Микроэлементы и тяжёлые металлы в питании растений
Зимой прошлого года полистал на одном из форумов темы касающиеся разногласий сторонников разных систем удобрения. В его аргументах одного из сторонников интенсивного применения синтетических минеральных удобрений (назовём его «фермер Ф») меня заинтересовали несколько моментов. Один из которых – обязательность применения некорневых обработок культур микроэлементами.
В последние несколько лет я взял себе за правило: не отвергать какие-либо аргументы, прежде не разобравшись насколько это возможно досконально с определенным вопросом. И не искать только аргументы в защиту своей позиции, а учитывать и аргументы «за» и аргументы «против».
Споры не прекратятся никогда. По-моему, важно не остаться правым в споре, а для себя понять суть вопроса. Окажется, что был прав – хорошо. Окажется что ошибался – надо менять приёмы. В конечном итоге важны не споры, а урожай, его качество, себестоимость и некоторые другие аспекты.
В вопросе применения микроэлементов, фермер Ф заявляет, что без использования минеральных удобрений, невозможно получить качественный урожай. Овощи и фрукты будут неполноценны по биохимическому составу, то есть будут неполноценной пищей для человека.
Понятно, что каждый, выращивающий растения для своей семьи заинтересован в получении продуктов высокого качества. И такое заявление фермера Ф заставляет серьёзно задуматься: а вдруг мои овощи и фрукты, действительно неполноценны?
|
|
|
Сразу возникли сомнения в правоте фермера Ф, если учитывать закон оптимума (http://sadisibiri.ru/telep-bochka-libiha.html) Согласно этому закону, растения при отсутствии хотя бы одного микроэлемента совсем не вырастут. При недостатке какого-либо микроэлемента урожай будет ограничен количеством данного микроэлемента, растения будут болеть.
Исходя из этого, вполне логично предположить, что если на вашем участке урожай высокий (зачастую превышающий урожайность, указанную в характеристике сорта), растения не болеют и мало поражаются вредителями, симптомов элементозов нет – то микроэлементов растениям достаточно.
Или всё-таки возможен высокий урожай, но неполноценный по качеству? Трижды задавал подобные вопросы фермеру Ф. Но в каждом случае – ответа не получил.
Для изучения этого вопроса "перелопатил" кучу научной литературы. Вот что выяснил.
Важность микроэлементов для развития любого растения неоспорима. Не важно, насколько хорошо ваши растения обеспечены другими факторами (NPK, углерод, свет, температура и т.п.), но недостаток каждого из микроэлементов будет лимитировать развитие растений. При недостатке любого из необходимых микроэлементов высокий урожай получить невозможно. Кроме того, растения при недостатке микроэлементов ослаблены, подвержены болезням и нападениям вредителей. При всем при этом внешние симптомы элементозов могут и не проявляться.
|
|
|
«Роль микроэлементов в жизни растений»: «Всем без исключения растениям для построения ферментных систем – биокатализаторов – необходимы микроэлементы, среди которых наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Ряд учёных называют их «элементами жизни», как бы подчёркивая, что при отсутствии указанных элементов жизнь растений и животных становится невозможной. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай [1].
… Главная роль микроэлементов в повышении качества и количества урожая заключается в следующем:
1. При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), а соответственно получить более высокий урожай.
|
|
|
2. Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений.
3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создаётся состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням».
Фермер Ф утверждает, что продукция растений у тех, кто не применяет микроэлементные удобрения не может быть полноценной по элементному составу, витаминам и хуже по вкусу, несмотря на то, что урожай может быть высоким, а растения здоровыми.
Научные работы, связанные с влиянием микроэлементов на растения, что мне удалось найти в сети, это утверждение не подтверждают. Везде указывается, что если даже растения внешне не выглядят угнетёнными, недостаток микроэлементов обязательно ограничивает урожайность, снижает иммунитет и ведёт к неполноценности продукции. Эти результаты недостатка микроэлемента проявляются одновременно. Нигде я не встречал информации, что растение может дать высокий урожай, не болеть и не повреждаться вредителями, но при этом не содержать какого-то необходимого для данного растения микроэлемента.
|
|
|
В одном из учебников встретил объяснение, почему у растений в естественных ценозах, практически не встречаются симптомы нехватки отдельных элементов питания (элементозы) чего не скажешь о культурных растения в агроценозах.
