням витрат на їх виробництво) приблизно на 10% нижче, ніж простих.
Залежно від кількості компонентів розрізняють подвійні (РК, NP, NK) і потрійні (NPK), способу виробництва - складні, складно-змішані і змішані (тукосуміші), агрегатного стану - тверді і рідкі комплексні добрива.
Складні добрива отримують при хімічній взаємодії вихідних компонентів, складно-змішані - при взаємодії добрив, що зберігають один елемент живлення (односторонні) з фосфорною або сірчаною кислотою з наступною аммонізаціей, змішані - механічним змішуванням готових добрив.
Добрива випускають з різним масовим співвідношенням азоту, фосфору і калію (N: Р 2 0 5: До 2 0), наприклад 1:1,5:0,5 (азот приймають за одиницю). Іноді добриво характеризують співвідношенням N: Р 2 0 5: До 2 0 у відсотках за масою, наприклад 12:18:6. Сума цих чисел дає загальний вміст діючих речовин в добриві. Співвідношення між окремими компонентами в складі комплексних добрив не завжди відповідає потребам культур при вирощуванні на грунтах з різною забезпеченістю цими елементами. Іноді виникає необхідність доповнювати комплексні добрива односторонніми добривами або готувати відповідні тукосуміші.
Складні добрива. Діамофос (NН 4) 2 НР0 4 - саме концентроване добриво зі складних добрив, містить 18% і більше азоту і близько 50% Р 2 0 5. Фосфоаммомагнезія МgNН 4 Р0 4 • Н 2 0 містить 10,9% N, 45,7% Р 2 0 5 і 25,9% Мg0. Добриво придатне для основного внесення в першу чергу на піщаних грунтах, де можливі істотні втрати азоту з розчинних добрив і відчувається дефіцит магнію, а також у теплицях при вирощуванні овочів на гідропоніці.
Рідкі складні добрива - водні розчини, які містять Nр або NPK іноді з добавками мікроелементів. Отримують на основі ортофосфорної і суперфосфорної кислот. Їх можна вносити поверхнево. Азот міститься в аміачній формі, фосфор - у формі поліфосфорною і ортофосфорної кислот. Підвищення концентрації елементів у таких добривах обмежено кристалізацією. Для запобігання цьому явищу додають колоїдну глину (10-22 кг / т). Виходять суспендовані добрива.
Поліфосфати амонію - містять 16 - 18% азоту і 58 - 61% водорозчинного Р 2 0 5 Відрізняються високою загальною концентрацією фосфору й азоту. Використовують у твердому вигляді або вводять головним компонентом у рідкі та суспендовані добрива. Вносять під усі культури. Метафосфат амонію (NН 4 Р0 3) n містить до 80% Р 2 0 5, важко розчинний у воді.
Калійна селітра КNO 3 - містить близько 13% азоту і до 45% До 2 0. Особливо цінна для культур, чутливих до хлору. Застосовують у захищеному грунті. Недолік - широке співвідношення між азотом і калієм (1:3:5), тому потрібно додатково вносити азотні й фосфорні добрива.
Складно-змішані добрива. Ці добрива бувають подвійні - Нітрофос і потрійні - нітрофоски. Добрива, що отримуються на основі моноамонійфосфат, називаються нітроаммофоса, при введенні калію - нітроамофоски, на основі Діамонійфосфат - діаммонітрофосом і діаммонітрофоской. Розмір гранул нітрофоски 1 - 4 мм. Нітрофоски вносять як основне добриво, припосівного у рядки, а також в підгодівлю.
Змішані добрива. Змішування сухих добрив - найбільш доступний, простий і економічний метод отримання комплексних добрив. За агрохімічними якостям змішані добрива практично не відрізняються від складних. При змішуванні твердих добрив вихідні компоненти повинні бути сухими і розсипчастими. Суміші, що складаються з часток різних розмірів, розшаровуються при зберіганні, перевезенні і механізованому внесенні.
