Odżywianie i nawożenie roślin

Transkrypt

1 Odżywianie i nawożenie roślin Rola światła, powietrza, wody i ciepła w procesie kształtowania plonu Rośliny zielone, dzięki zdolności wykorzystywania energii słonecznej są w stanie syntezować związki organiczne z dwutlenku węgla, wody i soli mineralnych. Asymilacja C02 jest podstawowym procesem związanym z wytwarzaniem plonu, dlatego czynniki mające wpływ na jej intensywność mają również zasadnicze znaczenie dla wielkości produkcji roślinnej. O intensywności fotosyntezy, a tym samym o przyroście plonów roślin decydują takie czynniki, jak: stopień absorpcji promieniowania świetlnego przez rośliny i nasłonecznienie łanu, wymiana gazów pomiędzy roślinami a powietrzem atmosferycznym oraz dostępność wody i soli mineralnych. Stopień wykorzystania promieniowania słonecznego przez rośliny jest bardzo mały. Zaledwie 3-5% promieniowania docierającego do powierzchni nadziemnych części roślin jest wykorzystywane przez rośliny w procesie fotosyntezy. Ponieważ energia słoneczna ma podstawowe znaczenie dla nagromadzania biomasy roślin, dlatego bardzo istotne jest stworzenie takich warunków wzrostu roślin, aby nie konkurowały one ze sobą o światło (uprawa roślin w rzędach o optymalnej rozstawie i odległości, przy orientacji rzędów północpołudnie). W warunkach zacienienia maleje intensywność fotosyntezy i tempo nagromadzania biomasy przez rośliny. Bardzo duże znaczenie w procesie tworzenia plonu ma woda. Cząsteczki wody biorą bowiem bezpośredni udział w procesie fotosyntezy. Ponadto jest ona środowiskiem reakcji biochemicznych przebiegających w organizmie roślinnym. Para wodna bierze udział w wymianie gazowej pomiędzy organami asymilującymi i powietrzem atmosferycznym oraz w procesie chłodzenia roślin. Woda bierze udział w transporcie substancji z gleby do rośliny i wewnątrz roślin. Jest też niezbędna do życia mikroorganizmów glebowych regulujących obieg materii w środowisku. W uprawie roślin istotne znaczenie ma również temperatura gleby i powietrza atmosferycznego. Czas, w którym utrzymuje się temperatura powietrza powyżej 5 C, jest nazywany okresem wegetacji roślin. Zbyt niska i zbyt wysoka temperatura powietrza w trakcie wegetacji zmniejsza intensywność procesów biochemicznych, a tym samym nagromadzania plonu roślin.

2 Optymalna temperatura powietrza to taka, przy której wzrost i rozwój roślin przebiegają najlepiej. Poszczególne gatunki roślin mają różne wymagania temperaturowe. Istotne znaczenie dla roślin ozimych ma temperatura powietrza zimą. Warto zauważyć, że niskie temperatury w tym okresie są niezbędne dla inicjacji rozwoju generatywnego niektórych gatunków roślin. Jednak utrzymywanie się zbyt niskich temperatur, zwłaszcza przy braku okrywy śnieżnej, może powodować wymarzanie roślin. Bardzo ważnym czynnikiem kształtującym wielkość uzyskiwanych plonów jest dostępność dla roślin soli mineralnych z gleby. Są one niezbędne do syntezy związków organicznych występujących w roślinach. Znana jest rola pierwiastków, jakie pobierane są przez rośliny oraz ich wpływ na wielkość i jakość plonów. Przyrost plonu roślin następuje jednak tylko w określonym zakresie dawek. Nadmierny wzrost dawki składnika nie powoduje już przyrostu plonu lub może nawet powodować jego zmniejszenie. Dlatego uzyskanie największego plonu roślin jest możliwe przy zastosowaniu optymalnej dawki nawozów i przy optymalnym układzie pozostałych czynników plonotwórczych (woda światło, temperatura, agrotechnika). Zgodnie z prawem minimum Liebiga, wzrost roślin jest uzależniony w głównej mierze od tego czynnika, który znajduje się w glebie w najmniejszej ilości. Skład chemiczny roślin W 1 kg świeżej masy roślin zawarte jest g (70-90%) wody, a pozostałą część stanowią związki organiczne i mineralne. Zawartość związków organicznych w suchej masie roślin wynosi ponad 900 g x kg -1 s.m.. W skład związków organicznych wchodzą przede wszystkim węgiel, tlen i wodór. Przeciętna zawartość węgla w 1 kg suchej masy roślin wynosi 450 g (45%), tlenu 420g (42%) i wodoru 50g x kg -1 s.m. (5%). Pozostałą część suchej masy roślin stanowi 13 pierwiastków pobieranych z gleby przez system korzeniowy roślin. Pierwiastki chemiczne, które pełnią określoną funkcję w metabolizmie roślin, bez których roślina nie jest w stanie przejść pełnego cyklu rozwojowego i których nie da się zastąpić innymi pierwiastkami, nazywane są składnikami pokarmowymi roślin. Ze względu na zawartość w roślinach, składniki pokarmowe zwykle dzieli się na dwie grupy: makroelementy i mikroelementy. Zawartość makroelementów w roślinach jest od 100 do 1000 razy większa niż mikroelementów. Makroelementy to: azot, fosfor, potas, wapń, magnez i siarka. Mikroelementy to: żelazo, mangan, cynk, miedź, bor, molibden, chlor, nikiel.