Дело в том, что дикоросы «умеют» развиваться так, что элементозов у них не возникает. Если есть недостаток какого-то элемента, то ограничивается рост в соответствии с законом оптимума. Растения по элементному составу полностью сбалансировано, но только меньше своего потенциального размера.
Этот факт говорит о том, что в случае применения в качестве материала для компостирования (источника питания культур) дикоросов «в ассортименте» удобрение не может быть неполноценным по микроэлементам.
Другой разговор если материалом для компостирования являются остатки культурных растений. У культур не настолько отлажен механизм регуляции питательных веществ. Поэтому при сравнительно высоком урожае может присутствовать небольшая нехватка некоторых микроэлементов. Тогда растение ослаблено и гораздо сильней подвергается болезням и вредителям. Садоводы естественно спасают свои растения с помощью пестицидов. В итоге культуры не дают потенциальной урожайности и продукция получается неполноценной по элементному составу. Это может отражаться и на вкусе продукции не в лучшую сторону.
Ботаника Учебник для вузов. На основе учебника Э. Страсбургера, Ф. Нолля, Г. Шенка, А. Ф. В. Шимпера 2007: «В естественных растительных сообществах, приспособленных к определённым местообитаниям и развивавшихся в них длительное время, на уровне сообщества отсутствует дефицит минеральных веществ, даже если интенсивность роста каждого индивидуума сама по себе почти всегда лимитируется питательными веществами, что имеет значение и для продукции биомассы на единицу площади.
Упомянутая в разделе 6.2.2.2 специфичная для каждого элемента симптоматика, представляющая собой кратковременную реакцию на дефицит элемента питания, весьма существенна для сельскохозяйственных растений
При конкуренции видов и генотипов в местообитании остаются, однако, на долгое время, как правило, лишь те таксоны, которые могут справиться с ситуацией дефицита так, что подобных симптомов у них не проявляется. Удивительно, что с помощью анализа на элементы у дикорастущих растений можно лишь в редких случаях выяснить, есть ли дефицит минеральных веществ и, если есть, какого вещества именно. Эти растения растут таким образом, что дело не доходит до дефицита существенных питательных веществ, поскольку при известных условиях их органы, образующиеся в меньшем количестве и меньших размеров, полностью функциональны. В таких случаях рост соответствует наличию ресурсов. Рост, превышающий ресурсные возможности, быстро бы элиминировал такой вид или генотип благодаря снижению жизненности. Растения очень холодных биомов (высокогорья, полярные области), у которых поступление азота затруднено, имеют даже более высокие концентрации азота в листьях, чем сравнимые таксоны из тёплых стран, что Т. Чепин назвал «растительным потреблением» (от англ. luxuriousconsumption). Условия этих жизненных пространств не дают возможности выживать с плохо снабжаемыми, малопродуктивными листьями. У таких приспособившихся видов оптимальное (экономное) потребление ограниченных ресурсов обеспечивается контролируемым ростом».
Рассуждая о полноценности продукции растениеводства стоит учитывать два момента. При сбалансированном питании растения полноценны. Но говоря о полноценности продукции фермер Ф много раз приводит в пример описание случаев дополнительного обогащения некоторыми микроэлементами сверхестественных концентраций этих элементов в растении, необходимой для полноценной жизни культур.
Некоторые культуры способны накапливать отдельные микроэлементы в количествах, больших чем им жизненно необходимо. Фермер Ф в своей аргументации подменяет понятие «полноценный» и «с добавками». Растения с добавками (с повышенным содержанием некоторых микроэлементов) могут быть полезней для людей, в рационе которых этих микроэлементов не хватает. Но это совсем не означает, что продукция без этих добавок неполноценна. Полноценность рациона человека, это не одно и то же, что полноценность конкретного растения.
