20.02.2008r.
Podręczniki:
E. Krzywy, „Żywienie roślin”, 2007r, wyd. AR Szczecin
M. Fotyna, S. Mercik, „Chemia rolna”, wyd. PWN
T. Filipek, „Chemia rolna”, 2006r., wyd. AR Lublin
Do ćwiczeń:
E. Rekowska (prawdopodobnie), „Analiza chemiczna gleb, nawozów i roślin”, 2007r., wyd. AR Szczecin
Temat: Podstawowe prawa w żywieniu roślin.
Wielkość plonu roślin uzależniona jest od składnika pokarmowego występującego w najmniejszej ilości w glebie - prawo minimum Libiega.
Podstawą do sformułowania prawa były obserwacje i rezultaty badań Libiega, który stwierdził, że:
Składniki występujące w popiele roślin są przez nie pobierane z gleb.
Węgiel występujący w związkach organicznych rośliny pobierają w postaci ditlenku węgla z powietrza przy pomocy liści.
Wartość produkcyjna nawozów naturalnych i organicznych zależy od składników zawartych w popiele. Azot zawarty w tych nawozach nie przedstawia żadnej wartości nawozowej. Gleba jest utworem martwym nie ulegającym zmianom. Są to błędy popełnione przez Libiega.
Prawo zwrotu wyprowadzonych z gleb składników pokarmowych wraz z plonami roślin oparte jest na bilansie składników wyniesionych z gleb z plonami roślin z uwzględnieniem strat powstałych wskutek stale przebiegających w glebach procesów fizycznych, chemicznych, biochemicznych i mikrobiologicznych.
Współczesne problemy żywienia roślin dotyczą badań związanych z obiegiem materii w produkcji roślinnej oraz czynników oddziałujących na te procesy. Rezultatem tych badań jest osiągnięcie ekonomicznie uzasadnionych i jakościowo dobrych plonów roślin z jednoczesnym zachowaniem żyzności gleb. Należy przeto poznać:
Gleby jako środowisko wzrostu i rozwoju roślin.
Rośliny i ich wymagania pokarmowe i nawozowe.
Produkcję, przechowywanie i zasady stosowania nawozów.
W skład materii glebowej wchodzą substancje humusowe (próchnica) i substancje niehumusowe. Materia organiczna gleb a także dostarczona do nich w różnych formach substancja organiczna ulega stałym przemianom biologiczno-chemicznym. Przemiany te zachodzą w kierunkach:
Rozkładu materii organicznej z wytworzeniem mineralnych połączeń CO2, H2O, NH4 i innych. Większość pozyskiwanych w ten sposób związków jest dostępna dla roślin.
Pozyskiwania nowych złożonych organicznych połączeń specyficznych dla danego typu gleby, tj. próchnicy.
O zawartości materii organicznej w glebach decyduje rodzaj skały macierzystej i okrywy roślinnej pod którą ukształtowały się gleby. Zawartość materii organicznej w warstwie ornej gleb Polski waha się w przedziale 1,5~4,0%. Jest to 15~40g w kilogramie suchej masy.
Właściwości sorpcyjne gleb.
Sorpcja to zdolność gleby do zatrzymywania i przenoszenia cząsteczek związków organicznych i nieorganicznych, jonów metali oraz gazów i pary wodnej. O właściwościach sorpcyjnych gleb decyduje silnie rozdrobniona faza koloidalna - tzw. glebowy kompleks sorpcyjny. W zależności od sposobu zatrzymywania i pochłaniania poszczególnych elementów rozróżnia się:
Sorpcję biologiczną - polega ona na pobraniu przez drobnoustroje glebowe składników mineralnych, które są dla nich pożywieniem.
Sorpcję mechaniczną - polegającą na zatrzymaniu cząsteczek gleb, zawiesin i drobnoustrojów. Zależy od wielkości frakcji ziaren gleby.
Sorpcję fizyczną - zatrzymującą i zagęszczającą gazy, drobnoustroje oraz całe cząsteczki roztworu glebowego.
Sorpcję chemiczną - prowadzącą do powstawania soli chemicznych trudno rozpuszczalnych w wodzie.
Sorpcję wymienną - polegającą na wymianie jonów między roztworem glebowym a kompleksem sorpcyjnym. Jest ona odwracalna w czasie, następuje zachowanie równowagi między stężeniem jonów w fazie ciekłej i stałej.
Rozróżnia się kwasowości gleb:
Czynną, tj. ilość zdysocjowanych jonów wodorowych występujących w roztworze glebowym, ich miarą jest pH.
Potencjalną - niezdysocjowane jony wodorowe i glinowe związane z kompleksem sorpcyjnym. Dzieli się ją na: wymienną i hydrolityczną.
Hydrolityczna - to stężenie jonów wodorowych w kompleksie sorpcyjnym oraz w roztworze glebowym, które oznacza się za pomocą soli hydrolitycznej (octan wapnia, octan sodu).
Odczyn wyraża się wartością pH i oznacza w 1 mol KCl/dm3 (pHKCl) stosując skalę:
≤4,5 - gleby silnie kwaśne
4,6~5,5 - gleby kwaśne
5,6~6,5 - gleby lekko kwaśne
6,6~7,2 - gleby obojętne
>7,2 - gleby zasadowe
Czynniki decydujące o kwasowości:
Brak składników zasadowych w skałach macierzystych.
