ФУНКЦІОНАЛЬНА ДІАГНОСТИКА ЯК МЕТОД ПРОГНОЗУВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ УДОБРЕННЯ КУКУРУДЗИ
Н.А. Пасічник, І.В. Логінова, кандидатисільськогосподарських наук, доценти
А.В. Кучерук, слухач магістратури другого року
Наведено результати функціональної діагностики в посівах кукурудзи на зерно на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті. Показано переваги й недоліки цього виду діагностики,дано його характеристику порівняно з іншими прийнятими методами.
Кукурудза, діагностика живлення, елементи живлення.
Об’єктивна інформація про стан рослин у кожний період їхнього розвитку потрібна не лише для управління продукційним процесом, але й для прогнозування врожаю, розв’язання багатьох економічних і технічних питань, пов’язаних із збиранням врожаю, формуванням цін на продукцію тощо. За таких обставин актуальними є розроблення та впровадження ефективних, економічно вигідних систем моніторингу стану посівів [3-5]. Комплексна діагностика передбачає регулярне здійснення агрохімічного аналізу ґрунту, в тому числі щорічну (весняну й осінню) оцінку забезпеченості його азотом, а також оперативну діагностику живлення рослин упродовж вегетації [4]. Бажаного агрохімічного та економічного ефекту від застосування добрив можна досягти лише за науково обґрунтованого раціонального їх використання. Останнє включає агрохімічний аналіз ґрунту і рослинну діагностику [3, 6].
Функціональна діагностика дозволяє оцінити не вміст елемента, а потребу рослин у ньому. Забезпеченість елементами живлення можна встановити, контролюючи інтенсивність фізіолого-біохімічних процесів. Професор А.О. Ничипорович [2], вивчаючи параметри фотосинтезу, вказав на важливість вивчення й практичного їх використання. Діагностування забезпечення рослин елементами живлення за фотохімічною активністю хлоропластів було описане Б.А.Ягодіним і О.С.Плєшковим у 1982 році [1]. Відомо, що фотосинтетична функція великою мірою залежить від умов росту і розвитку рослини. Фотосинтетичний апарат є досить лабільною системою, яка реагує на зміни зовнішніх факторів вирощування, що приводить до змін інтенсивності його функціонування.
Мета дослідження- показати, яке значення має функціональна діагностика у прогнозуванні ефективності удобрення кукурудзи на зерно на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті.
Матеріали і методи дослідження.У 2011-2012 роках був апробований цей метод діагностики в посівах кукурудзи на зерно у мікропольовому досліді на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті. Діагностику проводили в фазу 5-6 листків, у яку закладаються елементи продуктивності кукурудзи (формуються волоть і початок) і під час проходження якої рекомендують підживлення. Дослід передбачав вивчення впливу зростаючих норм азотних добрив на фоні однакового фону фосфорно-калійного удобрення за схемою: 1. Без добрив (контроль); 2. Р90К90 (фон); 3. Фон + N60; 4. Фон + N120; 5. Фон + N180; 6. Фон + N240; 7. Фон + N360. Площа облікової ділянки – 25 м2, повторність досліду триразова. Із добрив уносили аміачну селітру, суперфосфат простий гранульований, калій хлористий. Норма добрив N120P90K90 рекомендована для ґрунтово-кліматичних умов досліду.
Метод функціональної діагностики базується на зміні фотохімічної активності суспензії хлоропластів листків без елемента, а потім із додаванням елемента, який досліджували. При здійсненні аналізу із середньої проби листків вилучали хлоропласти. До суспензії хлоропластів додавали барвник синього кольору 2,6-дихлорфеноліндофенол (2,6-ДХФІФ) і визначали оптичну щільність розчину на фотоколориметрі (D1). Після цього суспензію освітлювали, завдяки чому молекула хлорофілу приходила в активний стан, і фотосинтез активізувався. Під час освітлення барвник у результаті фотохімічних реакцій відновлювався з утворенням безбарвної сполуки. Ці зміни фіксували за зміною оптичної щільності (D2). Те ж саме повторювали, але з додаванням до суспензії хлоропластів певного елемента живлення. Фотохімічна активність хлоропластів є різницею D1 – D2. У разі підвищення фотохімічної активності суспензії хлоропластів порівняно із контролем (без додавання елементів) робили висновок про необхідність елемента, при зниженні – про надлишок і за активності, такої як у контролі, – про його оптимальну концентрацію в поживному середовищі.
Результати дослідження та їхній аналіз.На рисунку наведено форму подання результатів. Горизонтальними лініями К2-К6 показано контрольні визначення (без додавання елемента), які з’єднані лінією.
Результати функціональної діагностики живлення рослин
Якщо показник фотохімічної активності хлоропластів виходить за цю лінію вправо, то існує потреба в елементі. Якщо зміщений вліво від лінії – потреби немає або є надлишок елемента у рослині.
