О минеральном питании виноградного растения

Эффективность удобрений. Часто виноградари задаются вопросом: почему ягоды мелкие, кислые, слабо окрашены? Почему запаздывает созревание ягод, лоза плохо вызревает? Ответ на этот вопрос находится в сбалансированном питании, наличии воды, солнечного света и тепла. Без воды, углерода, азота и магния не будет процесса образования хлорофилла, а следовательно, и роста растения. Без углерода, водорода и кислорода не будет моносахаридов. Без азота, углерода, водорода, кислорода и минеральных элементов моносахариды не превращаются в полисахариды, аминокислоты, белки, ароматические и красящие вещества. Ниже пойдёт речь о путях достижения максимального эффекта в виноградарстве.

Главной задачей получения высоких урожаев винограда, является обеспечение кустов одновременно и в нужных количествах элементами питания, водой, солнечным светом, теплом и воздухом.

Говоря о пользе минеральных удобрений, необходимо помнить о том, что они эффективны только в нужном количестве и соотношении. Внёс в почву удобрения в количестве меньше нужного – кустам почти ничего не достанется, т.к. часть их свяжет почва, съедят микроорганизмы, унесёт вода. Дал удобрений больше нормы – можно навредить почве, ухудшить качество урожая. Вред минеральных удобрений в какой-то мере проявляется в том, что они вносятся в почву в солевой, а не в хелатной форме. Хелаты (в переводе с греческого – клешня) – это такие растворы которые, как клешнёй, удерживают ионы металлов в изолированном виде. Попав на лист, хелаты переносят ион металла в ткани и только там его освобождают. Таким образом, металлы хелатами доставляются в усвояемой форме в нужное место и полностью усваиваются растениями без потерь. А соли удобрений, попадая в органы куста, не могут быть усвоены растением в таком виде и накапливаются в нём. К ним также относятся нитраты NO₄ и аммиак NH₃.

Усвоение растениями элементов питания. Минеральные элементы усваиваются растениями только в растворённом виде, а растворяются они в почве под действием кислот, образующихся под действием микроорганизмов.

Почва состоит из минеральной и органической (гумуса) частей. Гумус – это перегной, образовавшийся в результате отмирания растительных остатков и животных организмов, а также разложения продуктов жизнедеятельности живых организмов. Смешанный с измельчённой породой, гумус образовал почву. Таким образом, почва состоит из минеральной (90-99% от всей массы почвы) и органической части ( Иванцов Д.В. « Как восстановить плодородие почвы», Новосибирск, «ПО Сияние», 2003г.). Органическая часть - гумус является источником питательных веществ для растений. Органические вещества растениями не усваиваются, они их усваивают только после их минерализации, т.е. после преобразования органических веществ в неорганические – минеральные. Минерализация органического вещества в доступные для растений формы происходит в результате жизнедеятельности населяющих почву микроорганизмов. При этом выделяется углекислый газ СО₂, который из почвы уходит в атмосферу, обогащая углеродом её приземную часть, и ассимилируется растениями в процессе фотосинтеза. Часть углекислого газа при соединении с водой в почве образует угольную кислоту Н₃СО₄, которая является растворителем минеральных удобрений, а последние, потребляются растениями только в растворённом виде.   

Углекислый газ через устьица поступает из воздуха в листья. В процессе фотосинтеза углекислый газ расщепляется на углерод и кислород. Кислород выделяется листьями в воздух, обогащая атмосферу. Без углекислого газа в листьях не синтезируется сахар, а без кислорода в почве задыхаются корни.

Растения для питания используют 19 химических элементов. Из выше упомянутого источника известно, что зелёная масса растений в общем понимании состоит из воды – около 90%, углерода – 5%, кислорода – 2%, азота – 1,5%, водорода – 0,8% и различных минеральных элементов в общем объёме – 0,7%. Из минеральных веществ растениям необходимы фосфор, калий, магний, кальций, натрий, сера, железо, медь, бор, цинк, марганец, молибден, кобальт и йод.