3 Obok składników pokarmowych w roślinach mogą występować inne pierwiastki chemiczne. Do pierwszej grupy tych pierwiastków należą tzw. pierwiastki korzystne: sód, krzem, kobalt, wanad, jod. Ich obecność w organizmie nie jest niezbędna dla pełnego cyklu rozwojowego roślin, jednak mogą one korzystnie wpływać na przebieg procesów życiowych roślin lub zwierząt. Drugą grupę stanowią te pierwiastki, których korzystny wpływ na rozwój roślin nie został udowodniony, lub wpływają niekorzystnie na wielkość plonów i jakość roślin. Są to: glin, ołów, kadm, arsen i rtęć. Węgiel, tlen i pewne ilości siarki (S02) pobierane są przez rośliny z powietrza atmosferycznego w postaci gazowej. Pozostałe pierwiastki pobierane są przez system korzeniowy roślin z gleby w postaci jonowej (kationów i anionów) wraz z wodą. W ograniczonym zakresie składniki pokarmowe mogą być pobierane przez zielone części roślin w postaci cząsteczek prostych związków chemicznych (np. mocznika), jonów i chelatów (kompleksowych połączeń wielowartościowych jonów ze związkami organicznymi.) Ten sposób pobierania składników pokarmowych przez rośliny jest wykorzystywany przy tzw. dokarmianiu roślin azotem, magnezem i mikroelementami i w mniejszym stopniu również innymi składnikami pokarmowymi. Składniki pokarmowe roślin Makroelementy Azot Jest pobierany przez korzenie roślin w postaci kationu amonowego NH4 + i anionu saletrzanego N03- oraz przez zielone części roślin w postaci mocznika CO(NH2)2. Rośliny motylkowate zaspokajają część potrzeb pokarmowych na ten składnik, wykorzystując azot atmosferyczny wiązany symbiotycznie przez bakterie brodawkowe. Najliczniejszą grupą związków azotowych w roślinach są białka. Pełnią one funkcję zapasową, enzymatyczną i budulcową. Azot wchodzi w skład kwasów nukleinowych odpowiedzialnych za kodowanie informacji genetycznej i biosyntezę białek. Wchodzi też w skład chlorofilu. Niedobór azotu powoduje, że całe rośliny stają się jasnozielone, pędy i międzywęźla ulegają skróceniu, słabsze jest krzewienie u zbóż i mniejsza jest powierzchnia liści. Okres przechodzenia do kolejnych faz rozwojowych jest krótszy. Nasiona i ziarniaki są gorzej wykształcone i wypełnione.