Змішані добрива можна вносити безпосередньо після змішування або готувати завчасно з наступним зберіганням. Не всі добрива можна змішувати один з одним. Наприклад, при змішуванні аміачної селітри з суперфосфатом, у складі якого є певна кількість фосфорної кислоти, можуть виділятися пари азотної кислоти або оксиди азоту. Карбонат і бікарбонат кальцію, що мають лужну реакцію, і металургійні шлаки, що містять вільний оксид кальцію, не можна змішувати з амонійних добрив через можливих втрат аміаку. У більшості випадків змішувати добрива краще незадовго до внесення їх у грунт.
1.3 Вплив мінеральних добрив на грунтові мікроорганізми
Внесення в грунт добрив не тільки покращує живлення рослин, але змінює і умови існування грунтових мікроорганізмів, які також потребують мінеральних елементах. При сприятливих кліматичних умовах чисельність мікроорганізмів і їх активність після добрива грунту значно зростають.
Стимуляційний ефект мінеральних добрив на грунтову мікрофлору, а в ще більшому ступені гною вельми наочно демонструє досвід, проведений на дерново-підзолистого грунті Сільськогосподарської академії ім. К.А. Тімірязєва (Є. М. Мішустіі, Е.3. Теппер). Більше 50 років тому з ініціативи Д.М. Прянишникова був закладений стаціонарний тривалий досвід з вивчення впливу різних добрив на грунт. Для мікробіологічного дослідження бралися зразки з наступних ділянок.
Беззмінний пар: 1) неудобрявшаяся грунт; 2) грунт, щорічно отримувала мінеральне добриво, 3) грунт, щорічно удобрювати гноєм.
Незмінна жито: 1) неудобрявшаяся грунт; 2) грунт, щорічно отримувала NРК; 3) грунт, щорічно удобрювати гноєм.
Семіпольний сівозміну з конюшиною: 1) неудобрявшаяся грунт (пар), 2) грунт, щорічно удобрювати гноєм (пар).
У середньому грунт, удобрював мінеральними добривами, за рік отримували на 1 га 32 кг азоту, 32 кг фосфору (Р 2 0 5) і 45 кг калію (К 2 0). Гній вносили в кількості 20 т на 1 га щорічно.
Таблиця 1
| Внесені добрива | pH | Загальна кількість мікроорганізмів, тис на 1 га | Число актиноміцетів, тис на 1 г | Актиноміцети,% | Загальна кількість грибів, (тис на 1 га) | |
| водний | сольовий | |||||
| Беззмінний пар неудобренной NPK Гній Незмінна жито Неудобренной NPK Гній 7 - Польний сівозміну Неудобренной пар Гній, пар | 4,5 3,8 4,3 3,6 5,5 4,5 5,0 4,0 4,7 3,8 5,9 5,3 4,6 3,9 6,0 5,9 | 594 1246 2297 6559 5889 13448 1680 4467 | 117 61 250 3344 2389 7013 430 2316 | 19,6 4,9 10,9 51,0 40,7 52,1 25,5 51,9 | 15,0 23,6 30,0 29,0 57,2 28,1 4,0 72,0 | |
Внесення мінеральних добрив у грунт, яка перебувала весь час у стані пари, помітно збільшило загальну біогенного. Суттєвого впливу на чисельність мікронаселенія грунту під беззмінною житом застосування мінеральних добрив не зробило.
У більшості випадків мінеральні добрива дещо знизили відносну чисельність актиноміцетів і збільшили зміст грибів. Це стало результатом деякого підкислення грунту, що негативно впливає на першу групу грунтового мікронаселенія і посилює розмноження другий. Гній у всіх випадках різко стимулював розмноження мікроорганізмів, так як з гноєм у грунт вноситься багатий комплекс мінеральних і органічних речовин »
Відмінності, що були в системі добрив, різко позначилися на властивостях грунту і її врожайності. Грунт, що знаходилася 50 років у парующем стані, втратила близько половини запасу перегною. Внесення мінеральних добрив істотно зменшило цю втрату. Добрива стимулювали освіта мікробами перегною.
Середній урожай за період досвіду наводиться в табл. 2, складеної на підставі даних В. Є. Єгорова.
