Розділ «9.4. Діагностика живлення рослин і визначення потреби в добривах»

Лабораторні методи, безперечно, є найнадійнішими методами визначення вмісту елементів живлення в рослині, зокрема листкова діагностика. Оперативнішим є метод хімічної діагностики – хімічний аналіз проб рослин за фазами їх розвитку на вміст азоту і зольних елементів після озолення сумішшю кислот і пероксиду водню. Це швидкий (зазвичай триває 2–3 доби) й, безперечно, найточніший аналіз. В його основу покладено закон мінімуму: в яких елементах живлення рослина відчуває найгостріший дефіцит, тими її насамперед необхідно підживлювати. При цьому важливо правильно відібрати зразки рослин для аналізу:

• відбір проводять у суху погоду, але до настання спеки;

• для визначення різних елементів живлення беруть різні частини рослин (наприклад, вміст фосфору визначають в усій надземній частині, сірки – тільки в молодих листках);

• потрібно відбирати частини рослин залежно від стадії розвитку культури;

• індикатором може бути не весь орган рослини, а його частина (наприклад, для визначення деяких елементів вирізають кружечок тканини в зоні центральної жилки, для інших – з периферії листка).

Хімічний склад різних видів рослин неоднаковий і залежить від кількості, форм і способів внесення добрив, доступності елементів живлення ґрунту. Вміст хімічних елементів у рослинах та окремих їх органах визначається також генетичними особливостями рослин, фізіологічним станом їх органів і тканин.

Хімічні зміни в тканинах у часі відбуваються першими, тому вони можуть бути основою експрес-діагностики. Принцип аналізу рослинних тканин (зазвичай листків, звідси термін – листкова діагностика) ґрунтується на тому, що зі збільшенням кількості доступних форм елементів живлення в ґрунті зростає їх вміст у рослинах. За низького вмісту в тканині окремого елемента ріст рослин уповільнюється, а збільшення його вмісту сприяє ліпшому росту й підвищенню врожаю. Проте ця залежність не лінійна.

За дефіциту окремого елемента навіть невелике збільшення його вмісту в тканині після внесення добрив значно поліпшує ріст і підвищує врожай, але на певному рівні наступне збільшення вмісту елемента живлення вже майже не впливає на ріст, а отже, і на врожай. Цей вміст відповідає оптимальному рівню забезпечення. Перехід від нестачі до оптимуму характеризують терміном "критична концентрація" певного елемента. Критична концентрація – це виявлена в тканині концентрація елемента, за якої відбувається нормальний розвиток рослин, але нижче від якої елемент стає дефіцитним і ріст рослин сповільнюється. Саме критичну концентрацію слід брати до уваги, плануючи внесення добрив. Подальше збільшення норми добрив майже не впливає на ріст, може призводити до надмірного поглинання елемента. А надлишок будь-якого елемента в тканині зазвичай порушує обмін речовин і знижує врожайність. Для макроелементів токсичний рівень майже не досягається, а для мікроелементів трапляється досить часто. Так, оптимальна концентрація міді в тканинах становить 4–15 мкг/г маси сухої речовини. За концентрації < 4 мкг/г спостерігається її дефіцит, за > 20 мкг/г – у багатьох рослин починається токсикоз. Критична концентрація різних елементів живлення не є сталою і змінюється залежно від виду рослини, її органа й особливо від фізіологічного віку.

Метод листкової (тканинної) діагностики відрізняється оперативністю у поєднанні з достатньою точністю. Експрес-аналізи рослин проводять в умовах хімічної лабораторії або в польових умовах, застосовуючи міні-лабораторії та прилади для експрес-аналізів. При цьому контролюють вміст неорганічних сполук азоту, фосфору, калію, магнію та інших елементів на свіжих зрізах рослин, у краплі соку (експрес-методи Церлінг і Магницького) або у витяжках з рослин (дистильована вода, ацетатний буферний розчин, 2%-й розчин оцтової кислоти). Методи листкової діагностики постійно вдосконалюються. До них широко вдаються фермери багатьох країн світу. Із досвіду застосування цього методу відомо, що хімічний склад соку рослин істотно змінюється залежно від віку рослин, розміщення листків на рослині та метеорологічних умов. Тому листкову діагностику проводять для визначення потреби рослин у позакореневому підживленні, але вона є не надійною для розроблення системи удобрення.