Прийнявши фотохімічну активність хлоропластів у контролі за 100%, визначали збільшення або зменшення активності хлоропластів із додаванням елемента і за шкалою робили висновок про зміну норми внесення елементів у бік збільшення (в польових умовах) або у бік зменшення (що можливе при застосуванні гідропоніки). Проте рішення про зміну норми підживлення приймали враховуючи доступність вологи, а також фазу росту і розвитку рослин.
Наші дані (табл.) свідчать про дефіцит кальцію майже в усіх варіантах досліду. Однак обґрунтувати це явище ми не змогли, адже ґрунт дослідної ділянки лучно-чорноземний карбонатний, тому нестача кальцію викликає сумнів. До того ж у методиці проведення діагностики для стабілізації хлоропластів використовували порошкоподібний CaCO3, що також дає підстави сумніватися у дефіциті кальцію.
Результати функціональної діагностики забезпечення рослин кукурудзи елементами живлення*
Варіантдосліду | N | P | KS | KCl | Ca | Mg | B | Cu | Zn | Mn | Fe | Mo | Co | I |
Без добрив(контроль) | – | – | – | – | + | + | – | – | – | – | – | – | – | – |
Р90К90 (фон) | + | – | – | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
Фон + N60 | – | – | – | – | + | + | – | – | – | – | – | – | – | – |
Фон + N120 | – | – | – | – | + | – | + | – | – | – | – | – | – | – |
Фон + N180 | – | – | – | – | + | + | – | + | – | – | – | – | – | – |
Фон + N240 | – | – | – | + | + | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
Фон + N360 | – | – | – | + | + | – | – | – | + | + | + | + | + | – |
*Знак + вказує варіанти, де виявлено нестачу того чи іншого елемента.
Нестачу азоту зафіксували у варіанті з внесенням фосфорно-калійних добрив, що пояснюється тісним синергізмом, який існує між іонами азоту і фосфору. За внесення азотних добрив навіть у половинній нормі дефіциту вже не виявляли. Фосфором і сіркою рослини були забезпечені в усіх варіантах досліду. Дефіцит калію спостерігався за внесення високих норм азоту. Відомо про взаємодію калію й азоту, і співвідношення між ними повинне становити близько 1/1 – 1/2. За значного підвищення норми внесеного азоту співвідношення знижується, що призводить до проявлення дефіциту. Дефіцит магнію у деяких варіантах можна пояснити антагонізмом, який існує між магнієм і кальцієм, оскільки ґрунт – карбонатний.
Із зростанням норм азоту був зафіксований дефіцит мікроелементів, що проявився за внесення найбільшої кількості азотних добрив. Відомо, що мікроелементи є активаторами ферментів, зокрема тих, які беруть участь у метаболізмі азоту. За підвищення його норм кількості мікроелементів виявляється недостатньо для проходження метаболізму.
Висновки.Застосування функціональної діагностики дозволяє досить швидко (впродовж 1 години) визначити потребу рослин у 14 макро- і мікроелементах. Проте, на наш погляд, використання цього методу діагностики потребує усвідомлення складності взаємодії між іонами при надходженні їх у рослину і він може бути коректно застосований лише у поєднанні з іншими методами діагностики та ґрунтовними знаннями з фізіології живлення рослин.
Список літератури
1. Агрохимия / Б.А.Ягодин, П.М.Смирнов, А.В.Петербургский и др.; под ред. Б.А. Ягодина. – М.: Агропромиздат, 1989. – 640 с.
2. Ничипорович А.А. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев // Тимирязевское чтение. - М., 1956. - 94с.
3. ЦерлингВ.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур:справочник / В.В. Церлинг. – М.: Агропромиздат, 1990 – 236с.
4. Шадчина Т.М. Наукові основи дистанційного моніторингу стану посівів зернових /Т.М. Шадчина; відп. ред. В.В. Моргун.– К.: Фітосоціоцентр, 2001. – 220 с.
5. Binford G.D. Relationships between corn yields and soil nitrate in late spring / G.D. Binford // Agron. J. – 1992. – Vol. 84. – P. 53–59.
6. Coury L. Conductance measurements. Part 1: Theory / Lou Coury // Current Separations. – 1999. – Vol. 18:3. – P. 91–96.
Приведены результаты функциональной диагностики в посевах кукурузы на зерно на лучно-чернозёмной карбонатной почве. Показаны преимущества и недостатки этого вида диагностики, дана его характеристика по сравнению с другими принятыми методами.
Кукуруза, диагностика питания, элементы питания.
The results of functional diagnostic with corn on meadow-chernozem calcareous soil are showed. The advantages and disadvantages of this type of diagnosis, its comparative characteristics with other accepted methodsare describes.
Corn, diagnostics power supply, power supply elements.
Н.А. Пасічник, І.В. Логінова, А.В. Кучерук, 2014