Таблиця 2
Вплив різних добрив, внесених у дерново-підзолисті грунти, на врожай сільськогосподарських культур (в ц / га)
| Добриво | Жито | Овес | Картопля | ||
| беззмінна | У сівозміні | беззмінний | У сівозміні | У сівозміні | |
| Контроль NPK Гній | 6,7 10,6 13,7 | 13,4 20,5 - | 7,1 10,1 11,1 | 13,2 17,8 - | 75,6 148,9 172,9 |
У сівозміні врожаї були значно вище, ніж при беззмінних культурах. У всіх випадках, однак, добрива істотно підвищували врожай. Більш ефективним було повне органічне добриво, тобто гній.
Мінеральні добрива зазвичай володіють «Фізіологічної» кислотністю. При використанні їх рослинами накопичуються кислоти, підкисляє грунт. Перегною і мулисті фракції грунту можуть нейтралізувати кислі речовини. У таких випадках говорять про «буферних» властивості грунту. У розібраному нами прикладі грунт мала добре вираженими буферними властивостями і тривале застосування добрив не призвело до суттєвого зниження величини рН. У результаті діяльність мікроорганізмів не була пригнічена. Не відзначалося і шкідливого післядії добрив на рослини.
У легких піщаних грунтах буферність слабо виражена. Тривале застосування на них мінеральних добрив може призвести до сильного підкислення, в результаті якого в розчин переходять токсичні сполуки алюмінію. Внаслідок цього біологічні процеси в грунті придушуються, а врожайність падає.
Подібне несприятливу дію мінеральних добрив спостерігалося на легких супіщаних грунтах Соликамском сільськогосподарської станції (Е. Н. Мішустін і В. Н. Прокошев). Для досліду було взято трипільна сівозміна з наступним чергуванням культур: картопля, бруква, яра пшениця. У грунт щорічно вносили N і Р 2 0 5 по 90 кг / га, а К 2 0 - 120 кг / га. Гній давали два рази на три роки по 20 т / га. Вапно вносили з розрахунку на повну гідролітичну кислотність - 4,8 т / га. Перед мікробіологічними дослідженням грунту пройшли чотири ротації. У табл. 3 даються матеріали, що характеризують стан окремих груп мікроорганізмів у досліджених грунтах.
Таблиця 3
Вплив різних добрив на мікрофлору подзолистой піщаного грунту Соликамском сільськогосподарської станції
| Добрива | pH (водний) | Загальна кількість мікроорганізмів, тис.га | Чисельність актиноміцетів, тис м | Чисельність грибів тис. г | Склад целюлозних мікроорганізмів,% обростань грудочок грунту | |||
| Cytophaga | миксобактерии | Dematium | Інші цвілі | |||||
| Контроль NPK Вапно Гній Вапно і гній | 5,5 4,4 6,1 5,9 6,1 | 538 324 640 1136 1397 | 180 150 260 610 850 | 8 14 10 16 17 | 0 0 0 3 83 | 0 20 50 40 14 | 73 0 20 0 0 | 27 75 18 7 0 |
Цікаві дані, що ілюструють величини врожаю сільськогосподарських культур на різному удобрюються грунтах Соликамском сільськогосподарської станції (табл. 4).
Таблиця 4
Вплив добрив, внесених у піщаний грунт, на врожай сільськогосподарських культур (в ц / га)
| Добрива | Урожай ярої пшениці при сівозмінах | Урожай картоплі при сівозмінах | ||||
| 1-м | 2-м | 3-м | 1-м | 2-м | 3-м | |
| Контроль NPK Вапно Гній Вапно + гній | 3,8 7,2 - 6,1 - | 2,7 1,4 5,4 12,0 14,9 | 2,3 0,4 4,5 10,9 13,8 | 82,7 174,8 - 136,1 - | 75,7 114,7 75,7 169,9 178,4 | 58,9 31,1 62,8 145,4 156,6 |
При зіставленні даних таблиць 1 і 3 можна встановити, що удобрюються мінеральними сполуками дерново-підзолисті грунти Сільськогосподарської академії ім. Тімірязєва та підзолисті піщані грунти Соликамском сільськогосподарської станції мали однакове значення рН у водній витяжці (4,3-4,4). Однак на піщаному грунті відзначався явно виражений токсикоз, відсутній на дерново-підзолисті грунти. Це пояснюється більш легким переходом у розчин токсичних солей алюмінію в слабо буферної піщаному грунті, що має іноді навіть не настільки катастрофічне зниження рН. У результаті Застосування добрив все ж таки викликає небажані наслідки. Так, наприклад, підкислення грунту може посилити діяльність деяких фітопаразітов. За спостереженнями Л. С. Жалнин, внаслідок тривалого застосування добрив на темно-сірих лісових грунті посилилося поразка конопель фузаріозом (збудник Fusarium oxysporum). Так, на контрольній ділянці сольове рН грунту дорівнювало 5,5. У цьому випадку боліло близько 5% висіяних рослин. При удобренні грунту середньою дозою мінеральних туків (N 60 Р 45 К 45) рН знизилося до 5,2; захворіло 14% рослин. При підвищенні дози добрив (N 200 Р 100 К 240) показник рН впав до 4,4 - хвороба вразила 42% рослин.