Если урожай высокий, растения здоровы, с большой долей вероятности можно считать, что необходимых микроэлементов вашим растениям достаточно, продукция полноценна.
Если же урожай мал, растения постоянно приходится защищать от болезней и вредителей, то стоит разбираться в чём тут дело. В этом случае, может быть недостаток любого фактора, влияющего на урожайность: микроэлементы, NPK, вода, углекислый газ, свет, температура, и т.п.
Точно узнать хватает ли микроэлементов, в этом случае, вашим растениям возможно только с помощью лабораторных исследований. Лучший вариант – это анализ самих растений. Или хотя бы анализ почвы на количество микроэлементов в доступной растениям форме. Для дачника такой анализ обойдётся недёшево.
Стоит иметь в виду следующее: «Влияние элементов минерального питания в жизнедеятельности растений»: «… Однако химический анализ почвы на содержание доступных растениям форм микроэлементов, в силу двух основных причин, нельзя считать реально отражающим необходимую потребность растений.
Первая. Большинство исследователей под этим термином подразумевают все формы и количество микроэлементов, переходящих в любую вытяжку: водную, солевую, в разбавленные сильные минеральные и слабые органические кислоты, щёлочи и другие растворы. При этом часто между подвижными и доступными растениям формами микроэлементов не делают различий. При сопоставлении же размеров потребления микроэлементов растениями с их количеством в почве, извлекаемым агрессивными вытяжками, можно сделать вывод, что растениями используется менее 1% извлекаемых из почвы микроэлементов. Поэтому следует проявлять известную осторожность при оценке обеспеченности почв усвояемыми формами микроэлементов. (Академик ВАСХНИЛ Б.А. Ягодин).
Вторая. Даже на почвах с высоким содержанием микроэлементов, растения в силу различных причин могут испытывать голодание от недостатка тех или иных элементов. Фактически любые почвенно-климатические условия могут влиять на подвижность и усвояемость микроэлементов растениями».
В научной литературе можно найти, что и как влияет на подвижность микроэлементов в почве. Но на этом вопросе не буду останавливаться. Теоретически просчитать, сколько реально микроэлементов доступно растениям в почве конкретного участка мне представляется невозможным, просто потому, что на эти показатели влияет очень много факторов.
Повторюсь: точную картину могут дать только лабораторные исследования самих растений. Все остальные агрохимические анализы могут дать только весьма приблизительные данные.
Если действительно не хватает микроэлементов, то для получения высокого урожая их (в том или ином виде) стоит добавлять. Есть разные способы: внесение в почву, обработка микроэлементами посадочного материала, листовые обработки.
Фермер Ф по этому поводу утверждает: «… Микроэлементы вносим обязательно по листу, даже при их оптимальном наличии в почве»: «Но чтобы не сомневаться и не уходить в небольшой перебор – все учёные и практики рекомендуют не вносить микроэлементы в почву, а работать гораздо меньшими нормами, но по листу».
Полагаю, что листовые обработки культур могут быть достаточно эффективны при недостатке в почвах микроэлементов. Но, судя по научным работам, абсолютная исключительность именно такого способа обеспечения культур микроэлементами не имеет места.
Государственный центр агрохимической службы «Калининградский, В. И. Панасин, «Микроэлементы и урожай»: «Существенное влияние на уровень эффективного действия микроэлементов оказывает способ внесения микроудобрений. Как правило, наиболее высокие прибавки зерна ячменя получены при внесении микроудобрений в почву и предпосевном смачивании семян растворами солей микроэлементов. Меньший эффект получен от некорневого опрыскивания растений в период их вегетации растворами микроудобрений».
Кроме того, есть почвы с избытком того или иного элемента, и есть районы техногенного загрязнённые некоторыми микроэлементами. Так что опасаться передозировки микроэлементов всё же стоит, независимо от способа применения микроэлементных удобрений.
Не вижу никаких причин отказываться от применения микроэлементов в рамках околоприродных технологий если их действительно не хватает вашим растениям.
