Реферат: Научно-методической комиссии по технологии возделывания, защите растений, хранению и переработке картофеля вниикх им. А. Г. Лорха (протокол №35 от 29 марта 2007 г.)

Российская академия сельскохозяйственных наук

Всероссийский научно-исследовательский институт
картофельного хозяйства

ООО «Элитные Агросистемы», г. Воскресенск, Россия


Применение микроэлементов в хелатной форме
при выращивании картофеля, зерновых и овощных культур.

(рекомендации)


МОСКВА

2007

Рекомендации подготовлены: Л.С.Федотовой, д. с.-х. н.; А.В.Коршуновым, д. с.-х. н.; Е.А.Симаковым, к. б. н.; Б.В.Анисимовым, к.б. н.

Рецензент – доктор технических наук К.А. Пшеченков


В рекомендациях рассмотрены вопросы минерального питания картофеля макро- и микроэлементами. Представлены результаты многолетних исследований по использованию микроэлементов в хелатной форме для обработки семенного материала перед посадкой и внекорневых подкормок во время вегетации сельскохозяйственных культур. Изложены в доступной форме материалы по различным возбудителям болезней картофеля и даны основы семеноводства этой культуры. Представлено краткое описание сортов картофеля отечественной селекции.

Рекомендации предназначены для специалистов и руководителей предприятий всех форм собственности АПК, научных и образовательных учреждений сельскохозяйственного профиля.


Печатаются в соответствии с решением Научно–методической комиссии по технологии возделывания, защите растений, хранению и переработке картофеля ВНИИКХ им. А.Г. Лорха (протокол № 35 от 29 марта 2007 г.).


УДК 635.21: 631.816.095.337


Ответственный за выпуск: Федотова Л.С., доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией агрохимии ВНИИКХ


ВНИИКХ, Россельхозакадемия, 2007 г.


Введение
Исследованиями, проведенными как в нашей стране, так и за рубежом, установлено, что при корневом питании растения поглощают из почвенного раствора большое количество элементов (более 70). На практике чаще всего растения обеспечиваются тремя основными макроэлементами (N, P и K), опускается важность своевременного внесения микроудобрений из-за их отсутствия, дороговизны, неотработанности доз и соотношений. В настоящее время, когда резко снизились площади бобовых и сидеральных культур, внесение органических и минеральных удобрений, фосфоритование и известкование, особенно заметно происходит падение плодородия почв, их гумусированности, а, следовательно, обеспеченности растений доступными формами макро- и микроэлементов. Недостаток микроэлементов приводит не только к снижению урожая, вызывает ряд болезней у растений, а иногда и их гибель, но и снижает качество пищи человека и животных. Медициной установлено, что заболевания людей связаны с недостаточным содержанием в продуктах железа, меди, цинка, кобальта, молибдена, йода и других элементов. Микроэлементы являются активными центрами ферментов, улучшающими обмен веществ в растительных и животных организмах. Поэтому проблема снабжения растений микроэлементами имеет общебиологическое значение.

В практике картофелеводства нередки случаи низкой окупаемости вносимых удобрений, что обусловливается рядом причин, одной из которых является недостаток микроэлементов в питании растений. Наибольшая эффективность микроэлементов отмечается при достаточной обеспеченности растений основными элементами минерального питания - азотом, фосфором и калием. С подъемом урожайности и повышением выноса питательных веществ растениями из почвы, возрастает роль микроэлементов в системе питания картофеля.

Оптимизация пищевого режима растений микроэлементами осложняется, с одной стороны, дефицитом подвижных форм микроэлементов в некоторых почвах Российской Федерации, с другой - снижением биологической активности микроэлементов в результате длительного использования известковых материалов и повышенных доз концентрированных безбаластных удобрений. Все больше накапливается данных, указывающих на антагонизм между отдельными макро- и микроэлементами: внесение высоких норм фосфорных удобрений снижает доступность растениям цинка; калийных и кальциевых – бора; азотных - меди и молибдена. Фонд доступных для растений соединений микроэлементов при этом сокращается, и они становятся дефицитными даже на почвах, отнесенных к хорошо обеспеченным.

Если польза внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений, так скажем, очевидна, то по применению микроэлементов Россия существенно отстает от Западных стран. За последние 30-40 лет практически во всех развитых странах отмечается устойчивая тенденция увеличения производства и расширения ассортимента микроудобрений. В нашей стране наблюдается обратный процесс: выпуск микроудобрений отечественной туковой промышленностью осуществляется в незначительных количествах, без целевого назначения. В основном выпускаются минеральные удобрения с добавкой одного, реже нескольких микроэлементов: нитроаммофоски с добавлением в отдельности марганца, бора и молибдена, карбоаммофоски с добавлением марганца и бора, борный и цинковый аммофос, азотно-калиево-медное удобрение и некоторые другие. При дефиците в почве нескольких микроэлементов и наличии в минеральных удобрениях только одного из них сбалансировать дозы макро- и микроудобрений является очень трудной задачей.