Методи ін'єкції та обприскування – це по суті мікропольові досліди з добривами, оскільки їх безпосередньо проводять на рослинах у полі або в саду. Об'єктом дослідження можуть бути рослини, частини рослин (наприклад, гілки) і навіть листки, решта – призначена для контролю. Повторність не менш як 10-разова.

Суть методу полягає в тому, що слабкий розчин будь-якого елемента, нестача якого передбачається, наносять на рослину, роблять ін'єкції в стовбур, стебло, гілку чи жилку листка або обприскують рослину чи її частини певним розчином. За допомогою цього методу через кілька діб можна виявити, яких саме елементів потребує рослина. Він дає змогу швидко і просто виявити потребу у важкодіагностованих мікроелементах, а також швидко (3–15 діб) встановити причини порушення живлення і тим самим встигнути виправити їх. У цьому разі використовують той факт, що добрива, які надходять через корінь, повільно дають видиме візуальне поліпшення стану розвитку рослини порівняно з елементами живлення, що були введені безпосередньо в надземну частину. Крім того, значно складніше виявити зміни на всьому масиві – полі чи саду, ніж на частинах його або на окремих дослідних рослинах.

Особливо ефективний цей метод для діагностування багаторічних рослин, а також у садах і ягідниках.

До основних елементів діагностики цим методом належать такі: 1) введення розчину елементів живлення в середину надземної частини рослини; 2) спостереження і порівняння змін в обробленій рослині з необробленими рослинами того самого насадження або посіву.

Розробляти цей метод розпочав у 1931 р. Дж. П. Бенкет (США), а завершив у 1938 р. В. А. Роуч. Нині його широко використовують для діагностування як деревних і кущових, так і польових сільськогосподарських культур.

Варіантах застосування цих методів дуже відрізняються, але всі їх можна поділити на дві групи:

1) ін'єкції з введенням через прокол поживного розчину в провідну систему стебла, гілки або листка;

2) обприскування, намащування та інші способи нанесення на листки поживного розчину, що проникає через поверхневі тканини листків. Зазвичай у надземні частини рослини вводять розчин якогось одного елемента живлення, щоб виявити нестачу або надлишок саме того елемента, який є причиною захворювання рослини. На основі отриманих даних вирішують питання потреби внесення відповідних добрив.

Концентрація елемента живлення, який вводять у рослину, невелика, бо за такого способу внесення навіть невеликий надлишок того чи іншого елемента може призвести до пригнічення росту й розвитку рослин. Застосовують такі концентрації розчинів:

Фітомоніторинг – по суті діалоговий режим роботи з рослиною. Ніхто не знає потреб рослини краще, ніж вона сама. Станція фітомоніторингу – це комплект сенсорів, які встановлюють безпосередньо на органи рослин (стебло, листки, плоди). Через кожні 20 хв сенсор фіксує найменші зміни біометричних параметрів рослини: діаметра стебла, розміру плода, температури листків тощо і передає ці дані через Інтернет на комп'ютер користувача. Проаналізувавши дані, можна простежити настільки швидко й динамічно розвивається рослина, виявити реакції на будь-яке втручання в її розвиток. Для цього, наприклад, на одній експериментальній ділянці проводять підживлення, а на іншій – ні. Якщо рослина на нього реагує, то це є доказом ефективності такого заходу на всьому полі. Ця діагностична можливість – задавати рослині питання й отримувати відповідь уже на 2-3-тю добу має назву "діалоговий режим роботи з рослиною".

За допомогою таких сенсорів можна безпосередньо керувати мінеральним живленням рослин, зрошенням, визначати доцільність проведення будь-яких агротехнологічних заходів.