4 Nadmiar azotu zaznacza się ciemnozielonym wybarwieniem roślin, nadmiernym wzrostem części wegetatywnej, nadmiernym krzewieniem u zbóż, wzrostem ilości niedogonów. Stwarza to zagrożenie porażenia łanu patogenami, zacienieniem i wylęganiem roślin oraz wydłużeniem okresu wegetacji. Nadmiar azotu pogarsza jakość płodów rolnych ze względu na akumulację azotanów (N03-), zmniejszenie zawartości glutenu w ziarniakach odmian konsumpcyjnych pszenicy, obniżenie jakości technologicznej jęczmienia browarnego, pogorszenie jakości technologicznej korzeni buraka cukrowego wywołane dużą zawartością aminokwasów. Fosfor Jest pobierany przez rośliny w postaci anionu H2P04 -, a w mniejszym stopniu HP Występuje on w kwasach nukleinowych, fosfolipidach budujących błony cytoplazmatyczne i związkach wysoko energetycznych oraz w koenzymach biorących udział w reakcjach biochemicznych. Jest magazynowany w postaci związków zapasowych w generatywnych częściach roślin. Fosfor wpływa na lepszy rozwój systemu korzeniowego, przyśpiesza dojrzewanie, zwiększa odporność na suszę, mróz i niektóre choroby, zwiększa ilość skrobi w ziemniakach i cukru w burakach. Niedobór fosforu w początkowych fazach rozwoju roślin objawia się ciemnozielonym wybarwieniem liści. W późniejszym okresie dochodzi do znacznego zahamowania wzrostu roślin. U roślin zbożowych pojawiają się antocyjanowe przebarwienia starszych liści i źdźbła. Opóźnieniu ulega rozwój roślin. Słabsze jest zawiązywanie owoców, zmniejsza się liczba kłosków w kłosie i ziarniaków w kłosku oraz ich wypełnienie. Przeważnie nie obserwuje się objawów nadmiaru fosforu w roślinach. Duża jego zawartość może jednak powodować u roślin zaburzenia w gospodarce niektórymi mikroelementami.

5 Potas Jest pobierany przez rośliny w postaci kationu K +. Nie jest on włączany do struktury związków organicznych i występuje w roślinach w postaci kationu K + przede wszystkim w organach wegetatywnych. Potas jest odpowiedzialny za gospodarkę wodną roślin, bierze udział w otwieraniu i zamykaniu aparatów szparkowych i transporcie N03 - oraz asymilatów w roślinie, bierze udział w syntezie związków wielkocząsteczkowych i aktywuje enzymy. Niedobór potasu na polach uprawnych bardzo często nie powoduje widocznych objawów chorobowych u roślin. Ukryty brak potasu przejawia się najczęściej osłabieniem wzrostu roślin. Wyczerpywanie potasu z gleby przyczynia się do stopniowego zmniejszenia plonów. Potas jest transportowany ze starych liści do młodych i dlatego pierwsze oznaki niedoboru tego składnika pojawiają się na starszych liściach. U zbóż są to żółte, chlorotyczne i nekrotyczne plamy na wierzchołkach i brzegach liści, rozwijające się na całą blaszkę liściową. U innych gatunków (np. rzepaku) plamy takie pojawiają się na powierzchni liścia nieregularnie. Na skutek zaburzeń gospodarki wodnej starsze liście, a następnie całe rośliny przyjmują zwiędnięty wygląd. U ziemniaka niedobór potasu powoduje ciemnienie miąższu bulw. Nadmiar potasu. Potas może być pobierany przez rośliny w sposób luksusowy tzn. w ilościach większych od faktycznego zapotrzebowania na ten składnik. Przy dużej zawartości potasu w glebie, rośliny pobierają nadmierną ilość tego składnika. Ma to niekorzystny wpływ na jakość pasz zielonych. Nadmierna ilość potasu i jego antagonistyczne działanie w stosunku do magnezu powoduje, że przeżuwacze odżywiane taką paszą mogą zapadać na tężyczkę pastwiskową. Objawia się ona zmniejszeniem produkcji mleka i przyrostów masy ciała, a w szczególnych wypadkach może prowadzić do padnięć zwierząt. Dlatego nawożenie roślin

