Влияние элементов питания на биологическую качество урожая

Подавляющее большинство продукции сельского хозяйства человек использует как продукты питания, поэтому высокая их качество - важная задача агрохимии. Большое количество сельскохозяйственных культур, особенности их питания невозможным установление обобщенных показателей для характеристики качества полученной продукции. Для одних культур большое значение имеет содержание сухого вещества и зольных элементов, для других - содержание белков, сахаров, кислот, витаминов и т.

Так, в зависимости от условий выращивания и сортовых особенностей содержание белка в пшенице может изменяться от 9 до 25% крахмала в картофеле - от 8 до 29, сахара в свекле сахарном - от 12 до 22%. Кроме того, количество жира в семенах масличных культур, сахаров и витаминов в плодах и овощах может меняться в 1,5-2 раза. Условия окружающей среды (грунтовые условия, температура и влажность воздуха и почвы, освещенность и т.д.) влияют на интенсивность процессов, которые происходят в растениях. Качество продукции существенно зависит от условий питания растений, прежде всего от применения удобрений.

Больше всего влияют на качество растительной продукции разнонаправленные процессы - биосинтез белков и других азотных соединений, биосинтез углеводов или жиров. При усиленном биосинтеза белков уменьшается синтез углеводов или жиров, и наоборот.

Азот входит в состав соединений, которые играют важную роль в обмене веществ в растительном организме.

В начале роста растения усваивают сравнительно небольшое количество азота, но недостаток его в этот период отрицательно влияет на дальнейший рост растений. Интенсивно растения поглощают азот из почвы для синтеза аминокислот и белков в период максимального роста и образования вегетативных органов.

Однако усиленное питание азотом не всегда приводит к повышению их производительности (рис. 2.2).

При высокой нормы азота тенденция кривой урожайности снижается.

Влияние азотных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур

Рис. 2.2. Влияние азотных удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур: 1 - оптимальная норма удобрений для формирования качества урожая; 2 - рациональная норма удобрений для формирования высококачественного урожая; 3 - оптимальная норма удобрений для формирования урожая.

Дальнейшее повышение норм удобрений не способствует ее росту. Кривая роста качества продукции достигает максимума и начинает снижаться раньше, чем кривая роста урожайности. Следовательно, качество достаточно чувствительным показателем, ее снижение происходит быстрее и наступает раньше.

Под влиянием фосфорных удобрений увеличивается интенсивность синтеза сахарозы, крахмала, жиров, несколько меньше - белков. Для качества продукции важно не только абсолютное количество фосфора, но и его соотношение с другими элементами питания, прежде всего с азотом. Изменяя соотношение N: Р, можно регулировать интенсивность, направленность процессов обмена, способствовать накоплению в растениях белков или углеводов.

Под влиянием калия в растениях усиливается накопление крахмала, сахара и жиров. Он также интенсифицирует синтез высокомолекулярных углеводов (целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновых веществ), вследствие чего утолщаются стенки клеток стеблей злаковых культур, повышается их устойчивость к полеганию. У некоторых растений калий усиливает синтез витаминов, например тиамина, рибофлавина.

Под влиянием микроэлементов в листьях увеличивается содержание хлорофилла, улучшается процесс фотосинтеза, усиливается ассимиляционная деятельность всего растения. Много микроэлементов входит в состав активных центров ферментов и витаминов. После внесения микроудобрений улучшается сбалансированность минерального питания растений.

Одной из важнейших качественных характеристик сельскохозяйственной продукции является содержание белка. Суточная потребность в нем человека - 70-100 г. Недостаток в питании белка приводит к нарушению обмена веществ, расстройства нервной системы, снижение резистентности организма. Если рацион кормления животных не сбалансирован по белку, снижается их производительность, перерасходуются корма.

Зерновые колосовые и зернобобовые культуры является основным источником растительного белка. Большое значение для характеристики качества зерна имеет также аминокислотный состав белка. Многие аминокислот синтезируется в организме человека и животных, но 8 из 20 известных аминокислот для человека незаменимые (не синтезируются в организме), поэтому должны поступать с пищей. Это триптофан, фенилаланин, метионин, лизин, валин, треонин, изолейцин, лейцин.

Белки различных культур существенно различаются по аминокислотному составу. Например, в белке зерновых злаков содержится мало лизина и триптофана, в белке зерна бобовых культур - недостаточное содержание метионина, в картофеле - валин.