Нагляднее картина выглядит при пересчёте на сухое вещество. В сухом веществе растений содержится углерода – 50%, кислорода – 20%, азота – 15%, водорода – 8% и минеральных веществ – 7%. Таким образом, основную массу элементов питания растения берут из атмосферного воздуха, а это углерод и кислород в виде углекислого газа, что составляет 70% от всего объёма сухого вещества. Больше всего в растении углерода. Его требуется в 7 раз больше, нежели всех остальных макро- и микроэлементов вместе взятых. В атмосфере также содержатся азот и водород, но растения их в молекулярной форме не усваивают, а это означает, что азот и водород в растения из воздуха не поступает. Их они усваивают из почвы. Поэтому почва должна быть богатой азотом, т.к. из всех элементов, усваиваемых растениями из почвы, азот составляет наибольший объём. Недостающие вещества – азот, водород и минеральные элементы растения берут из почвы вместе с водой в растворённом виде. Из почвы также поступают и остальные минеральные вещества. Минеральные вещества, усваиваемые растениями, находятся в ионном виде. Металлы в растворах присутствуют в виде положительно заряжённых ионов: K⁺, Mg⁺, Na⁺, Ca²⁺ и иона аммония NH₄⁺, а также др. Ионы неметаллов и кислотных остатков находятся в виде отрицательно заряженных ионов: SO₄^2-, Cl^-, CO₃^2-, PO₄^3- и нитрат ион NО₃^-.

В почве всегда содержатся питательные вещества. Однако, какой бы ни была богатой питательными веществами почва, рано или поздно она начинает истощаться, вследствие выноса их  урожаем. Питательные вещества из почвы выносятся вместе с урожаем и в почву не возвращаются. В результате нарушения кругооборота питательных веществ на виноградниках и садовых участках, почва истощается. Не восполнение питательных веществ в почве приводит к ослаблению растений и снижению урожайности.

Для восполнения питательных веществ необходимо вносить в почву минеральные удобрения. Но минеральные удобрения не содержат углерод. Он содержится в небольших количествах только в мочевине. Углерод также в небольших количествах содержится в золе. Поэтому внесение в почву только минеральных элементов не влияет на образование в почве углекислого газа и кислорода, преобладающих в общем объёме питательных веществ растений.

Кислород должен поступать в почву, т.к. он необходим корням. В листьях кислород образуется при разложении углекислого газа и воды. Из почвенного воздуха корни винограда потребляют кислород. При уплотнении почвы затрудняется поступление атмосферного воздуха по почвенным каналам. При плотности почвы выше 1,4т/м³, из-за снижения количества воздуха в ней, виноградные кусты развиваются слабо и дают низкие урожаи, а при 1,7т/м³  виноград не растёт.

Для растворения минеральных удобрений в почве должна быть угольная кислота, а для её образования в почве должен присутствовать углекислый газ. Но углекислый газ в почве образуется в результате разложения органического вещества. Внесённые без органики минеральные удобрения окажутся без углекислого газа в почве, т.е. без угольной кислоты и не смогут раствориться до ионов для усвоения растениями. Следовательно, для усвоения растениями минеральных удобрений необходимо периодически вносить в почву и органику. Повысить в почве содержание органических веществ, богатых азотом и углеродом, можно внесением в почву навоза, компоста, растительных остатков. Соотношение углерода и азота в различных органических материалах указано в таблице 2.

Таблица 2. Соотношение углерода к азоту в органических материалах (по Иванцову Д.В. 2003г).

Углерод и азот. Виноградари и садоводы замечали, что при внесении в почву измельчённой виноградной лозы или некомпостированных древесных опилок наблюдается ослабление роста растений. Это происходит по следующей причине. При внесении или мульчировании почвы органикой с высоким содержанием углерода, происходит связывание почвенного азота микроорганизмами, т.к. в таких условиях микроорганизмы резко размножаются и потребляют азот для питания, а это приводит к дефициту азота для растений в почве. Особенно это наглядно проявляется при использовании для разрыхления почвы древесных опилок, стружки, сухой листвы, соломы, коры и растительной шелухи. При внесении в почву органики необходимо обеспечивать соотношение углерода к азоту в почве. Оптимальным соотношением углерода к азоту (С : N) является 30 : 1, что достигается различными добавками. Более старые, одревесневшие материалы считаются богатыми углеродом, а в свежих частях зелёных растений преобладает азот. Поэтому грубые органические отходы, древесную стружку и опилки, богатые углеродом, в качестве мульчи или рыхлителя в чистом виде можно применять в ограниченных количествах только осенью. При компостировании стружки и опилок их необходимо предварительно полить раствором аммиачной селитры или мочевины, для обогащения азотом и ускорения процессов разложения.

Вода. Основной составляющей вегетирующих растений, как было отмечено выше, является вода. С помощью воды растения всасывают из почвы питательные элементы. Чем больше дефицит воды, тем хуже развиваются растения. Без воды не происходит фотосинтез, т.к. при недостатке воды листья растений закрывают устьица, чтобы предотвратить испарение влаги. А это приводит к прекращению потребления углекислого газа листьями из воздуха. К тому же, из-за прекращения испарения листьями влаги снижается отвод тепла, листья в жару слабо охлаждаются, перегреваются и возникает ожог листьев. Это приводит к заболеванию кустов винограда апоплексией – внезапному подсыханию кромки листьев винограда. Такое явление чаще всего наблюдается в засуху в конце июля – августе в жаркую сухую погоду. Особенно апоплексия проявилась в 2005г. Чем меньше воды, тем слабее синтезируются органические вещества, тем хуже развиваются растения.