Почему их может не хватать? Одна из причин – различное содержание микроэлементов в разных типах почв и разных регионах. Микроэлементами почвы обеспечены неодинаково. В одних почвах изначально существует недостаток некоторых микроэлементов, в других – наоборот, избыток некоторых микроэлементов.
Вторая причина – деградация почв агроценозов.
Российская академия наук, Сибирское отделение, Институт почвоведения и агрохимии. В. Б. Ильин А. И. Сысо: «Микроэлементы и тяжёлые металлы в почвах и растениях Новосибирской области», 2001: «При сельскохозяйственном использовании пахотные почвы теряют значительные количества гумуса и тонкодисперсных частиц в результате дефляции или водной эрозии, вследствие этого происходит облегчение гранулометрического состава и уменьшение валового содержания микроэлементов в гумусовом горизонте. Процесс деградации земель может быть столь сильным, что в пахотном слое исчезают результаты биогенной аккумуляции микроэлементов: за десятки лет почвы способны утратить запас, накопленный растениями за столетия».
Третья причина – недостаток микроэлементов во вносимых удобрениях.
С первой и второй причиной всё понятно. С третьей связаны споры сторонников органических методов и интенсивщиков.
Наука говорит однозначно, что применение минеральных макроудобрений (NPK) способствует обеднению почвы микроэлементами. Макроэлементы, способствуя увеличению вегетативной массы культур, требуют от растения поглощения бОльших количеств микроэлементов из почвы. В составе синтетических минеральных удобрений микроэлементов недостаточно. Если микроэлементов не хватает, то растения болеют и урожайность снижается. Применение синтетических минеральных удобрений требует обязательного применения микроудобрений. В этом у науки мнение однозначное.
Государственный центр агрохимической службы «Калининградский. В. И. Панасин, «Микроэлементы и урожай», 2000: «Рост производства высококонцентрированных удобрений, использование лучших сортов и внесение минеральных удобрений в повышенных дозах усиливает дефицит микроэлементов в почвах. Повышение урожайности культур на фоне высокого уровня химизации сельскохозяйственного производства способствует усилению выноса химических элементов растениями и обеднению почв как макро-, так и микроэлементами. Это также диктует необходимость повсеместного широкого применения микроудобрений в сельском хозяйстве».
Вестник КрасГАУ 2010, № 10 С. В. Клышевская «Изменение содержания микроэлементов в почвах при агромелиорации»: «При достаточной обеспеченности почв макроэлементами, благодаря вносимым удобрениям, недостаток микроэлементов может стать лимитирующим фактором роста урожайности сельскохозяйственных культур [4;9]. Дефицит микроэлементов в почвах может служить барьером, препятствующим получению наибольшего эффекта от применения основных минеральных удобрений. Объясняется это тем, что недостаток микроэлементов приводит к нарушению важнейших биохимических процессов в организме растения».
Гораздо интересней дела обстоят с наличием микроэлементов в органических удобрениях. Фермер Ф утверждает, что при применении только органических удобрений микроэлементов однозначно не хватает. Но в научных работах звучит другая информация.
Российская академия сельскохозяйственных наук. Сибирское отделение Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа «Значение длительного применения агрохимических средств для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах южно-таёжной зоны Западной Сибири»: «Кроме макроэлементов для роста и развития растений необходимы микроэлементы. Основной путь обогащения почв микроэлементами – органические удобрения».
В. Г. Минеев, Т. Н. Болышева «Современные тенденции в изменении плодородия почв России»: «Снижению содержания доступных форм микроэлементов в почвах районов с интенсивным применением удобрений способствуют: систематическое известкование, недооценка роли органических удобрений – источника микроэлементов, использование концентрированных («безбалластных») минеральных удобрений, повышенный вынос возросшими урожаями элементов питания без применения в должных объёмах микроудобрений».