6 przeznaczonych na pasze zielone powinno być ściśle dostosowane do ich wymagań pokarmowych roślin i zasobności gleby w ten składnik. Należy również dzielić dawkę nawozów potasowych pod kolejne pokosy lub odrosły runi. Wapń Jest pobierany przez rośliny w postaci kationu Ca 2+. Bierze on udział w podziałach i wzroście elongacyjnym komórek oraz jest odpowiedzialny za regulację przepuszczalności błon plazmatycznych. Większe wymagania roślin motylkowatych wobec wapnia niż innych roślin są związane z rolą tego składnika w tworzeniu się i wzroście brodawek korzeniowych. Niedobór wapnia W warunkach polowych przeważnie nie stwierdza się niedoboru wapnia nawet u roślin uprawianych na glebach kwaśnych. Objawy niedoboru Ca pojawiają się na rosnących wierzchołkach i młodych liściach, ponieważ składnik ten nie przemieszcza się w roślinie. Często obserwuje się objawy pośredniego niedoboru wapnia u roślin - gorzką plamistość jabłek i suchą zgniliznę wierzchołków owoców u pomidora. Jest to spowodowane niedostatecznym dopływem tego składnika do owoców i tkanek zapasowych. Objawy niedoboru Wapnia (Ca): spowolnienie rozwoju i obniżka plonu roślin najmłodsze liście powykręcane z końcami w dół gorzka plamistość podskórna owoców niska odporność na choroby grzybowe

7 Przeważnie nie obserwuje się objawów nadmiaru wapnia w roślinach. Duża jego zawartość może jednak powodować u roślin zaburzenia w gospodarce niektórymi mikroelementami. Magnez Jest pobierany przez rośliny w postaci Mg 2+. Składnik ten może być również pobierany przez nadziemne części roślin, co jest wykorzystywane przy dolistnym nawożeniu tym pierwiastkiem. Podstawową funkcją magnezu jest udział w tworzeniu chlorofilu. Niedobór magnezu u roślin jest spowodowany niską zawartością przyswajalnych form tego składnika w glebie oraz antagonizmem potasowo -magnezowym i występuje najczęściej na glebach kwaśnych. Początkowo objawia się on na starszych liściach, a później na młodszych. Wynika to ze względnie dobrej ruchliwości tego składnika w roślinach. W warunkach niedoboru magnezu u zbóż pojawia się charakterystyczny rodzaj chlorozy - marmurkowatość liści. U roślin dwuliściennych, np. u buraka, pomiędzy nerwami pojawiają się żółte, chlorotyczne plamy. Zmiany te mogą objąć całą blaszkę i przechodzić w nekrozę liści. Objawy niedoboru Magnezu (Mg): chlorozy pomiędzy nerwami dolnych liści pasiastość lub paciorkowatość liści (zboża) żółknięcie i opadanie liści nekrozy pomiędzy nerwami liści

8 Przeważnie nie obserwuje się objawów nadmiaru magnezu w roślinach. Duża jego zawartość może jednak powodować u roślin zaburzenia w gospodarce niektórymi mikroelementami. Siarka Jest pobierana przez korzenie roślin w postaci S04 2- oraz w postaci gazowej S02 przez liście. W roślinach występuje przede wszystkim w postaci aminokwasów siarkowych wchodzących w skład enzymów i białek zapasowych oraz w postaci S Niedobór siarki przypomina objawy niedoboru azotu u roślin. Przy czym jasnozielone zabarwienie liści pojawia się początkowo na liściach młodych, a później obejmuje całą roślinę. Duże wymagania pokarmowe w stosunku do tego składnika mają rośliny kapustowate i motylkowate. W przypadku rzepaka oprócz jasnozielonego wybarwienia roślin, niedobór siarki powoduje również charakterystyczne łódkowate wygięcie liści. Objawy niedoboru Siarki (S): liście chlorotyczne z odcieniem czerwonym drobnienie liści i pokroju roślin słabe kwitnienie i zawiązywanie łuszczyn (rzepak)

9 spadek jakości plonu Mikroelementy Mangan Jest pobierany z gleby przez rośliny w postaci Mn 2+. Bierze udział w tych samych procesach co magnez. Aktywuje enzymy odpowiedzialne za wydzielanie tlenu w trakcie fotosyntezy. Niedobór manganu obserwuje się na liściach młodych, ponieważ nie przemieszcza się on w roślinie. W roślinach wrażliwych na niedobór tego składnika takich jak: owies, pszenica oraz kukurydza, powstają szarozielone smugowate plamy na blaszce liścia (szara plamistość) oraz charakterystyczne przełamanie się liścia w połowie jego długości. U buraka na młodych liściach pojawiają się żółte plamy, a obrzeża liści zwijają się do góry. Skupiska chlorofilu zgromadzone są w najbliższym sąsiedztwie nerwów przyjmujących zabarwienie żółte. Obumieranie komórek powoduje pojawienie się dziur w liściach. Nadmiar manganu może powodować pojawienie się brązowych plam na starszych liściach i nierównomierne rozmieszczenie chlorofilu. Bor