Естественное восполнение азота в почве. Что же касается естественного восполнения питательных элементов в почве, то картина выглядит следующим образом. Во время атмосферных осадков в виде грозовых дождей в атмосфере, вследствие грозовых разрядов атмосферный молекулярный азот окисляется сначала до окиси азота NO и далее до двуокиси азота NO_2.  В присутствии кислорода и воды (дождя) двуокись азота образует азотную кислоту HNO_3, которая с водой попадает в почву. Таким образом, с атмосферными осадками на 1м² почвы за год попадает 0,25-0,4г связанного азота. Еще за счет деятельности азотфиксирующих микроорганизмов в почве образовывается от 0,5 до 1,5г/м² связанного азота. При выращивании в междурядьях зернобобовых, люцерны и клевера азотфиксирующие бактерии могут восполнить фиксированного азота в почве от 10 до 20г/м² (Ю.Н.Кукушкин «Химия вокруг нас» М. «Высшая школа», 1992г). Конечно же, при такой раскладке дефицит азота в почве, создаваемый выносом урожая и срезанной лозой (6,5г/кг), на винограднике не может быть восполнен. Его необходимо дополнительно вносить с минеральными удобрениями и органикой.

Усвоение азота растениями. Растения усваивают из почвы азот, связанный в виде ионов NH₄⁺ и NO₃^-. Азотные удобрения подразделяются на аммиачные – аммиак NH_3,  сернокислый аммоний  (NH₄)₂SO₄; нитратные – селитры аммиачная NH₄NO₃, натриевая NaNO₃, калиевая KNO₃, и кальциевая Ca(NO₃)₂; амидные - мочевина NH₂CONH₂. Аммиачные удобрения в почве разлагаются на ионы аммония NH₄⁺, которые в свою очередь, как и аммиак, превращаются в нитраты в виде ионов NO₄⁺ и NO₃^-. Нитраты легко вымываются из почвы водой. Около 13% нитратного азота уходит в подземные воды с нисходящим током воды. Нитраты в виде ионов NO₄⁺ и NO₃^- легко усваиваются растениями, Они, попадая в листья с почвенным раствором, в процессе фотосинтеза расщепляются до свободных атомов с последующим синтезом органических (пластических) веществ.

В аммиачной селитре половина азота содержится в аммиачной форме, которая практически из почвы не вымывается и усваивается растениями медленно. Вторая половина азота содержится в нитратной форме. Нитраты почвой не связываются, и поэтому легко вымываются из почвы водой. Аммиачная селитра – в нитратной её части является быстродействующим азотным удобрением, а аммиачная её часть действует медленно, т.е. продолжительное время.

Мочевина, при внесении в почву, разлагается в растворённом виде постепенно, превращаясь в аммиак и углекислый газ. Так как она разлагается постепенно, то и аммиак поступает в растения тоже длительное время. Мочевина является долгодействующим (пролонгированным) азотным удобрением.

Азот входит в состав аминокислот, из которых образуются белки. Он также содержится в хлорофилле растений.

Фосфор и калий. С наибольшей скоростью почва истощается азотом, фосфором и калием. Калий частично возвращается в почву при условии компостирования и внесении в почву листьев и ботвы, но всё же это не восполняет его выноса с урожаем.

Что же касается фосфора, то его необходимо только восполнять в почве путём дополнительного внесения фосфорных удобрений. В воздухе фосфор не содержится, а в почве его очень мало. К тому же, фосфор в почве содержится, в основном, в виде нерастворимых солей – фосфатов кальция, особенно в карбонатных почвах. Так как при большом содержании в почве карбонатов и соединений железа и алюминия в виде ионов последние образуют с фосфатными ионами РО₄^3- слаборастворимые соли – фосфаты типа Са(РО₄)₂. По этой причине не следует смешивать растворы фосфорных удобрений с растворами железного или медного купороса, а также со щелочными растворами, т.е. с бордоской жидкостью.

Таким образом, в результате выноса с урожаем азота, фосфора и калия, они в почве практически не восполняются, что со временем приводит к истощению почвы.