Поэтому для Российской Федерации является актуальным выпуск широкого ассортимента микроудобрений со сбалансированным содержанием элементов в хелатной форме и применение их в процессе производства экологически чистого картофеля с высоким содержанием питательных компонентов.
^ 1. Значение основных питательных элементов (N, P и K) для картофеля и требования, предъявляемые к их содержанию в почве.
Для нормального роста и развития растения картофеля нуждаются в большом количестве питательных элементов. Повышенная потребность его в элементах питания объясняется биологическими особенностями – способностью накапливать в своих органах значительные количества минеральных элементов и относительно слабым развитием корневой системы в первый период вегетации (Писарев, 1957; 1968; Ильин и др., 1974). У картофеля более 90% корней сосредоточено в слое 0-20 см, причем 75,5% – в самом верхнем слое 0-10 см.

Азот. Недостаточное азотное и, особенно, фосфорное питание в первый период жизни растений картофеля нарушает обмен веществ, снижает интенсивность последующего развития и ведет к значительному понижению урожая и содержания крахмала в клубнях (Ахромейко, 1939; Плешков, 1957; Писарев, 1968; Бардышев, 1984; 1991; Белоус, 1995; 1997; Коршунов, 2001).

Потребность в азоте картофель испытывает с момента прорастания клубня, образования корневой системы и ростков. Если на первом этапе развития корневой системы новообразование клеток идет за счет азота материнского клубня, то для роста стеблей этих запасов обычно не хватает и растение получает его через корневую систему. Поэтому всходы появляются только после укоренения ростка в почве и начала поступления элементов минеральной пищи через корни (Вечер, Гончарик, 1973). Азот входит в состав хлорофилла, который имеет сложное строение тетрапирольного ядра с атомом магния в центре. Концентрация хлорофилла в растениях, прежде всего, зависит от азотного питания (Плешков, 1957; Прянишников, 1965; Кирпичников, 1970; Кляченко, 1973). При старении растительного организма поступление азота в растение снижается, и активность хлорофилла уменьшается. Азот входит в состав фосфатидов, которые представляют собой белково-липидные молекулы, регулирующие проницаемость клеточных оболочек для различных веществ. Является регулятором биохимических процессов - известно 700 ферментов, в основе которых находятся фосфопротеиды. Азот входит также в состав глюкозидов, алкалоидов и витаминов. И, наконец, азот входит в состав простых азотистых соединений небелковой природы - минеральные соединения: нитриты NO2, нитраты NO3 и аммиак NH3, которые являются основными компонентами азотного питания растений.

Н.И. Гриднев (1982), М.А. Бардышев (1984; 1991), Н.Г. Даньков (1988), А.В. Коршунов (2001) отмечают, что количество азота в надземных органах картофеля увеличивается с момента появления всходов до фазы цветения, а затем убывает, что объясняется оттоком питательных веществ в молодые клубни. В целом же картофель потребляет азот в течение всей вегетации (Писарев, 1968).

При недостатке азота рост картофеля резко замедляется, особенно это сказывается на листьях. Листья принимают светло-зеленую окраску и преждевременно усыхают, что приводит к снижению урожая и содержания крахмала в клубнях, замедляется рост корней, они могут даже отмереть (Вечер, Гончарик, 1973). Избыточное азотное питание также вредно, так как при этом задерживается созревание растений - чрезмерно развивается ботва, образуются мелкие незрелые клубни с высоким содержанием нитратов, удлиняется вегетационный период (Коршунов, Филиппова, 1982; Гущина,1986; Даньков, 1988, Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993).

Потенциальное плодородие почвы обуславливается запасами гумуса, в котором на долю азота приходится от 1,5 до 5% (Анспок, Штиканс, Визла, 1981; Кореньков, 1982; Кулаковская, 1990). Валовой запас азота в дерново-подзолистой супесчаной почве составляет 0,6...1,5 т/га, а в черноземах значительно выше от 6 до 15 т/га. На долю подвижных азотистых соединений (нитраты, аммиак), которыми растения преимущественно питаются, приходится 1...2% от общего запаса азота в почве (Соколов, 1968; Кореньков, 1982; Лыков и др., 1984; Кулаковская, 1990). Даже в богатых органическими веществами черноземах количество доступного азота достигает лишь 200 кг/га пахотного слоя. Это количество способно обеспечить получение одного хорошего урожая зерновых, а в подзолистых почвах содержание легкоусвояемого азота в 3...4 раза меньше. К тому же необходимо учитывать процессы, способствующие снижению доступности азота для растений: вымывание с промывными водами, денитрификация, вынос растениями и закрепление азота в виде органического вещества - иммобилизация (Кореньков, 1982).

