Роль кальция и магния в питании растений

Кальций необходим для нормального роста наземных органов, и корней растений. Кальций – структурный элемент клеточных оболочек, жизненно необходимый для образования новых клеток. Потребность в нем они ощущают уже в фазе прорастания, и поступает он в растения в течение всего периода активного роста. При недостатке кальция и резком преобладании в почвенном растворе одновалентных катионов (Н⁺, Na⁺, K⁺) или катионов Mg²⁺ нарушается физиологическая уравновешенность раствора, рост и развитие корней приостанавливаются, они становятся утолщенными, клеточные стенки их ослизняются, темнеют и теряют способность поглощать питательные элементы. Дефицит этого элемента задерживает рост листьев, на них появляются светло-желтые пятна (хлоростичность), а затем они отмирают. При этом образовавшиеся раньше листья, не испытавшие нехватки кальция, остаются нормальными: они содержат кальция больше, чем молодые, так как растения не могут его перераспределять.

Кальций влияет на обмен веществ растений, передвижение углеводов, превращение азотистых веществ, ускоряет распад запасных белков семени при прорастании. Кроме того, он играет важную роль в построении нормальных клеточных оболочек и установлении кислотно-щелочного равновесия.

Растения содержат кальций в форме солей пектиновой кислоты, сульфата, карбоната, фосфата и щавелевокислого кальция. При наличии в почвенном растворе нитратного азота поглощение кальция растениями усиливается, а в присутствии аммиачного азота вследствие антагонизма между катионами Са²⁺ и NH₄⁺ – снижается. Препятствуют накоплению кальция в растениях высокая концентрация в почвенном растворе ионов водорода и других катионов.

Растения очень отличаются по уровню потребления кальция. При урожайности 20–30 ц/га зерновых, 200–300 ц/га корнеклубнеплодов и 500–700 ц/га капусты с 1 га посевов рожь, пшеница, ячмень и овес выносят от 20 до 40 кг СаО; горох, вика, фасоль, гречиха, лен – 40–60; картофель, люпин, кукуруза, сахарная свекла – 60–120; клевер, люцерна – 120–250; капуста – 300–500. Больше всего кальция потребляют посевы капусты, люцерны и клевера. Эти культуры также высокочувствительны к кислотности почвы. Рожь и овес, усваивая сравнительно мало кальция, хорошо переносят кислые почвы, а ячмень и пшеница – плохо. Не очень чувствительные к высокой кислотности картофель и люпин потребляют много кальция, т.е. закономерности в потреблении кальция и отношении к кислотности нет.

Различные части и органы растения содержат разное количество кальция: в листьях и стеблях его значительно больше, чем в семенах. Поэтому большая часть кальция, вынесенного растениями из почвы, через корма и подстилку попадает в навоз, т.е. возвращается на поля.

В дерново-подзолистых почвах валовое содержание кальция в пахотном слое составляет 0,4 – 1,0 %. Средневзвешенное содержание обменного кальция в почвах Беларуси за последние два десятилетия стабилизировалось на уровне СаО около 1000 – 1100 мг/кг на пашне и около 1500 мг/кг в луговых почвах. В настоящее время, на основных массивах почв содержание кальция в доступной форме для питания растений находится в оптимальных пределах и не лимитирует формирование высокого урожая.

Гораздо больше кальция из почвы теряется из-за выщелачивания. На разных по составу почвах в зависимости от культуры, количества осадков, доз и форм известковых и минеральных удобрений на 1 га из пахотного и подпахотного горизонтов может за сезон быть вымыто до 400 – 500 кг кальция в пересчете на СаО. При внесении высоких доз физиологически кислых минеральных удобрений потери этого элемента сильно возрастают. Однако ввиду того, что в республике для известкования применяются довольно высокие дозы известковых удобрений и значительное количество кальция поступает с органическими и фосфорными удобрениями, в среднем по республике на 1 га содержится около 600 кг кальция, что вполне достаточно для обеспечения питания растений этим элементом.

Магний входит в состав молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Однако хлорофилл содержит только около 10 % от общего его количества в растениях. Магний входит также в состав пектиновых веществ и фитина, который накапливается преимущественно в семенах. При недостатке магния уменьшается содержание хлорофилла в зеленых частях растений, листья, прежде всего нижние, становятся пятнистыми –«мраморными», бледнеют между жилками, а вдоль жилок сохраняется зеленая окраска (частичный хлороз). Затем листья постепенно желтеют, скручиваются с краев и преждевременно опадают. Развитие растений замедляется, ухудшается их рост.

Магний, как и фосфор, содержится главным образом в растущих частях и семенах растений. В отличие от кальция он более подвижен и может перераспределяться растением: из старых листьев он поступает в молодые, а после цветения – из листьев в семена, где концентрируется в зародыше. В семенах магния содержится больше, а в листьях меньше, чем кальция. Недостаток магния больше сказывается на репродуктивных органах растений (семенах, корнях, клубнях), чем на вегетативных (соломе, ботве). Этот элемент играет важную роль в различных жизненных процессах: участвует в передвижении фосфора в растениях, активизирует некоторые ферменты (например, фосфатазу), ускоряет образование углеводов, влияет на окислительно-восстановительные процессы в тканях растений. При достаточном содержании магния усиливаются восстановительные процессы, больше накапливается органических соединений – эфирных масел, жиров и др.; при недостатке, наоборот, активнее идет окисление, возрастает активность фермента пероксидазы, снижается содержание инертного сахара и аскорбиновой кислоты.

Потребность растений в магнии различна: с 1 га посевами разных культур выносится от 10 до 80 кг MgO. Наибольшее его количество используют картофель, сахарная и кормовая свекла, табак, зернобобовые культуры, бобовые травы. Чувствительны к недостатку магния конопля, просо, кукуруза.

В почвах магния содержится меньше, чем кальция. В дерново-подзолистых почвах Беларуси содержится 0,3 – 0,8 % кальция. Особенно бедны им сильнооподзоленные кислые почвы легкого гранулометрического состава, поэтому использование на них известковых удобрений, содержащих магний, значительно повышает урожайность. Благодаря увеличению объемов внесения доломитовой муки, содержащей магний, в среднем в республике значительно повысилось содержание магния в почвах. Средневзвешенное содержание обменного магния в настоящее время составляет 244 мг/кг почвы. Около 70 % площади пахотных почв Беларуси имеет близкую к оптимальной обеспеченность магнием. Однако 4,8 % почв по-прежнему слабо обеспечены магнием – меньше 90 мг в 1 кг. Больше таких почв в Гомельской (13,7 %) и Брестской (6,1 %) областях. Это связано как с широким распространением в этих областях почв легкого гранулометрического состава, так и с длительным применением в Гомельской области известковой муки, не содержащей магния.

Таким образом, для известкования кислых почв лучше использовать доломитовую муку, это позволит повысить содержание в почве магния до оптимального уровня на всей площади сельхозугодий республики. Доломитовую муку рекомендуется также вносить на пахотных почвах с благоприятной реакцией среды, но с низким (меньше 90 мг/кг) содержанием MgO, т.е. в качестве магниевого удобрения (в дозе 2 т/га один раз в три года).

Наряду с этим в республике имеется 5,6 % почв с содержанием обменного магния более 450 мг в 1 кг почвы, т.е. актуальной становится проблема его возможного избытка.