На нейтральних буферних грунтах мінеральні добрива навіть при тривалому їх застосуванні позитивно діють на грунтову мікрофлору і рослини. У табл. 5 наводяться результати досвіду, в якому чорноземні грунти Воронезької області удобрювались різними мінеральними тукамі. Азот вносили з розрахунку 20 кг / га, Р 2 0 5 -60 кг / га, К 2 О - 30 кг / га. Розвиток грунтового мікронаселенія посилилося. Однак високі дози добрив, які використовуються тривалий час, теж можуть знизити рН і подавити зростання мікрофлори і раcтеній. Тому при інтенсивної хімізації слід враховувати фізіологічну кислотність добрив. Навколо шматочків мінеральних або органічних добрив у грунті створюються радіальні мікрозони, що містять різну концентрацію поживних речовин і мають різне значення рН.
Таблиця 5
Вплив мінеральних добрив на чисельність мікрофлори чорноземної грунту (в тис / г)
| Добриво | Бактерії | Актиноміцети | Гриби | Мікроорганізми, що руйнують клітковину |
| Контроль P 2 O 5 + K 2 O P 2 O 5 + K 2 O + N | 4200 5600 8300 | 1700 2450 3350 | 16 27 21 | 30 185 270 |
Посилення розмноження мікроорганізмів у удобрених грунтах позначається на активізації процесів, які протікають у грунті. Так, помітно посилюється виділення грунтом С0 2 («дихання» грунту), що є наслідком більш енергійного руйнування органічних сполук і перегною. Зрозуміло, чому в удобрених грунтах рослини поряд із внесеними елементами використовують великі кількості поживних речовин з грунтових запасів. Особливо наочно це виявляється у відношенні азотних сполук грунту. Досліди з мінеральними азотними добривами, міченими N 15, показали, що розмір мобілізації азоту грунту під їх впливом залежить від типу грунту, а також дозувань і форм використаних сполук.
Усилившаяся діяльність мікроорганізмів у удобрених грунтах одночасно приводить до біологічного закріплення частини внесених мінеральних елементів. Деяка частина мінеральних азотовмісних речовин, наприклад сполуки амонію, може закріплюватися в грунті і в силу фізико-хімічних і хімічних процесів. В умовах вегетаційного досліду в грунті зв'язується до 10-30% дисперсно внесених азотних добрив, а в польових умовах - до 30-40% (А. М. Смирнов). Після відмирання мікроорганізмів азот їх плазми частково мінералізуєтся, але частково переходить у форму перегнійних сполук. До 10% закріпленого в грунті азоту може бути використано рослинами в наступному році. Приблизно в такому ж темпі звільняється решті азот.
Особливості мікробіологічної активності в різних грунтах впливають на перетворення азотних добрив. На них істотно впливає техніка внесення мінеральних туків. Гранулювання, наприклад, зменшує контакт добрив з грунтом, а отже, і мікроорганізмами. Це істотно підвищує коефіцієнт використання добрив. Все сказане в значній мірі відноситься і до фосфорним добривам. Тому робиться зрозумілим значення обліку мікробіологічної діяльності грунту при розробці питань раціонального використання добрив. Біологічне закріплення калію в грунті відбувається у відносно невеликих кількостях.
Якщо азотні добрива поряд з іншими мінеральними сполуками активізують діяльність сапрофітної мікрофлори, то фосфорні, а також калійні з'єднання підсилюють активність вільноживучих і симбіотичних азотофіксаторів.