Применение азотных удобрений в оптимальных дозах имеет решающее значение в повышении урожаев клубней картофеля на большинстве почв Российской Федерации. Они не только повышают урожай, но и улучшают качество, увеличивая выход белка, крахмала, витаминов (Писарев, 1968; Гриднев, 1982; Гущина,1986; Даньков, 1988; Коршунов, 2001). Азотные удобрения особенно эффективны в обеспеченных влагой районах Нечерноземной полосы, на бедных дерново-подзолистых почвах. На этих почвах 60% общей прибавки урожая, получаемой от минеральных туков, падает на долю азотных удобрений и только 40% приходится в сумме на фосфорные и калийные удобрения (Соколов, 1968; Смирнов, Петербургский, 1975).

Фосфор. Роль фосфора, как и азота, в жизни растений исключительно велика. Значение фосфора для растений определяется, прежде всего, тем, что он входит в состав протоплазмы и клеточных ядер. В отличие от азота и серы он не входит в состав молекул простого белка, но является необходимой частью нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), которые в соединении с простыми белками образуют сложные белки - нуклеопротеиды. Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах (Плешков, 1957; Вечер, Гончарик, 1973). В минеральной форме он чаще всего находится в виде кальциевых, калиевых, магниевых солей фосфорной кислоты. Фосфорная кислота имеет большое значение и для обмена азотистых веществ в организме. Особая роль принадлежит фосфопиридоксалю. При его участии протекают процессы аминирования, переаминирования и дезаминирования (Прянишников, 1965). Фосфорная кислота необходима растениям и для первичного процесса усвоения NO3- и восстановления его до NH3. Все эти обстоятельства подчеркивают тесную связь между азотным и фосфорным питанием, указывают на нарушение белкового обмена при недостатке фосфора, особенно на фоне высокого снабжения азотом (Плешков, 1957; Прянишников, 1965; Вечер, Гончарик, 1973; Бардышев, 1984; 1991).

Особо важна роль фосфора в энергетике живой клетки. Для осуществления всех синтетических процессов необходимы затраты энергии, которая поставляется макроэргическими соединениями. Основная роль среди макроэргических соединений принадлежит АТФ.

Недостаток фосфора нарушает нормальное развитие картофеля: понижается ветвистость куста, листья приобретают тусклозеленый или бронзовый оттенок, бутонизация и цветение задерживаются на 3-5 дней, на клубнях появляются коричневые пятна. Поэтому наиболее большое значение фосфор имеет на ранних стадиях, когда идет интенсивное формирование листовой поверхности растений, что определяет будущий урожай (Плешков, 1957; Писарев, 1968; Вечер, Гончарик, 1973; Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993). Общее содержание фосфора в растениях картофеля плавно увеличивается в течение всей вегетации. Основная масса его переходит из листьев в молодые клубни, которые интенсивно поглощают его до самой уборки (Писарев, 1968; Бардышев, 1984; 1991).

В питании растений фосфором участвуют анионы Н2РО4- и НРО42-, которые образуются при растворении фосфорных удобрений в почве. В почвах с интервалом рН от слабокислой до слабощелочной водорастворимые соли фосфорной кислоты превращаются в результате химического связывания в СаНРО4 * 2Н2О, MgHPO4 и долгое время остаются в этом виде. В последующем происходит химическое закрепление фосфора в виде малорастворимых соединений типа Ca3(PO4)2 и Mg3(PO4)2 , в кислых почвах образуются еще менее доступные для растений фосфаты алюминия и железа. По современным представлениям в почве почти не бывает условий для образования Ca3(PO4)2. Гораздо вероятнее возникновение еще менее растворимых соединений октакальций фосфата Са4Н(РО4)3*3Н2О и даже гидроксилапатита Са5(ОН)(РО4)3. Возникновение апатитоподобных минералов в нейтральных почвах (рН6) из внесенных легкорастворимых фосфорных удобрений протекает довольно медленно и завершается наполовину за 2...6 лет (Кореньков, 1982; Кирпичников и др. 1993; Минеев, 1999). Этим и можно объяснить длительное последействие фосфатов на нейтральных почвах. Возникновение фосфатов полуторных окислов в кислых почвах идет гораздо быстрее, что и обусловливает меньший эффект удобрений на таких почвах в сравнении с нейтральными. Поэтому недостаток фосфора чаще наблюдается на кислых подзолистых суглинистых почвах. Взаимодействуя с обменным алюминием и железом почвы, он переходит в трудно растворимые и недоступные для растений фосфаты полуторных окислов. При наличии процессов связывания фосфорной кислоты алюминием и железом даже при внесении в почву сравнительно больших количеств суперфосфата в почвенном растворе очень скоро исчезает растворимая фосфорная кислота. При известковании кислых почв в почвенном растворе уменьшается содержание обменных алюминия и железа, и фосфор, переставая ими связываться, становится более доступным растениям (Кирпичников и др., 1993).