Магний. Большая роль в жизни растений отводится магнию. Магний является основой молекулы хлорофилла. Так как атом магния находится в самом центре молекулы хлорофилла, и связан в окружении с четырьмя атомами азота, то из этого видно, что недостаток магния ослабляет процесс образования хлорофилла в листьях, что проявляется в появлении хлороза листьев.

При недостатке азота лист также теряет интенсивность зелёной окраски, что  ослабляет процесс образования хлорофилла. Зелёный пигмент растений хлорофилл является ключевым веществом жизни растений. В сложную молекулу хлорофилла входят азот, водород, углерод, кислород и магний. Благодаря хлорофиллу зелёные растения поглощают энергию солнца и используют её для расщепления молекулы воды на водород и кислород, тем самым превращают энергию солнца в химическую энергию, необходимую для синтеза органических веществ. И так, процесс роста и плодоношения винограда представляет собой неразрывную цепь химизма веществ с участием воды и энергии солнечного света.

Два уровня органических химических лабораторий. Изначально из удобрений, расщепляемых микроорганизмами и кислотами почвы до ионов, образуются усвояемые растениями питательные вещества, которые, растворяясь в воде, всасываются корнями (восходящий поток) и подаются к листьям – органической химической лаборатории.

Под действием фотосинтеза в листьях молекулы хлорофилла, возбуждаясь квантами солнечного света, высвобождают электроны, которые «запускают» сложную цепь окислительно-восстановительных реакций.

В результате фотосинтеза из атмосферного углерода, воды и питательных элементов в листьях образуются углеводы: глюкоза, сахароза, лактоза с дальнейшим синтезом на клеточном уровне в клетчатку, крахмал, аминокислоты, жиры, белки, ферменты и др. органические вещества. Этот процесс идёт с высвобождением молекулярного кислорода, который в ходе процесса дыхания растений, выделяется в атмосферу. Выделенный растениями кислород обогащает воздух, которым  все мы дышим, поглощая кислород, и выделяем углекислый газ, так необходимый растениям.

Из листьев, с участием микроэлементов, синтезированные углеводы транспортируются нисходящим током в растительные клетки – химические лаборатории высшего уровня. В глубине клеток, под действием ферментов, из молекул углеводов с участием азота, фосфора, серы и других элементов строятся сложные молекулы органических кислот, а из них – основополагающие молекулы высшего уровня жизни растений.

Благодаря фотосинтезу, создаются условия для деления клеток, вызывающие развитие, рост и плодоношение винограда.

Если в листьях хлорофилл является источником и двигателем фотосинтеза, то на клеточном уровне эти функции выполняют ферменты – биологические катализаторы. Они организовуют и ускоряют тысячи реакций, проходящих в живых клетках: обмен веществ, деление клеток, дыхание. Все химические процессы в растении направляются ферментами. Ферменты являются возбудителями и ускорителями всех химических превращений.

И так, с чего мы начали? Почему запаздывает созревание урожая, ягоды мелкие, кислые и плохо окрашиваются? Из выше изложенного мы видим, насколько сложны и взаимосвязаны процессы, протекающие в растениях. Недостаток какого-либо элемента или фактора приводит к затормаживанию или сбою всей системы, что приводит к снижению темпов развития, отставанию в росте, снижению урожайности, а также к ослаблению и заболеванию кустов. Из изложенного видно, почему так важно для виноградных кустов обеспечение солнечным освещением, водой, питательными элементами в почве и воздушной вентиляцией листового полога, которая обеспечивает приток с воздухом углекислого газа к листьям. Вот почему кусты в затенении плохо ассимилируют, а недостаток воды и питательных элементов угнетают растения.

Вывод. Исходя из изложенного, можно сделать вывод – для создания оптимальных условий развития виноградных кустов и преследуя цель стабильного получения высоких и экологически чистых урожаев, виноградарю необходимо:

1. Содержать кусты в оптимальной форме и с незатенёнными побегами.

2. Регулировать нагрузку кустов побегами и урожаем в соответствии со степенью развития корневой системы и листового полога.

3. Обеспечивать питательную среду кустов питательными элементами в сбалансированном виде и в объёмах, соответствующих покрытию потребностей кустов в них с учётом фаз развития, путём систематического внесения минеральных удобрений и периодического внесения органики.

4. Обеспечивать виноградник водой в нормах, соответствующих фазам развития кустов.

5. Содержать листовой полог в здоровом, неповреждённом болезнями и вредителями, состоянии.

Эффективное выращивание винограда требует большого искусства виноградаря, знаний теории и практики ухода. При выполнении этих условий виноградник всегда будет радовать виноградаря щедрым и экологически чистым урожаем.

Выдержка из моей книги "Твой виноградник 2"

Copyright MyCorp © 2024