Биосинтез индивидуальных, специфических для организма белков определяется генетическими факторами. Однако в случае изменения содержания белка под влиянием внешних факторов меняется и соотношение между различными его фракциями. Азотные удобрения, увеличивая общее содержание белка в зерне, меняют его состав вследствие увеличения содержания глиадина и глютелина и уменьшение содержания - альбумина и глобулинов. Содержание и степень использования аминокислот, поступающих в организм, характеризующих их биологическую ценность. Объективную оценку биологической ценности зерна получают экспериментально, скармливая его животным.

Белки с зернобобовых культур ценны, поскольку содержат азотистых веществ больше и лучшего качества, чем злаковые. Так как бобовые фиксируют атмосферный азот, качество их продукции можно регулировать изменением нормы калийных и фосфорных удобрений (азот вносят в стартовой дозе 20-30 кг / га для ускорения образования клубеньковых бактерий в начале роста растений), а также внесением микроэлементов, в частности молибдена. Влияние фосфорных удобрений на качество зерна неоднозначен. В случае несбалансированного их применения содержание белка снижается. Однако на почвах с малым содержанием подвижных соединений фосфора и высокой способностью минерализировать органические соединения азота наблюдается положительное действие фосфорных удобрений. Причиной снижения содержания белка в зерне под влиянием лучшего фосфорного питания является улучшение роста растений и увеличение их урожая, что приводит к недостатку азота и перераспределения его в растении.

Влияние калийных удобрений на содержание белка в зерне также неоднозначен. Положительное влияние калийных удобрений зачастую оказывается на почвах с низким содержанием подвижных соединений калия, а также при оптимальном соотношении с азотными удобрениями. Поэтому для увеличения содержания белка в растениях нужно сбалансированное азотно-фосфорно-калийное питание. От уровня азотного питания растений зависит не только содержание азотных веществ, но и крахмала. Это особенно важно при выращивании картофеля. Азотные удобрения снижают содержание крахмала в клубнях, что связано с неполным их зрелостью и увеличением доли в урожае крупных клубней, в которых содержится меньше крахмала, чем в клубнях среднего размера.

Фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в клубнях картофеля крахмала. Однако на крахмалистость клубней сильнее влияют калийные удобрения, поскольку при недостатке калия задерживается превращение углеводов в крахмал. Однако это зависит от форм калийных удобрений. Например, хлорсодержащие их формы с весеннего внесения снижают содержание крахмала в клубнях.

Калийные удобрения снижают содержание азота в зерне, но увеличивают содержание крахмала. Повышенные их нормы влияют на крахмалистость зерна, так же, как и азотные на белковость. Калий растения прежде всего используется для формирования вегетативной массы и только потом - на создание запасных веществ зерна. Поэтому при большом прироста урожая содержание крахмала увеличивается несущественно и наоборот, при прироста содержание крахмала в зерне растет.

По содержанию сахара определяют техническую ценность свеклы сахарной и питательную - многих овощных культур. Особенно негативно влияют на сахаристость и технологические качества корнеплодов свеклы высокие нормы азотных удобрений. Чем позже и большими дозами проводят подкормку азотными удобрениями, тем ниже урожайность и меньший выход сахара с единицы площади.

Влияние фосфорных удобрений на урожай и сахаристость корнеплодов свеклы зависит от содержания в почве подвижных соединений фосфора если он невысок - оказывается положительное воздействие, при высоком его содержания положительное действие не наблюдается. Калийные удобрения меньше влияют на урожай этих корнеплодов.

Масличные культуры (подсолнечник, рапс, горчица и др.) Являются основными источниками растительных жиров . Если в растениях жиры образуются из углеводов, то обычно между содержанием жиров и белков существует обратная связь: чем больше содержание белка, тем меньше содержание жира, и наоборот. Поэтому масличность семян значительно (на 2-4%) повышают фосфорные и калийные удобрения. Качество масла также улучшается - в ней увеличивается количество ненасыщенных жирных кислот (иногда их называют витамином F).

Качество овощей зависит от условий питания. Так, при достаточном обеспечении растений азотом увеличивается прирост вегетативной массы, плодов, корнеплодов и клубней, а при его недостатке нарушается обмен, уменьшается содержание питательных веществ, изменяется соотношение между элементами питания. По чрезмерного количества азота уменьшается содержание азотистых соединений. Фосфорные и калийные удобрения способствуют накоплению сахара и аскорбиновой кислоты (витамина С) в овощах.