10 Jest pobierany przez rośliny w postaci B03 3-, B Bierze on udział w gospodarce cukrami w roślinie. Dużym zapotrzebowaniem na ten pierwiastek charakteryzują się buraki cukrowe, rośliny motylkowate, rośliny kapustowate, kukurydza. Rośliny zbożowe mają bardzo małe wymagania pokarmowe w stosunku do boru. Niedobór boru u roślin powoduje zamieranie wierzchołków wzrostu pędów. U buraka cukrowego objawem chorobowym jest zgorzel liścia sercowego. Młode liście są poskręcane i wyrastają bardzo ciasno, pojawia się wyciek syropowatej cieczy, rośliny gniją i obumierają. U rzepaku pojawia się chloroza najmłodszych liści oraz antocjanowe przebarwienie liści starszych. Ograniczone jest zawiązywanie łuszczyn. Nadmiar boru u roślin objawia się zaburzeniem metabolizmu, charakterystycznym bieleniem wierzchołków i brzegów liści, a w szczególnych przypadkach obumieraniem roślin. Cynk Jest pobierany przez rośliny w postaci Zn 2+. Fizjologiczna rola tego pierwiastka polega na aktywowaniu wielu enzymów, regulowaniu przemian węglowodanów, biosyntezie białek. Roślinami wrażliwymi na niedobór cynku są: kukurydza, pszenica i lucerna.

11 Niedobór cynku objawia się zmianami chlorotycznymi obszarów międzynerwowych liści. U kukurydzy są to chlorotyczne pasma po obu stronach nerwu głównego. U drzew owocowych niedobór cynku powoduje pojawienie się na końcach pędów pęków małych liści (u jabłoni jest to choroba rozety). Pęki takie bardzo często opadają. Nadmiar cynku objawia się zmniejszonym tempem wzrostu i rozwoju liści oraz ich chlorozą. Miedź Jest mikroelementem pobieranym przez rośliny przede wszystkim w postaci Cu 2+. Wpływa ona na szereg procesów biochemicznych w roślinach, polegających na utlenianiu i redukcji związków chemicznych. Jest ważnym mikroelementem w uprawie zbóż. Niedobór miedzi u zbóż objawia się bieleniem młodych liści i kłosów. Kłoski nie są całkowicie wykształcone. Cechą charakterystyczną jest również skręcanie się liści. Ze względu na silną sorpcję miedzi przez substancję organiczną, niedobór miedzi pojawia się często w uprawie zbóż na glebach torfowych. Zaburzenia rozwoju zbóż nazywane są chorobą nowin. Nadmiar miedzi jest toksyczny dla większości roślin. Objawia się on zahamowaniem wzrostu i chlorozą liści. Molibden 2- Jest pobierany przez rośliny w postaci anionu Mo0 4. Bierze on udział w przemianach związków azotowych w roślinie oraz gospodarce fosforem. Niedobór molibdenu pojawia się często najpierw na liściach starszych. Jego objawy są zbliżone do objawów niedoboru azotu. W sytuacji skrajnego niedoboru tego pierwiastka u kalafiora nie wykształca się blaszka liściowa, a jedynie nerw główny (biczowatość liści). Przeważnie nie obserwuje się objawów nadmiaru molibdenu u roślin. Może być on pobierany przez rośliny w większych ilościach bez wywołania objawów toksyczności. Żelazo Jest pobierane przez rośliny w postaci Fe 2+ i Fe 3+. Najwięcej żelaza występuje w chloroplastach. Dlatego jego fizjologiczna rola związana jest z procesem fotosyntezy. Niedobór żelaza powoduje powstanie chlorozy międzynerwowej, związanej z niedostateczną ilością chlorofilu. Od objawów niedoboru magnezu, niedobór żelaza odróżnia to, że zaznacza się on na młodych liściach. Żelazo źle przemieszcza się w roślinie.