Глава 2 Методика проведення дослідження
Відбір проб
Науково-дослідна робота проведена влітку - восени 2008р. на експериментальному стаціонарній ділянці кафедри сільськогосподарської радіології та екології при дослідному полі Калузького філії Російського державного аграрного університету-МСХА ім. К.А. Тімірязєва у приміській зоні міста Калуги. Мікробіологічний аналіз грунту проводився у випробувальній лабораторії за якістю харчових продуктів, продовольчої сировини та екології. м. Калуга, цегляна вул., МПС-15.
Район місцезнаходження навчально-дослідного поля характеризується помірно-континентальним кліматом, з теплим літом, помірно холодною зимою, стійким сніжним покривом і добре вираженими перехідними сезонами. Повне відтавання грунту спостерігається 23-24 квітня. За влагообеспеченності район розташування навчально-дослідного поля потрібно віднести до зони достатнього зволоження. Дві третини річної кількості опадів випадає у вигляді дощу, одна третина у вигляді снігу.
За природно-географічним районуванням дослідне поле відноситься до Угринів-Суходревскому району Смоленсько-Московської провінції.
Грунтовий покрив навчально-дослідного поля представлений дерново-підзолистими грунтами нормального зволоження. Грунтова різновид-дерново-середнепідзолисті супіщані і піщані грунти. Для цих грунтів характерний добре розвиненого гумусового горизонту.
Відбір проб грунту справляли на дерново-підзолистих супіщаних грунтах дослідного поля КФ РГАУ - МСХА імені К. під посадками топінамбура. Брали пробу грунту на яку не вносилися добрива (контроль) і пробу грунту на яку вносилися мінеральні добрива (NPK). Грунт відбирали методом діагоналі грунтовим буром із стаканчиком 20 см. Об'єднану пробу становили шляхом змішування точкових проб, відібраних на одній пробної майданчику. У результаті проба грунту становила 500 гр. Грунт просушили і просіяти через сито діаметром 3 мм.
Приготування розведень.
Зразок грунту ретельно перемішали і з нього відібрали навішування 10 гр. Наважку помістили в стерильну колбу. Додали 100 мл стерильної води. Збовтали, дали 10 хв відстоятися суспензії. У стерильні пробірки розлили по 9 мл стерильної води. Стерильною піпеткою з вихідної суспензії взяли 1 мл суміші і додали в першу пробірку з водою. Це перше розведення, в ньому концентрація грунту 1:10. З першого розведення брали 1 мл розчину і додавали його в другу пробірку з водою. Це друге розведення з концентрацією грунту 1:100. Таким чином продовжували робити розведення до концентрації 1:100000 (105).
Визначення загальної чисельності грунтових мікроорганізмів.
Для визначення загальної чисельності грунтових мікроорганізмів здійснили посів мікроорганізмів на живильне середовище, в якості якої використовується м'ясо-пептонний агар (МПА).
МПА являє собою універсальну, щільне середовище, яка плавиться тільки при температурі близько 100 ˚ С і дозволяє працювати практично в будь-яких температурних умовах. Брали 8,75 гр поживного агару в сухому вигляді, приготований промисловим способом. Додавали його в колбу з 250 мл дистильованої води, отриману суміш доводили до кипіння при постійному помішуванні. Кип'ятили до повного розплавлення агару. Фільтрували середовище через марлю. Потім, середу автоклавування при тиску 1 атм протягом 20 хвилин. Перед розливом у чашки Петрі середу охолоджували до 50 ˚ С.
Поверхневий метод посіву.
У стерильну чашку Петрі наливали агар шаром заввишки 5 мм. При цьому горло колби під час розливу провели через полум'я спиртівки, ватяну пробку після розливу обпекли. Під час розливу пробку тримали між мізинцем і безіменним пальцем правої руки. Стерильною піпеткою беремо 1мл розчину з п'ятого розведення (105). Капали в чашку Петрі з агаром і стерильним шпателем розтирали по всій поверхні чашки.
Глибинний метод посіву.
Стерильною піпеткою брали 1мл розчину з п'ятого розведення (105). Капали в чашку Петрі і заливали агар. Чашку з агаром злегка завадили.
