Ґрунт як джерело поживних елементів для живих організмів

Ця функція є найважливішою серед інших біогеоценотичних функцій. Їй присвячено багато агрохімічних досліджень. У рамках вузівської лекції неможливо дати детальний аналіз спеціальної літератури з цієї проблеми.

Перш за все необхідно усвідомити, що елементам живлення належить вирішальна роль у створенні біологічної продуктивності. Саме вони засвоюються рослинами, які є вихідною ланкою у трофічних ланцюгах.

Основними аспектами постачання рослин елементами живлення є:

1. Більша частина вищих рослин росте і розвивається у двох середовищах: у ґрунті і приземному шарі атмосфери. У зв’язку з цим для них є характерним два типи живлення – повітряне і ґрунтове. Атмосфера постачає рослини вуглецем і киснем. Основним джерелом інших елементів і води є ґрунт. З ґрунту рослини засвоюють азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірку, залізо, марганець, мідь, молібден, бор, цинк та інші.

З літературних джерел відомо, що майже всі рослинні організми проявляють певну вибагливість до поживних ресурсів ґрунту, які мають перебувати у доступній формі. Тому в природних екосистемах в ході тривалої еволюції склались стабільні взаємовідносини між ґрунтом (його хімічним складом) і фітоценозом. Внаслідок цього в системі ґрунт – рослини оптимізується міграція хімічних елементів. При цьому підтримується динамічна рівновага хімічного складу ґрунту і біомаси фітоценозу.

При освоєнні цілинних земель і вирощуванні на них сільськогосподарських рослин ця рівновага різко порушується. Вивезення з поля урожаю біомаси змінює природний склад (і вміст) хімічних елементів у ґрунті. Такі ділянки орних земель стають неспроможними забезпечити рослини необхідними елементами в достатній кількості. Тому для ефективного використання сільськогосподарських угідь необхідно постійно регулювати оптимальний вміст поживних речовин у ґрунті, тобто необхідно підтримувати у ґрунті достатню кількість всіх основних елементів живлення у доступній для рослин формі. Проте у багатьох випадках цього не дотримуються. В агроценозах створюється певна невідповідність між доступним фондом поживних елементів ґрунту і тою кількістю їх, яка необхідна для повноцінного розвитку культурних рослин.

У роботі Г.Я. Ринькіс (1972) наочно показана відсутність хімічної «гармонії» між ґрунтом і польовими культурами (табл. 13.1.).

Таблиця 13.1. Середній вміст елементів живлення в ґрунтах і рослинах,

мг на 1 кг сухої маси (Ринькіс, 1972).

Елементи	Валовий вміст у ґрунті	Вміст у ґрунті, розчинних в 1н НСІ	Вміст у рослинах польової культури
Макроелементи: Азот Фосфор Калій Магній Кальцій Залізо
Мікроелементи: Мідь Цинк Марганець Кобальт Молібден Бор	1,5	2,3 0,1 1,8	0,15

Так, у ґрунтах вміст азоту нижче майже у 500 разів, ніж в біомасі культурних рослин, фосфору і калію – приблизно у 20 разів. Нижчий вміст в ґрунтах також магнію, кальцію, цинку, і бору, а вміст заліза, марганцю і кобальту вищий. Звідси зрозуміло, що невідповідність вмісту елементів живлення у ґрунтах і рослинах негативно впливає на урожай біомаси.

2. Не менш важливим при вирощуванні рослин є створення сприятливих умов для засвоєння поживних елементів кореневою системою рослин.

Найбільш легке і повне засвоєння рослинами поживних елементів відбувається тоді, коли вони перебувають у вільному стані у водному розчині. Доступними для рослин є також елементи адсорбовані колоїдами ґрунту (ГВК), але їхня рухомість і доступність дещо менша.

Доступність поживних речовин залежить також від реакції ґрунтового розчину. У кислих ґрунтах зменшується поглинання рослинами марганцю, кобальту, цинку; у лужних – кальцію і молібдену. На засвоєння азоту реакція ґрунтового розчину практично не впливає.

У ґрунтовому розчині відбувається взаємодія між мінеральними і органічними сполуками. Органо-мінеральні комплекси, які при цьому утворюються, також знижують засвоєння рослинами поживних елементів.

3. Важливим фактором нормального кореневого живлення рослин є оптимальне співвідношення доступних елементів у ґрунті. Численними дослідами встановлено тісний взаємозв’язок між концентраціями поживних елементів у ґрунті і надходженням їх в організм рослин. Взаємодія елементів у процесі мінерального живлення може йти за типом антагонізму або синергізму. Антагонізм має місце у тих випадках, коли підвищення концентрації одного елемента гальмує засвоєння іншого. Якщо ж підвищення концентрації одного елемента сприяє посиленню засвоєння рослинами іншого елемента – таке явище називається синергізмом. У табл. 13.2. наведені приклади антагонізму і синергізму між різними парами елементів. Стрілка між двома елементами показує напрям дії. Наприклад, А→В при антагонізмі означає, що підвищення вмісту першого елемента (А) знижує вміст другого (В) у біомасі рослин. Між парами елементів, як у випадку антагонізму, так і синергізму, можуть існувати не тільки однобічний, а й двобічно спрямований вплив.

Таблиця 13.2. Взаємодія макро- і мікроелементів у ґрунтових розчинах

(Ринькіс, 1972)

Рослина	Елементи і характер їх взаємодії
антагонізм	синергізм
Кукурудза, квасоля, боби, горох	-	К↔ N
Морква	Cu→N K→P - -	Cu→N B→N Mo→N Mo→P
Пшениця	Zn→P -	- Cu→K
Ячмінь	Ca→P Cu→P Cu→K - Ca→Zn - Cu→Zn	Ca→P - - Ca→Cu - Cu→Fe -
Горох	- - P→B Cu→Fe Mo→Fe	Zn→P P→Mo - - Mo→Fe
Томати	- Ca→K Mg→K - Mn→Fe Mo↔Fe Mo↔Mn	Zn→P - - Mo→K - - -
Яблуня	- Ca→Mn - -	Zn→Ca - Zn→Mg Zn→Fe

4. Наступною ефективною функцією ґрунту як джерела поживних елементів є дотримання оптимальних строків внесення добрив і їх дозування з урахуванням властивостей ґрунту та біологічних особливостей культурних рослин. Так найвищий ефект дає внесення мінеральних добрив у рядки під час сівби та у міжряддя у період літньої вегетації. Вносити мінеральні добрива восени під зяблеву оранку недоцільно. За осінньо-весняний період значна частина їх буде вимита атмосферними опадами у нижчі горизонти ґрунту за межі зони кореневої системи.