С. В. Лукин, доктор сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ «ЦАС «Белгородский»: ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Россия serg.lukin2010@yandex.ru «На основе анализа микроэлементного состава органических удобрений (навоз КРС, компост соломо-помётный, стоки навозные), дефеката, применяемого в качестве мелиоранта для кислых почв, и минеральных удобрений с учётом объёмов их использования в регионе установлено, что главный источник поступления микроэлементов в агроценозы – органические удобрения. В 2014 г. поступление цинка с органическими удобрениями (в пересчёте на навоз КРС) в среднем составляло 278 г/га, меди – 83,4, кобальта – 5,8, молибдена – 8,3 г/га, что существенно превосходит их вынос с урожаем».
Тут ещё стоит учитывать, что сторонники органических методов зачастую применяют органические удобрения в гораздо больших объёмах, чем это возможно для полей.
В научных источниках можно найти сильно отличающиеся цифры, касающиеся содержания микроэлементов в разных органических удобрениях. Я не решился бы как-то усреднять эти показатели. В этом вопросе, похоже, без агрохиманализа в каждом конкретном случае не обойтись.
Хочу остановиться на вопросах полемики о микроэлементах между интенсивщиками и органистами. Фермер Ф в одной и той же теме доказывает, что органические удобрения содержат крайне мало микроэлементов, но зато много тяжёлых металлов.
На самом деле микроэлементы – это тяжёлые металлы. В научных работах применяется тот или иной термин в зависимости от концентрации элемента. Если необходимые растениям тяжёлые металлы содержатся в растениях, почве, воздухе в оптимальном количестве – их называют микроэлементами. Если же концентрация их слишком высока, их называют тяжёлыми металлами – загрязнителями.
В. Б. Ильин А. И. Сысо «Микроэлементы и тяжёлые металлы в почвах и растениях Новосибирской области» 2001: «Антропогенные ареалы тяготеют преимущественно к промышленным городам и их пригородам, на территории которых, главным образом за счёт атмосферных выбросов, в почве резко возрастает по сравнению с естественной концентрация многих химических элементов. Среди последних преобладают металлы с атомной массой 50 и более, отчего вся группа элементов-загрязнителей чаще всего именуется как «тяжёлые металлы», хотя в неё иногда включают и неметаллы, и элементы с меньшей атомной массой.
Необходимо отметить такое важное обстоятельство, как присутствие ряда химических элементов, например Mn, Zn, Си, Со, Мо, как среди «микроэлементов», так и среди «тяжёлых металлов». Разумеется, один и тот же элемент не может одновременно быть и необходимым, и ядовитым для живых организмов, если не иметь в виду его концентрацию. Действительно, вышеупомянутые термины (микроэлементы и тяжёлые металлы) — категории не столько качественные, сколько количественные, привязанные к крайним вариантам экологической обстановки».
Медь, цинк и др. микроэлементы в больших количествах вредны и даже ядовиты для человека и для растений – они тяжёлые металлы.
Физиология растений: Учебник. Вл. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. 2006: «Среди тяжёлых металлов наибольшей токсичностью обладают Со – кобальт, Ni – никель, Си – медь, Zn – цинк, Sn – олово, As – мышьяк, Те – теллур, Rb – рубидий, Ag – серебро, Cd – кадмий, Au – золото, Hg – ртуть, Pb – свинец, Sb – суьма, Bi – висмут и Pt – платина».
Ботаника Учебник для вузов. На основе учебника Э. Страсбургера, Ф. Нолля, Г. Шенка, А. Ф. В. Шимпера 2007: «Локальное насыщение потенциально токсичными соединениями тяжёлых металлов, таких, как медь, кобальт, никель, марганец, уран, алюминий, магний, цинк, селен и др., в значительной степени ограничивает рост растений, кроме сильно ограниченного набора экофизиологически специализированных, которые обладают толерантностью к таким соединениям и даже иногда аккумулируют их».
Это как в фармакологии: вещество может лечить в определённой концентрации, но при превышении определённого количества – то же самое вещество может убить.
По словам фермера Ф получается, что в органических удобрениях микроэлементов (меди и цинка например) не хватает для нормального развития растений, и поэтому качество продукции органистов низкое. Но в то же самое время по словам того же фермера Ф тяжёлых металлов (меди и цинка, например) в органических удобрениях много, что со временем может привести к превышению допустимых норм этих загрязнителей.