Підрахунок колоній здійснили на п'ятий день після посіву. Потім провели морфологічний опис колоній.
Морфологічний опис колоній.
Колонією називають ізольоване скупчення клітин одного виду, яке виросло в більшості випадків з однієї клітини. У залежності від того, де розвивалися клітини, розрізняють поверхневі, глибинні і донні колонії. У нашому випадку утворилися поверхневі колонії. Опис виробляли з огляду на наступні ознаки:
форма - кругла, амебоподібним, неправильна, різоідная, кругла з фасеткові краєм, кругла з валиком по краю, з різоідним краєм, ниткоподібна, складчаста, концентрична, складна.
розмір - вимірюють діаметр колонії в міліметрах.
поверхня - гладка, шорстка, борозниста, складчаста, зморшкувата, з концентричними колами або радіально покреслена.
профіль - опуклий, плоский, кратерообразной, конусоподібний, горбистий.
блиск і прозорість - блискуча, матова, тьмяна, борошниста, прозора.
колір - безбарвна або пігментована - біла, жовта, золотава, помаранчева, бузкова, червона, чорна.
край - рівний, хвилястий, зубчастий, гладкий, лопатевої, неправильний, війчастий.
структура - однорідна, дрібно-або грубозерниста, струйчатую, волокниста.
Приготування фіксованих мікропрепаратів.
На знежирене предметне скло наносили краплю води бактеріологічною петлею, простерилізованою на полум'ї пальника. Знову прогрівали петлю на полум'ї пальника і брали пробу колонії з чашки Петрі. Розтирали пробу у краплі води по колу. Мазок висушували на повітрі, потім фіксували. Мазок фіксували термічно, проводячи скло 2 - 3 рази через полум'я пальника мазком вгору. Фіксація мазка призводить до загибелі мікроорганізмів, щільному прилипанню їх до поверхні скла та більш легкої сприйнятливості мікробів до барвнику. Фіксований мазок фарбували, заливаючи його поверхню розчином барвника на 2 хвилини. Потім барвник з мазка змивали водою, нижню сторону препарату витирали смужкою фільтрувального паперу, верхню обережно обсушують з боків, не торкаючись до мазка. Препарат остаточно досушують на повітрі. Таким чином робили препарат з кожної колонії. Готовий мазок мікроскопіювати. Описували морфологію бактерій і за даними визначили рід бактерії.
Глава 3. Результати дослідження
Порівняння числа колоній
* КУО - кількість колонієутворюючих одиниць в 1 гр грунту.
Дихання грунту
X = (ab) * k / m * t
X - інтенсивність дихання
а-обсяг щавлевої кислоти, що пішла на титрування лугу в колбі без грунту
б - обсяг щавлевої кислоти, що пішла на титрування дослідних варіантів
м - маса грунту
т - час експозиції
до - поправка до титру
к = 1
1) NPK
Х = (97 мл - 73,5 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = 0,1175
2) контроль
Х = (97 мл - 80 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = 0,085
3) NPK
Х = (88,5 мл - 112,5 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = -0,12
4) контроль
Х = (88,5 мл - 90 мл) * 1/5гр * 40 хв = -0,0075
Зразок грунту ретельно перемішали і з нього відібрали навішування 10 гр. Наважку помістили в стерильну колбу. Додали 100 мл стерильної води. Збовтали, дали 10 хв відстоятися суспензії. У стерильні пробірки розлили по 9 мл стерильної води. Стерильною піпеткою з вихідної суспензії взяли 1 мл суміші і додали в першу пробірку з водою. Це перше розведення, в ньому концентрація грунту 1:10. З першого розведення брали 1 мл розчину і додавали його в другу пробірку з водою. Це друге розведення з концентрацією грунту 1:100. Таким чином продовжували робити розведення до концентрації 1:100000 (105).
Визначення загальної чисельності грунтових мікроорганізмів.
Для визначення загальної чисельності грунтових мікроорганізмів здійснили посів мікроорганізмів на живильне середовище, в якості якої використовується м'ясо-пептонний агар (МПА).