Przewaga opadów nad parowaniem (wymywanie składników zasadowych).
Odprowadzanie z gleb składników zasadowych z plonami roślin.
Wprowadzanie do gleb substancji fizjologicznie kwaśnych.
Wartość pHKCl decyduje o rozwoju bakterii, promieniowców i grzybów, stopniu przyswajalności makroskładników i mikroskładników przez rośliny.
Rośliny uprawne pod względem wymagań w stosunku do pHKCl gleb są podzielone na trzy grupy:
I - rośliny wrażliwe na kwaśny odczyn gleb, najlepiej rozwijają się w pH 6,5~7,2. Są to np. pszenica, buraki, groch.
II - średnio wrażliwe na kwaśny odczyn, dobrze rozwijają się w pH 5,5~6,5. Są to np. rzepa, brukiew, owies.
III - mało wrażliwe na kwaśny odczyn, a nawet wymagające takiego odczynu. Rozwijają się poniżej pH 5,5. Są to np. łubin żółty i seradela.
Intensywność naturalnego zakwaszania środowiska glebowego, bez udziału przemysłowych zanieczyszczeń i mineralnego nawożenia zależy od:
Rodzaju i warunków gleb.
Składu gatunkowego roślin.
Warunków klimatycznych.
Ukształtowania rzeźby terenu.
Czynniki antropogeniczne związane są z różnorodną działalnością człowieka. Można wyróżnić:
Zanieczyszczenia atmosferyczne.
Stosowanie nawozów fizjologicznych.
Zły płodozmian.
Organizmy glebowe dzielimy na:
Mikroorganizmy - wirusy, bakterie, bakteriofagi, porosty, glony, pierwotniaki i grzyby.
Zwierzęta wyższe - obleńce, dżdżownice, mięczaki, stawonogi, zwierzęta owadożerne i gryzonie.
Rośliny wyższe.
Ze względu na system odżywiania bakterie dzielimy na:
Autotroficzne - energię niezbędną do życia czerpią z utleniania związków mineralnych. Źródłem węgla jest ditlenek węgla. Azot pobierany jest ze związków mineralnych. Są to bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, żelaziste oraz węglowodorowe.
Heterotroficzne - czerpią energię z rozkładu związków organicznych. Mogą być pasożytami, roztoczami. Przekształcając masę organiczną gleb tworzą substancję próchniczą, następnie utleniają ją do związków prostych: H2O, CO2, NO2. Są to wolno żyjące i symbiotyczne asymilatory wolnego azotu, a także bakterie nie asymilujące wolnego azotu: błonnikowe i moczowe.
Grzyby w glebach żyją samodzielnie lub w mikoryzie.
Drobnoustroje mają duży wpływ na wzrost i rozwój roślin:
Udział mikroorganizmów w pobieraniu składników pokarmowych przez rośliny.
Udostępnianie mineralnych składników pokarmowych roślinom.
Negatywne oddziaływanie mikroorganizmów chorobotwórczych na rośliny.
Oddziaływanie stymulujące rozwój roślin poprzez wydzielanie substancji biotycznych (witaminy, auksyny, enzymy, związki antybiotyczne; penicylina, streptomycyna, etc.)
Wymagania pokarmowe to ilość składników, które muszą pobrać rośliny, aby prawidłowo rosnąć w okresie wegetacji. Wymagania te zależą od:
Wielkości plonu.
% zawartości danego składnika w roślinie.
Potrzeby nawozowe to ilość składników pokarmowych, jaka musi być dostarczona do gleby w postaci nawozów, aby zapewnić im optymalny wzrost i rozwój oraz uzyskanie wysokiego plonu. Dostępność składników pokarmowych zależy od właściwości podłoża:
Temperatury.
Wilgotności.
Odczynu, zawartości substancji nieorganicznej.
Działalności bytujących mikroorganizmów.
Genetycznych uwarunkowań uprawianych roślin.
Dlatego też potrzeby nawozowe roślin są wielokrotnie większe od potrzeb pokarmowych.
Celem nawożenia jest osiągnięci wysokich i jakościowo dobrych plonów, poprzez dostarczenie roślinom składników pokarmowych w odpowiednich ilościach, terminach, we właściwej formie nawozu oraz utrzymanie lub poprawę żyzności gleby, aby wzrost i rozwój roślin był jak najbardziej korzystny.
Nawożenie jest uzupełnieniem braków składników pokarmowych w glebie. Takie nawożenie, które uwzględnia czynniki produkcyjne i właściwości gleby oraz wymagania uprawianej rośliny nazywa się nawożeniem celowym. Zapotrzebowanie roślin na składniki pokarmowe jest uwarunkowane genetycznie. Może zmieniać się zależnie od:
Fazy rozwojowej roślin.
Rodzaju gleby.
Zasobności gleby w składniki mineralne.
Nawożenia i nawadniania.
Przebiegu pogody w okresie wegetacji.
Nawożenie roślin jest zawsze skuteczne, ale by było efektywne należy stosować następujące zasady:
Intensywna produkcja dąży do uzyskania wysokich plonów, wymaga wysokich nakładów, w tym również na nawozy.
Produkcja na średnim poziomie powinna być prowadzona z oszczędnym nawożeniem.
Wysoką jakość plonów uzyskuje się w wyniku zrównoważonego i starannego nawożenia.
Należy ograniczyć szkodliwy wpływ nawożenia na środowisko.