Как может быть одних и тех же элементов и слишком мало и слишком много одновременно? Такая ситуация не возможна. Полагаю, что в данном случае имеют место издержки дискуссионности. Спорщики пытаются доказать свою правоту, манипулируя понятиями в свою пользу.
Вот, например фермер Ф пишет: «Для чего я обращаю на это внимание? Да вот как раз некорневые подкормки и есть самое органическое земледелие. Это заметили ещё древние люди. Они любили собирать всякие плоды вблизи действующих вулканов. Те были вкуснее и полезнее. Понятно, что вулканы не извергали органику, а лишь чистую минералку».
Научный журнал КубГАУ, №95(01), 2014 :«Кроме антропогенных источников загрязнения среды обитания тяжёлыми металлами существуют и другие, естественные, например вулканические извержения».
То есть в зависимости от того, как называть медь или цинк, например: «микроэлементами» или «тяжёлыми металлами», можно по разному представить одни и те же факты.
«Эколого-агрохимическое обоснование оптимизации питания растений и комплексного применения макро- и микроудобрений в агроэкосистемах» Аристархов, Алексей Николаевич, 2000 :«Проведенный расчёт баланса тяжёлых металлов в интенсивном земледелии Московской и ряда других областей за период (1980-1994 гг.) показал, что наименьшее количество элементов поступает в почвы с минеральными удобрениями, доля которых в общем приходе составляет 2-8%, тогда как с органическими – 26-62%, с известковыми материалами – 12-48% и с атмосферными осадками – 10-33%. Кадмий привносится в агроценозы преимущественно с органическими удобрениями (46-50%), известью (20-30%) и атмосферными осадками (16-26%); свинец – с известковыми материалами (40-42%) и атмосферными осадками (28-35%); цинк – с органическими удобрениями (49-60%) и атмосферными осадками (30-33%); хром – с органическими удобрениями (60-63%) и известью (34-36%); медь – с органическими удобрениями (45-50%), атмосферными осадками (20-25%) и известковыми материалами (5-6%); никель –с органическими удобрениями (50-57%), известковыми материалам (25-27%) и атмосферными осадками (8-10%)».
В цитате выше разговор идёт о тяжёлых металлах, которые почти все как раз и являются микроэлементами. Хоть разговор идёт не о «микроэлементах», а о «тяжёлых металлах», смысл тот же, что и в цитатах выше – микроэлементы поступают в агроценозы по большей части с органическими удобрениями.
Говоря о тяжёлых металлах – загрязнителях, стоит учитывать, что не все тяжёлые металлы необходимы растениям. В этом списке есть элементы, которые пользы не приносят, но могут быть вредными как растениям, так и человеку.
Понятно, что стоит избегать накопления таких загрязнителей. И таких загрязнителей в органических удобрениях, судя по научным источникам, тоже много. В этом плане стоит учитывать не абсолютные цифры, а превышение или непревышение предельно допустимых норм загрязнителей.
Овчаренко, Михаил Михайлович, «Тяжёлые металлы в системе почва-растение-удобрение», 2000: «… минеральные и известковые удобрения, а также навоз, сапропель, торф по уровню содержания в них ТМ не могут служить источником загрязнения ТМ почв и грунтовых вод при научно-обоснованном их применении и даже при внесении их в повышенных дозах».
В научных работах есть свидетельства, что органические удобрения могут быть источником загрязнения тяжёлыми металлами. Но, как правило разговор идёт или о неправильном применении – ежегодным удобрением свежим навозом самых близких к фермам полей – чтобы не возить далеко. Или о применении удобрений полученных из осадков сточных вод городов и твёрдых бытовых отходов. Но, я не встречал рассказов дачников, которые применяют подобные удобрения.
В техногенно загрязнённых районах основная масса загрязнителей попадает в агроценозы не с удобрениями, а с переносом по воздуху, осадками. Но это уже совсем другой разговор.
Олег Телепов, Омская область
13.03.2016
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 292; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!