МПА являє собою універсальну, щільне середовище, яка плавиться тільки при температурі близько 100 ˚ С і дозволяє працювати практично в будь-яких температурних умовах. Брали 8,75 гр поживного агару в сухому вигляді, приготований промисловим способом. Додавали його в колбу з 250 мл дистильованої води, отриману суміш доводили до кипіння при постійному помішуванні. Кип'ятили до повного розплавлення агару. Фільтрували середовище через марлю. Потім, середу автоклавування при тиску 1 атм протягом 20 хвилин. Перед розливом у чашки Петрі середу охолоджували до 50 ˚ С.
Поверхневий метод посіву.
У стерильну чашку Петрі наливали агар шаром заввишки 5 мм. При цьому горло колби під час розливу провели через полум'я спиртівки, ватяну пробку після розливу обпекли. Під час розливу пробку тримали між мізинцем і безіменним пальцем правої руки. Стерильною піпеткою беремо 1мл розчину з п'ятого розведення (105). Капали в чашку Петрі з агаром і стерильним шпателем розтирали по всій поверхні чашки.
Глибинний метод посіву.
Стерильною піпеткою брали 1мл розчину з п'ятого розведення (105). Капали в чашку Петрі і заливали агар. Чашку з агаром злегка завадили.
Підрахунок колоній здійснили на п'ятий день після посіву. Потім провели морфологічний опис колоній.
Морфологічний опис колоній.
Колонією називають ізольоване скупчення клітин одного виду, яке виросло в більшості випадків з однієї клітини. У залежності від того, де розвивалися клітини, розрізняють поверхневі, глибинні і донні колонії. У нашому випадку утворилися поверхневі колонії. Опис виробляли з огляду на наступні ознаки:
форма - кругла, амебоподібним, неправильна, різоідная, кругла з фасеткові краєм, кругла з валиком по краю, з різоідним краєм, ниткоподібна, складчаста, концентрична, складна.
розмір - вимірюють діаметр колонії в міліметрах.
поверхня - гладка, шорстка, борозниста, складчаста, зморшкувата, з концентричними колами або радіально покреслена.
профіль - опуклий, плоский, кратерообразной, конусоподібний, горбистий.
блиск і прозорість - блискуча, матова, тьмяна, борошниста, прозора.
колір - безбарвна або пігментована - біла, жовта, золотава, помаранчева, бузкова, червона, чорна.
край - рівний, хвилястий, зубчастий, гладкий, лопатевої, неправильний, війчастий.
структура - однорідна, дрібно-або грубозерниста, струйчатую, волокниста.
Приготування фіксованих мікропрепаратів.
На знежирене предметне скло наносили краплю води бактеріологічною петлею, простерилізованою на полум'ї пальника. Знову прогрівали петлю на полум'ї пальника і брали пробу колонії з чашки Петрі. Розтирали пробу у краплі води по колу. Мазок висушували на повітрі, потім фіксували. Мазок фіксували термічно, проводячи скло 2 - 3 рази через полум'я пальника мазком вгору. Фіксація мазка призводить до загибелі мікроорганізмів, щільному прилипанню їх до поверхні скла та більш легкої сприйнятливості мікробів до барвнику. Фіксований мазок фарбували, заливаючи його поверхню розчином барвника на 2 хвилини. Потім барвник з мазка змивали водою, нижню сторону препарату витирали смужкою фільтрувального паперу, верхню обережно обсушують з боків, не торкаючись до мазка. Препарат остаточно досушують на повітрі. Таким чином робили препарат з кожної колонії. Готовий мазок мікроскопіювати. Описували морфологію бактерій і за даними визначили рід бактерії.
Глава 3. Результати дослідження
| Літні проби: 10 травня поверхневе NPK 7 колоній Морфологічний опис колонії: Колонія 1: Форма - округла з валиком по краю Розмір - 15 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - біла Край - гладкий Структура - однорідна Колонія 2: Форма - неправильна Розмір - 7 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - хвилястий Структура - однорідна Колонія 3: Форма - округла Розмір - 5 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - оранжевий Край - рівний Структура - однорідна 10 травня поверхневе - 2 NPK 4 колонії Морфологічний опис колонії: Колонія 1: Форма - складчаста Розмір - 25 мм Поверхня - складчаста Профіль - зубчастий Блиск і прозорість - матова Колір - брудно - білий Край - хвилястий Структура - зерниста Колонія 2: Форма - округла Розмір - 5 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - помаранчева Край - рівний Структура - однорідна Глибинне - 1 колонія Глубінное2 - 5 колоній 10 травня поверхневе - ліс 156 колоній Колонія 1: Форма - округла Розмір - 1-2 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - біла Край - рівний Структура - однорідна Колонія 2: Форма - округла з валиком по краю Розмір - 13 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - гладкий Структура - однорідна 10 травня поверхневе 2 - ліс 134 колонії Колонія 1: Форма - округла Розмір - 1-2 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - біла Край - рівний Структура - однорідна Глибинне - 5 колоній Глубінное2 - 1 колонія Осінні проби: 10 травня поверхневе NPK 211 колоній Морфологічний опис колонії: Колонія 1: Форма - округла Розмір - 1-2 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - біла Край - рівний Структура - однорідна Колонія 2: Форма - округла Розмір - 9 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - рівний Структура - однорідна 10 травня поверхневе 2 NPK 195 колоній Морфологічний опис колонії: Колонія 1: Форма - округла Розмір - 1-2 мм Поверхня - гладка Профіль - плоский Блиск і прозорість - блискуча Колір - біла Край - рівний Структура - однорідна Колонія 2: Форма - округла Розмір - 7 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - рівний Структура - однорідна Глибинне - 325 колоній Глубінное2 - 311колоній 10 травня поверхневе - ліс 2 колонії Морфологічний опис колонії: Колонія 1 Форма - округла Розмір - 20 мм Поверхня - шорстка Профіль - плоский Блиск і прозорість - матова Колір - безбарвний Край - рівний Структура - зерниста Колонія 2 Форма - округла Розмір - 11 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - рівний Структура однорідна 10 травня поверхностное2 - ліс 3 колонії Морфологічний опис колонії: Колонія 1: Форма - округла Розмір - 7 мм Поверхня - гладка Профіль - опуклий Блиск і прозорість - блискуча Колір - білий Край - рівний Структура однорідна Глибинне - 1 колонія Глубінное2 - 2 колонії | Паличкоподібні Паличкоподібні Скупчення гексональной форми в центрі кружечок Паличкоподібні Скупчення гексональной форми в центрі кружечок Коки Паличкоподібні Коки Коки Стафілококи Коки Стафілококи Паличкоподібні Стафілококи Стафілококи |
| Ліс | ||
| Метод посіву поверхневе | Час збору грунту | |
| літо | осінь | |
| Число колоній | 290 = 145 * 10 травня (КУО) | 5 = 2,5 * 10 5 |
| Метод посіву глибинний | ||
| Число колоній | 6 = 3 * 10 5 | 3 = 1,5 * 10 5 |
| NPK | ||
| Метод посіву поверхневе | ||
| Число колоній | 11 = 5,5 * 10 5 | 306 = 203 * 10 5 |
| Метод посіву глибинний | ||
| Число колоній | 6 = 3 * 10 5 | 636 = 318 * 10 5 |
Дихання грунту
X = (ab) * k / m * t
X - інтенсивність дихання
а-обсяг щавлевої кислоти, що пішла на титрування лугу в колбі без грунту
б - обсяг щавлевої кислоти, що пішла на титрування дослідних варіантів
м - маса грунту
т - час експозиції
до - поправка до титру
к = 1
1) NPK
Х = (97 мл - 73,5 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = 0,1175
2) контроль
Х = (97 мл - 80 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = 0,085
3) NPK
Х = (88,5 мл - 112,5 мл) * 1 / 5 гр * 40 хв = -0,12
4) контроль
Х = (88,5 мл - 90 мл) * 1/5гр * 40 хв = -0,0075
| Назва | NPK 1 | Контроль 1 | NPK 2 | Контроль 2 |
| а | 97 | 97 | 88,5 | 88,5 |
| б | 73,5 | 80 | 112,5 | 90 |
| м | 5 | 5 | 5 | 5 |
| т | 40 | 40 | 40 | 40 |
| до | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Х | 0,1175 | 0,085 | -0,12 | -0,0075 |