Фосфорные удобрения улучшают вкусовые качества картофеля (Писарев, 1957;1968; Гриднев, 1982; Кукреш, 1985; Гущина, 1986; Даньков, 1988; Коршунов, 2001; Perrenoud, 1993); способствуют увеличению количества клубней, укрепляют ткани растений, повышают их вирусоустойчивость (Банкина, 1976); повышают устойчивость картофеля к засухе и болезням (Сухоиванов, 1971; Гущина, 1986; Карманов, Кирюхин, Коршунов, 1988; Коршунов, 2001).

Калий в отличие от азота, фосфора и серы, которые входят в состав разнообразных органических соединений, находится в растениях в основном в минеральной форме и представлен катионом К+. Большая часть калия (80% общего содержания) в растениях находится в клеточном соке и извлекается водой, меньшая - адсорбирована коллоидами и совсем незначительная (меньше 1% от общего содержания) необменно поглощается митохондриями в протоплазме (Минеев, 1999; Прокошев, Дерюгин, 2000). Сохраняя легкую подвижность, калий все же удерживается в освещенном растении, ночью же частично может выделяться через корни и вновь поглощаться днем. Днем калий лучше удерживается в растениях благодаря образованию на свету легко разрушимых связей этого катиона с некоторыми органическими соединениями. В старых листьях заметная часть калия вымывается дождями. Калия больше в органах, где высокий уровень обмена веществ, где интенсивно делятся клетки (меристема, молодые побеги, пыльца). Легкая подвижность калия в растениях обусловливает его реутилизацию (повторное использование), т.е. при недостатке его в питательном растворе ранее поглощенный калий может передвигаться от старых органов к молодым, вновь растущим. Именно поэтому недостаток калия визуально обнаруживается на старых листьях. В противоположность азоту и фосфору, содержание калия в товарной массе урожая большинства культур (в т.ч. картофеля) гораздо ниже, чем в нетоварной: в зернах пшеницы 0,3...0,5%; в клубнях картофеля 2...3%, в корнеплодах сахарной свеклы 2%, тогда как в стеблях пшеницы 0,9...1,0%; в листьях картофеля 1,6...4,7% и сахарной свеклы 3,9% (Смирнов, Петербургский, 1975). В выносе урожая корне- и клубнеплодов, подсолнечника, гречихи, калий занимает первое место, у большинства остальных растений калию принадлежит второе место (Прокошев, Дерюгин, 2000).

Калий стимулирует нормальное течение процесса фотосинтеза, т.к. до 50% К2О листьев находится в хлоропластах; усиливает отток углеводов из пластинки листа в другие органы (Кирпичников, 1970; Бусыгин, 1986; Прокошев, Дерюгин, 2000; Коршунов, 2001). При недостатке калия в растениях накапливаются растворимые углеводы, а синтез крахмала в клубнях картофеля замедляется (Коршунов, Филиппова, 1982; Бусыгин, 1986; Пшеченков, Сидякина, 2000; Прокошев, Дерюгин, 2000; Коршунов, 2001).

Не входя в состав ферментов, он активизирует работу многих из них: рибофлавина, тиамина, киназы, пировиноградной кислоты, энзимов - с участием которых синтезируются некоторые пептидные связи, что повышает биосинтез аминокислот (Плешков, 1957; Вечер, Гончарик, 1973; Минеев, 1999; Прокошев, Дерюгин, 2000). Роль калия (наряду с кальцием и магнием) усиливается при аммиачном питании, в этом случае больше образуется белков, аммиачный азот (NH4+) лучше связывается в самом растении (Авдонин, 1965; Сухоиванов, 1971; Петухов, Панова, Дудина, 1985).

Калий увеличивает гидрофильность (оводненность) коллоидов протоплазмы. При нормальном обеспечении калием растения лучше удерживают воду, легче переносят кратковременные засухи и заморозки (Кирпичников, 1970; Вечер, Гончарик, 1973; Прокошев, Дерюгин, 2000; Imas, 1999); повышается устойчивость растений картофеля к различным грибным и бактериальным болезням (Бусыгин, 1986; Аристархов, 2000; Perrenoud S, 1990; Imas, 1999); улучшается лежкость при хранении, снижается степень потемнения мякоти при кулинарной обработке (Гречушников, 1957; Тамман, Прокошев, 1962; Писарев, 1968; Пшеченков, Сидякина, 2000; Mengel, 1971; Perrenoud S, 1990; Imas, 1999). Оптимизация калийного питания способствует образованию в растительных тканях фенольных соединений - основы многих защитных механизмов растений, а также увеличивает содержание аминокислоты – аргинина, которая действует токсично на развитие патогена, вызывающего фитофтороз (Krauss, 1997). Минимальная концентрация калия в питательном растворе, при которой растения еще могут его усваивать, составляет 0,01 мг К2О в 1 л, голодание растений обнаруживается тогда, когда его содержание понижается в 3...5 раз.

При калийном недостатке стебли укорочены и теряют прочность. Рост куста замедляется и приобретает раскидистую форму, задерживается цветение. Нижние листья картофеля становятся бронзово-коричневого цвета, края листовых пластинок отмирают, наблюдается явление так называемого "краевого ожога" листьев. Клубни имеют слегка удлиненную форму, мелкие и плохо хранятся, снижается крахмалистость, т.к. при калийном голодании усиливается трата углеводов на дыхание (Гречушников, 1957; Писарев, 1957; 1968; Тамман, Прокошев, 1962; Сухоиванов, 1971; Коршунов, 2001). Избыточное калийное питание также вредно, как и недостаточное - снижается крахмалистость, вкусовые качества, рассыпчатость, наблюдается потемнение мякоти (Бусыгин, 1986; Пшеченков, Сидякина, 2000).

Содержание калия в почве в доступной для картофеля форме не постоянно, оно находится в прямой зависимости от влажности и типа почвы. Чем больше влажность, тем больше доступность калия, поэтому влияние калийных удобрений на урожайность картофеля больше проявляется в засушливые годы (Гречушников, 1957; Тамман, Прокошев, 1962; Кирпичников, 1970; Mengel, 1971; Прокошев, 2002). По утверждению В.В.Прокошева (2002), старое крестьянское нравоучение – «сумей собрать добрый урожай в плохой год» реализуется только при достаточном уровне калия в почве. По способности фиксировать внесенный калий почвы располагаются в следующий убывающий ряд: чернозем  серая лесная  дерново-подзолистая (Анспок, Штиканс, Визла, 1981; Кореньков, 1982; Прокошев, Дерюгин, 2000). Повышенная фиксация калия в черноземах связана с высоким содержанием органического вещества, оказывающего наряду с минеральной частью, решающее влияние на закрепление калия. Поглощенный калий является резервом, который, переходя в обменную форму, участвует затем в питании растений.
Улучшение калийного питания картофеля усиливает как общий рост растений, так и нарастание листовой поверхности, удлиняет продолжительность жизни листьев нижних и средних ярусов, а также период их фотосинтетической деятельности (Плешков, 1957; Писарев, 1968; Кирпичников, 1970; Вечер, Гончарик, 1973; Бардышев, 1984; Прокошев, Дерюгин, 2000).
Таким образом, роль макроэлементов (N, P и K) в развитии картофеля велика. При возделывании картофеля необходимо разрабатывать такую систему питания, которая бы учитывала конкретные почвенно-климатические условия и была ориентирована на получение высоких уровней урожаев (более 30 т/га) с хорошим качеством продукции. Для получения более высоких урожаев картофеля (свыше 40 т/га), особенно, если не применяются в должном количестве органические удобрения, нельзя ограничиваться внесением только одних минеральных NPK-удобрений.
^ 2. Роль микроэлементов в повышении продуктивности картофеля.
Роль микроэлементов в растениях в основном заключается в том, что они входят в состав многих ферментов, играющих роль катализаторов биохимических процессов и повышают их активность. Микроэлементы стимулируют рост растений и ускоряют их развитие; оказывают положительное действие на устойчивость растений против неблагоприятных условий среды; играют важную роль в борьбе с некоторыми заболеваниями растений. В первую очередь растениям необходимы такие микроэлементы, как медь, бор, марганец, цинк, молибден. По содержанию в растениях микроэлементы можно расположить в следующем убывающем ряду: марганеццинкмедьбормолибденкобальт.

Определяющие факторы содержания валовых запасов, а также подвижных форм микроэлементов - гранулометрический и минералогический состав почвы. Количество почти всех микроэлементов снижается по мере перехода от тяжелых почв к супесчаным и песчаным. Обеспеченность почв магнием, серой и микроэлементами в подвижном и хорошо доступном состоянии в значительной мере зависит от степени их окультуренности и, в первую очередь, от содержания гумуса и кислотности (Кулаковская Т.Н., 1990). В гумусе сосредоточено до 20-25% общего содержания Zn, Cu, Co, Mo. Значительно скромнее возможности гумуса по накоплению Mn и B (около 5% от валового содержания).

Для достижения высоких урожаев картофеля с полноценным качеством продукции в питательном растворе должны присутствовать в оптимальных количествах как макро-, так и микроэлементы (табл.1).

В опыте, проведенном в условиях дерново-подзолистой супесчаной почвы (1996-1999 гг.), было установлено, что мезо- (Ca,Mg) и микроэлементы (Zn,Mn,B,Cu) в составе полного удобрения (NPK) повышали темпы прироста клубней и, в конечном итоге, увеличивали урожайность картофеля по сравнению с фоновыми вариантами (NPK – без микроэлементов) на 5-41 ц/га или 2,0-31,6%.

Таблица 1 – Оптимальные параметры содержания подвижных форм микроэлементов в почвах, мг/кг (млн-1). (Дубиковский, Антанайтис, Багинскас и др., 1984).

Почвы

В (водная вытяжка)

Mo (оксалатная вытяжка)

Cu
(1 н HCl)

Mn
(0,1 н H2SO4)

Zn
(1 н KCl)

Дерново-карбонатные:

суглинистые



0,45-0,65



0,15-0,25



2,5-3,5



50-70



2-3

песчаные

0,20-0,30

0,08-0,15

1,0-1,5

20-40

1-2

Дерново-подзолистые:

суглинистые



0,25-0,40



0,15-0,20



3-4



50-80



1,5-2,5

песчаные

0,15-0,20

0,07-0,10

0,8-1,4

30-40

1,0-1,5

Торфо-болотные низинного типа



1-2



0,2-0,6



5-7



50-100



2-6


Пораженность клубней болезнями (фитофтороз, парша, ризоктониоз) в результате действия удобрений, модифицированных микроэлементами, имела тенденцию к снижению. Сохранность картофеля находилась в прямой зависимости от уровня питания и состава применяемых удобрений. С повышением доз полного удобрения лежкоспособность клубней снижалась, а модификация удобрений мезо- и микроэлементами способствовала уменьшению потерь при хранении.

В составе картофеля обнаружено 29 элементов таблицы Менделеева. Среднее содержание наиболее важных макро– и микроэлементов в клубнях картофеля представлено в таблице 2. При ежедневном потреблении 200 г картофеля потребность человека удовлетворяется на 30% дневной нормы в калии, 15–20% – в магнии, 17 – в фосфоре, 15 – в меди, 14 – в железе, 13 – в марганце, 6– в йоде и 3% – во фторе.

Таблица 2 – Содержание минеральных веществ, мг на 100 г сырой массы клубней (Putz,1990).

Минеральные элементы

Содержание, мг/100 г клубней

Калий

Кальций

Фосфор

Магний

Натрий

Железо

Марганец

Медь

Цинк

Фтор

Йод

Селен

445,0

10,0

50,0

25,0

10,0

0,8

0,15

0,15

0,27

0,01

0,004

0,004…0,02


Бор по сравнению с другими микроэлементами поглощается растениями в значительных количествах. Потребность в нем составляет 12-51 мг на 1 кг сухого вещества. Бор положительно влияет на процесс деления клеток, углеводный, белковый и нуклеиновый обмен, способствует повышению содержания крахмала в клубнях, сахара в корнеплодах и белка в зерне. Опадание цветков и завязей, низкий урожай семян и плодов при нормальном развитии вегетативной массы - частые признаки борной недостаточности.

Бор не передвигается из старых органов в молодые, растущие. При остром недостатке этого элемента происходит отмирание точек роста корней и надземных органов, хлороз верхушечной точки роста, за которым следует ее отмирание. Растение сильно кустится, но вновь образовавшиеся побеги вскоре также останавливаются в росте. При отсутствии или значительном дефиците бора нарушается нормальный отток углеводов, в связи с чем, в листьях картофеля накапливаются крахмал и сахара. Бор необходим растению в течение всего периода вегетации. Содержание бора в отдельных культурах неодинаково: так, в зерновых его содержится 4,7-8,1 мг на 1 кг сухого вещества, в картофеле - 10-13 мг/кг, в сахарной свекле - 22-23 мг/кг. С урожаями различных культур его выносится от 30 до 270 г/га. Для нормального питания растений в 100 г почвы должно находиться 0,02-0,05 мг подвижного бора (табл. 1). Усвояемые формы бора в почве представлены главным образом борной кислотой (H3BO3) и растворимыми ее солями. Борная кислота, как образующаяся в самой почве, так и вносимая в почву с удобрениями, является довольно подвижным соединением, слабо фиксируется почвой и может вымываться осадками. Поэтому почвы районов избыточного увлажнения бедны подвижными формами бора. Наименьшее количество бора содержится в дерново-подзолистых почвах. Почвы южных областей Российской Федерации богаты бором, но и среди них могут быть выявлены отдельные районы, где применение борных удобрений окажется эффективным. Содержание бора зависит от механического состава почвы и количества гумуса в ней: гумус богаче этим элементом, чем минеральная часть почвы, а в глинистых почвах бора больше, чем в песчаных.

Доступность солей борной кислоты в почвах зависит от кислотности. При повышении кислотности гидраты полуторных окислов (Fe и Al) связывают бор за счет своих OH- ионов и уменьшают его доступность. При известковании также происходит уменьшение доступности бора за счет OH- ионов, а не за счет Ca2+. При внесении борных удобрений на известкованных почвах ослабляется отрицательное влияние высоких доз извести на картофеле. В стационарном микрополевом опыте ВНИИКХ (1981-1985 гг.) на известкованной (полной дозой доломитовой муки) дерново-подзолистой супесчаной почве внесение бора (2,5 кг/га) на фоне N135(P135K180)локально не увеличивало урожайность картофеля, но снижало поражаемость паршой обыкновенной на 41%, а ризоктониозом - на 13% (Федотова Л.С., 1999). В другом опыте, бор оказывал заметное положительное действие при внесении его в почву в дозе 2 кг/га д.в. Прибавка урожая картофеля достигала 43 ц/га или 13,6%, содержание крахмала возрастало на 0,4-0,6% (Беззубцева Т.И, Кирюхин В.П., 1980). Под влиянием борных и молибденовых удобрений на фоне 20 т/га навоза + N45P60K90 - увеличивалась урожайность картофеля на 18-28%, повышалась крахмалистость на 1% и содержание витамина С на 4-5 мг% (Сапожников Н.А., Корнилов М.Ф., 1969).

Марганец играет большую роль в накоплении крахмала и витамина С в клубнях картофеля. Существует мнение, что обеспеченность марганцем определяет рост и морфогенез органов картофеля (Анспок П.И.,1990). В условиях дефицита этого элемента происходит задержка фазы растяжения клеток, особенно в корневой системе. Выявлено его влияние на передвижение индолилуксусной кислоты и прорастание клубней картофеля. Марганец активизирует поступление этой кислоты из клубней в проростки, способствует образованию комплексов "индолилуксусная кислота-дезоксирибонуклеид", которые влияют на морфогенез растения картофеля (Власенко Н.Е., 1987). По мнению Власенко Н.Е. в период прорастания клубней Mn способствует процессам гидролиза и передвижению фосфорных соединений из клубня в проростки и корни, ускоряя биосинтез органических фосфорных соединений в базальной части растения. При недостатке Mn наблюдается значительный дефицит индолилуксусной кислоты, нарушается транспортировка фосфора в надземные органы растения.

Из трех степеней окисления, в которых Mn присутствует в почвах (Mn2+, Mn3+, Mn4+), растениям доступен лишь двухвалентный марганец. Растворимость почвенного марганца резко возрастает в анаэробных условиях и кислой реакции среды. С повышением влажности почвы возрастает содержание в ней обменного марганца, причем особенно большое его увеличение наблюдается, если влажность почвы достигает 90% ПВ. Подвижность марганца повышается при внесении в почву аммиачных форм азотных удобрений, в связи с чем, поступление этого элемента в растения увеличивается. Внесение извести, а также щелочных форм удобрений, наоборот, уменьшает подвижность почвенного марганца и поступление его в растения. Дерново-подзолистые почвы содержат, как правило, наибольшее количество подвижного марганца (50-150 мг/кг почвы). Количество подвижного марганца в черноземах колеблется от 1 до 75 мг/кг; в сероземах - от 1,5 до 125 мг/кг, в каштановых и бурых почвах - от 1,5 до 75 мг/кг почвы.

В растения марганец поступает в относительно больших количествах, чем другие микроэлементы. Наименьшее количество марганца содержится в вике, горохе, клубнях картофеля. Картофель очень чувствителен к недостатку марганца. Признаки марганцевой недостаточности могут усиливаться в засушливую погоду и ослабляться или совсем исчезать после дождя. Внесение марганцевого удобрения в дозе 2 кг/га совместно с основными удобрениями на дерново-подзолистой супесчаной почве давало прибавку урожая клубней картофеля 60 ц/га или 19,5% к контролю, содержание крахмала повышалось на 1,7-1,9% (Беззубцева Т.И., Кирюхин В.П., 1980).

Цинк снижает активность угольной ангидразы, которая оказывает каталитическое действие на расщепление угольной кислоты до воды и углекислого газа, выделяющегося из растений. Входит в состав ферментов и витаминов, регулирует углеводный и белковый обмен в растениях и положительно влияет на образование ростовых веществ и хлорофилла. При недостатке цинка снижается интенсивность накопления органического вещества, растения плохо растут и развиваются. При внесении цинка в почву усиливается поступление в растения картофеля азота, калия, марганца и молибдена. Цинк ускоряет развитие картофеля, сокращает его вегетационный период, повышает устойчивость к фитофторе (Ильин В.Ф.,1974, Бардышев М.А., 1984, Власенко Н.Е.,1987, Анспок П.И.,1990).

Установлено, что содержание цинка в почвообразующей породе в значительной степени определяет уровень его содержания в почвах. Наиболее доступны растениям водорастворимые и обменные формы цинка. Подвижность цинка в почвах и доступность его растениям зависит от pH почвенного раствора. Известкование почвы снижает растворимость цинка в почве и уменьшает его доступность растениям. Подвижность цинка в почве снижается также в присутствии растворимых фосфатов, т.к. образующийся фосфат цинка малорастворим. Слаборастворимы также комплексы цинка с гуминовыми и фульвокислотами. Растворимость соединений цинка возрастает с подкислением среды. Почвы таежно-лесной части Нечерноземной зоны, а также серые лесные содержат достаточное количество подвижного цинка. Меньше подвижного цинка содержится в дерново-карбонатных и некоторых дерново-подзолистых супесчаных и суглинистых почвах с нейтральной или близкой к нейтральной реакцией. В черноземах цинка мало - 0,06-0,20 мг/кг. Особенно бедны цинком почвы легкого механического состава.

При возделывании картофеля на кислой дерново-подзолистой почве применение цинка на фоне N135(P135K180)локально приводило к повышению величины урожая на 25 ц (или на 8%), существенно снижало численность клубней картофеля, пораженных ризоктониозом и паршой. На известкованной почве эффективность цинка возрастала - урожайность увеличивалась на 42 ц (или на 13%), заболеваемость ризоктониозом снижалась на 22% (Федотова Л.С., 1999).

Железо входит в состав ферментов, участвующих в образовании хлорофилла, поэтому его недостаток снижает интенсивность процессов фотосинтеза в растениях, вызывая заболевание, которое называется хлороз. Наиболее выраженный признак хлороза – светло-желтые, почти белесые листья на молодых побегах. При этом старые листья долго остаются зелеными, в то время как молодые желтеют или белеют, а затем отмирают. Соцветия развиваются слабыми, мелкими. Кроме того, при недостатке железа в растениях задерживается синтез ростовых веществ – ауксинов. Особенно чувствительны к дефициту железа томаты, огурцы, картофель, капуста, кукуруза, древесные плодовые культуры (слива, груша, персик, яблони), виноград, малина, цитрусовые.

Хотя в большинстве почв общее содержание железа достаточно велико (2-3%), оно присутствует в основном в трудно растворимых и, соответственно, плохо усваиваемых растениями формах. Кроме того, наличие подвижных (усвояемых) форм железа сильно зависит от кислотности почвы. Влияют на растворимость железа и фосфорные удобрения: внесение их в почву способствует образованию трудно растворимых фосфатов железа.

Медь активизирует окислительно-восстановительные процессы, увеличивает активность окислительных ферментов, способствует повышению содержания хлорофилла в листьях. Кроме того, внесенная под картофель медь ускоряет клубнеобразование, повышает устойчивость растений к фитофторе, уменьшает поражаемость картофеля черной ножкой, паршой и железистой пятнистостью. При недостатке меди у картофеля задерживается рост стеблей, листьев и корней, что связано с ослаблением синтеза индолилуксусной кислоты и торможением ее передвижения, т.к. образуются стабильные комплексы индолилуксусной кислоты с белками и дезоксирибонуклепротеидами.

Содержание подвижной меди в почвах колеблется от 0,05 до 14 мг/кг почвы. Доступными для растений формами являются водорастворимые соединения меди, а также медь, находящаяся в обменно-сорбированном состоянии. Содержание водорастворимой меди в почвах не превышает 1% общего его количества. Водорастворимые соединения меди могут быть представлены солями минеральных кислот (азотной, соляной, серной) и комплексными солями органических кислот (лимонной, малеиновой, янтарной, уксусной и др.). Растворимые соединения меди легкоподвижны и м