Наибольшую положительное воздействие на структуру урожая моркови и свеклы столовой оказывают калийные удобрения, которые способствуют оттоку пластических веществ из листьев в продуктивные органы. Оптимальные нормы минеральных удобрений (при оптимальном соотношении элементов питания) не приводят к ухудшению структуры урожая большинства культур.

Действие удобрений на качественные показатели капусты белокочанной зависит от почвенно-климатических условий. Азотные удобрения заметно влияют на повышение ее урожая.

Однако чрезмерное одностороннее азотное питание уменьшает содержание сухих веществ, сахаров, витаминов и повышает накопление нитратов. В Лесостепи и Степи азотные удобрения почти не влияют на качество продукции.

У капусты цветной азот способствует увеличению массы и размера соцветий, улучшает товарные качества, но при высоком одностороннего питания могут образовываться рассыпчатые соцветия. Иногда от избытка азота они цветут и становятся непригодными для употребления.

Урожай плодов помидора под влиянием удобрений растет. В них повышается содержание сухих веществ, сахаров аскорбиновой кислоты и др. При недостаточном обеспечении растений калием урожай не уменьшается, но заметно снижается его качество. Избыток азота замедляет созревание плодов, уменьшает накопление сухих веществ и сахаров, изменяет соотношение сахаров относительно кислот.

Огурец содержит мало питательных веществ, поэтому принадлежит не к пищевым, а к вкусовым продуктов, хотя по энергетической ценности он почти не уступает белокочанной капусты. Умеренное азотное питание повышает урожай и его качество. Однако высокие нормы азотных удобрений, ускоряя рост плодов, приводят к образованию пустот в их середине. Качество огурца на фоне навоза, в частности на бедных почвах, несколько ниже, чем после внесения минеральных удобрений.

Качество овощной продукции в значительной степени зависит от обеспеченности растений микроэлементами - бором, марганца, молибденом и др. Они ускоряют созревание, что способствует увеличению урожая, повышению в нем содержания сухих веществ, сахаров, белков, витамина С. Под влиянием микроэлементов улучшаются также диетические свойства помидора, перца и зеленных культур.

Важной качественной характеристикой картофеля, овощных и кормовых культур является содержание нитратов. Азот нитратов, поступающей в растения, восстанавливается до аммиака и при достаточном количестве углеводов участвует в образовании первичных кислот - аспарагиновой, глутаминовой. Невозобновленных часть нитратного азота может откладываться в клубнях, корнеплодах и листовых черешках. Нитраты накапливаются в случае внесения избыточных норм азотных удобрений, поздних сроков их внесения, несбалансированного азотного питания с другими макро- и микроэлементами, а также из-за метеорологических условий - недостаточное освещение и низкую влажность почвы. Среди многих факторов, которые вызывают накопление нитратов в сельскохозяйственных культурах, следует отметить видовую и сортовую специфику накопления нитратов. Среди представителей высших растений выделяют группу семей, которые способны аккумулировать значительные количества нитратов, - лебеда, Зонтичные, Тыквенные, Сложноцветные, Капустные, пасленовых. Среди них наибольшей способностью к накоплению нитратов характеризуются Капустные, Тыквенные, пасленовых. Наибольшее количество нитратов накапливают редька белая, свекла столовая, салат, шпинат, редис, тогда как помидор, перец сладкий, баклажан, чеснок и зеленый горошек имеют низкое содержание нитратов. Наряду с видовыми особенностями накопления нитратов существуют также сортовые.

Количество нитратов в продукции растениеводства можно уменьшить, определив оптимальные условия для сбора урожая и учитывая грунтовые и погодные факторы. Накоплению нитратов препятствует оптимизация азотного питания растений, сбалансированное соотношение с основными элементами питания и достаточная обеспеченность растений микроэлементами, прежде всего бором и молибденом, которые улучшают углеводный и белковый обмен.

Несбалансированного минерального питания в растениях изменяется содержание других веществ - витаминов, эфирных масел, алкалоидов, органических кислот и др. Итак, грамотное применение удобрений с учетом не только высокого уровня урожайности, экономических потребностей, но и хорошего качества растениеводческой продукции должно стать важным вопросом современной агрохимии.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >