Одна из важнейших физиологических функций древесной растительности - минеральное питание. Минеральные питательные вещества выполняют в растениях разнообразные функции. Они входят в состав растительных тканей, выполняют роль катализаторов в различных реакциях, регулируют осмотические процессы и т. п. Каждый элемент минерального питания в растительном организме выполняет свои специфические функции и, как правило, не может быть заменен другим.
Потребляемые из почвы питательные вещества условно делят на две группы: макроэлементы и микроэлементы. К первой группе относят элементы, необходимые растениям в наибольших количествах (азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний, железо и др.). Ко второй группе относят элементы, потребляемые растениями в ничтожно малых количествах, однако необходимые для нормального их развития (медь, цинк, молибден, бор, кобальт и др.).
Успех выращивания посадочного материала в лесных питомниках во многом зависит от обеспеченности растений элементами минерального питания. В связи с этим при выращивании посадочного материала в лесных питомниках эффективный агротехнический прием - применение удобрений. Действие удобрений в почве разностороннее: они пополняют запасы питательных веществ в почве, благоприятно изменяют реакцию почвенной среды, улучшают ее физические свойства, повышают жизнестойкость микроорганизмов.
Необходимость применения удобрений объясняется не только недостаточным плодородием почв питомника, но и тем, что при выкопке посадочного материала вместе с корневой системой растений с полей питомника вывозят десятки тонн плодородной почвы. Использование в лесных питомниках удобрений имеет в агротехнике выращивания посадочного материала исключительно большое значение. Удобрения влияют на размеры и фитомассу посадочного материала, а также на его качество. Сеянцы и саженцы, выращенные в оптимальных условиях питания, имеют более мощный стволик, хорошо развитую корневую систему, более благоприятное соотношение масс отдельных частей растения, накапливают большее количество запасных питательных веществ, расходуемых при пересадке на регенерацию корневой системы и первоначальный рост. Этим и объясняется лучшая приживаемость и рост таких сеянцев и саженцев, а также более высокая устойчивость их против неблагоприятных факторов (засухи, повреждения энтомо- и фитовредителями и т. д.). Однако нельзя допускать внесения чрезмерно завышенных доз удобрений, так как это дает отрицательный результат.
Удобрения в полях севооборотов питомников необходимо применять по определенной системе, обеспечивающей высокий уровень питания растений на протяжении всего вегетационного периода. Предпосылкой построения системы применения удобрений должны служить экологические особенности пород: ритмы роста и потребления древесными породами питательных веществ и т. п. Система применения удобрений в питомниках, позволяющая получать высокий выход доброкачественного посадочного материала с единицы площади, должна состоять из трех звеньев: основного удобрения, вносимого под глубокую вспашку; припосевного (предпосевного удобрения), вносимого непосредственно в зону прорастания семян; подкормки растений в период вегетации. Основное удобрение играет важную роль в обеспечении растений питанием преимущественно в период их активного роста и формирования, когда корневая система распространяется в зоне залегания удобрений, внесенных под глубокую вспашку. У многих деревьев и кустарников всходы, а также сеянцы в начальный период роста медленно укореняются, поэтому слабо используют удобрения, внесенные под глубокую вспашку. Чтобы обеспечить всходам и сеянцам в указанной фазе их развития благоприятные условия минерального питания, весной, в период предпосевной подготовки почвы, вносят припосевное удобрение на глубину заделки семян или же непосредственно в посевные бороздки во время высева семян.
Основное и припосевное удобрения не могут в полной мере удовлетворить изменяющиеся во времени потребности растений в питании. Особенно это проявляется в период интенсивного роста, который у большинства пород бывает в тот период, когда часть внесенных удобрений успевает подвергнуться в почве физико-химическому и биологическому поглощению, а в почвах с малой емкостью поглощения - вымыванию в более глубокие слои. В целях создания оптимальных условий питания растений на протяжении всего вегетационного периода с учетом ритмов роста и потребления элементов питания необходимо сочетать внесение основного и припосевного удобрений с корневыми и внекорневыми подкормками. Корневую подкормку применяют в сухом и жидком виде. В сухом виде удобрения вносят в хорошо увлажненную почву или перед поливом. В сухую почву удобрения вносят в виде растворов определенной концентрации. При корневой подкормке удобрения вносят в почву на глубину 6-12 см на расстоянии 6-7 см от рядка. Внекорневую подкормку производят путем опрыскивания растений водными растворами, содержащими один или несколько элементов минерального питания.
Потребность в удобрениях может быть установлена на основе химических анализов растений. Для этой цели обычно используют хвою и листья, наиболее чувствительные к условиям питания (метод листового анализа). Этот метод основан на связи между содержанием в растениях элементов питания и показателями роста растений. Чаще всего определение потребности удобрений устанавливается на основании физико-химических анализов почв. Это позволяет составить почвенную карту питомника и агрокартограммы. Механический состав, окультуренность, каменистость и другие свойства, от которых зависит эффективность, дозы и сроки внесения удобрений, отражаются на почвенной карте. Агрокартограммы дают четкое представление о содержании гумуса, легкоусвояемых соединений кальция, фосфора, азота, о кислотности почвенного раствора в каждом поле питомника.
Необходимость внесения удобрений может быть определена и по внешнему виду посадочного материала - степени его развития, окраске хвои и листвы. Чаще всего в виде удобрений вносят азот, фосфор и калий. Эти элементы растения потребляют в довольно значительных количествах. Если удобрения содержат все три элемента, их называют полными; если же в удобрениях только один или два элемента - они неполные.
Виды удобрений, способы и нормы их внесения
В питомниках обычно используют органические, минеральные и органо-минеральные удобрения, а также микробиологические и некоторые другие.
Органические удобрения. К органическим удобрениям относятся навоз, компост, торф, зеленые удобрения и др. Эти удобрения по своему составу полные. Они, постепенно освобождая элементы питания в процессе своего разложения, служат источником питания растений в течение 2-3 и даже 5 лет. Кроме того, эти удобрения оказывают многостороннее влияние на почву, обогащая се органическими веществами и улучшая физические и химические свойства, повышая деятельность полезных микроорганизмов и газообмен.
Навоз рекомендуется применять после 4-5 месячного хранения. Этого срока храпения обычно вполне достаточно, чтобы в навозе прошли процессы начального разложения твердых органических веществ. Навоз, вывезенный на поля, должен быть немедленно разбросан и запахан. На тяжелых, глинистых почвах его запахивают на глубину 10-15 см, на легких, песчаных - на 15-20 см. Примерная норма внесения навоза на тяжелых почвах составляет 30-40 т/га 1 раз в 3-4 года, на легких почвах - 15-25 т/га 1 раз в 2-3 года. На легких почвах навоз вносят весной, на более тяжелых - осенью при зяблевой вспашке.
Компосты готовят в кучах на специально отведенных для этой цели участках или непосредственно на месте их использования. Для приготовления этого вида удобрений используют выпалываемую траву (без семян), опавшую листвy, лесную подстилку, остатки дерна, опилки, стружки, фекалии и др.
Компостные кучи закладывают шириной до 3 м и высотой 1,5-2 м следующим образом. На выбранной площадке сначала закладывают слой торфа 15-30 см, лесной подстилки или обычной земли. На этот слой укладывают различные отходы толщиной 15-30 см, которые желательно смочить водой, навозной жижей или фекалиями. Затем этот слой покрывают торфом толщиной до 15 см или землей толщиной 3-5 см и укладывают следующий слой отбросов и т. д. Более ценный компост получается в том случае, когда наряду со слоями различных отбросов равномерно располагают слои навоза толщиной 10-15 см. На кислых почвах в компостные кучи добавляют гашеную известь в количестве 1,5% от массы компостируемого материала, молотый мел, известняк и другие известковые отходы (2-3%) и золу (3-4%). Сверху кучу прикрывают слоем торфа или земли толщиной не менее 10 см. Компостную кучу периодически поливают водой и перелопачивают. Компост считается готовым, когда он превращается в однородную, легко рассыпающуюся массу. Компосты можно закладывать путем предварительного перемешивания всех компонентов.
Торф низинный, особенно хорошо разложившийся, содержит достаточное количество минеральных веществ и имеет меньшую кислотность по сравнению с торфом верховых и переходных болот. Поэтому низинный торф можно применять в качестве непосредственного удобрения. Торф используют в первую очередь на тяжелых почвах, нуждающихся в улучшении физических свойств, а также на песчаных и супесчаных почвах с малым содержанием органического вещества. На песчаных почвах вносят от 15-30 т/га проветренного торфа (при содержании гумуса более 4%) до 60-90 т/га (при содержании гумуса менее 2%), на легкосуглинистых почвах соответственно от 10-20 до 80-100 т/га. Применение малопроветренного торфа в чистом виде не дает должных результатов, а поэтому его чаще всего используют для приготовления компостов.
Зеленые (сидеральные) удобрения рекомендуют широко применять в районах с достаточным увлажнением и на поливных землях, в первую очередь на легких песчаных и супесчаных почвах. В качестве сидеральных удобрений используют посевы люпина, гороха, вики и других бобовых растений, которые вносят в почву запахиванием зеленой массы в период цветения или начала образования бутонов на глубину 20-25 см. Перед вспашкой производят прикатывание посевов и измельчение их дисковыми боронами поперек направления прикатывания.
Сидеральные удобрения обогащают почву органическими веществами и улучшают ее структуру. Особенно велика роль бобовых в обогащении почвы азотом. Зеленая масса люпина по содержанию азота равноценна навозу, но фосфора и калия в ней содержится меньше, поэтому при применении зеленых удобрений рекомендуется вносить фосфорные, а на песчаных почвах также и калийные удобрения.
Сапропель - отложившаяся в пресноводных водоемах смесь почвы с полуразложившимися растительными остатками. Он содержит органическое вещество (15-30%), азот, фосфор, калий, известь, микроэлементы, витамины, антибиотики и биостимуляторы. Доза внесения сапропеля зависит от состояния почв и их механического состава. На очень бедных песчаных почвах вносится 40-60 т/га сапропеля.
Минеральные удобрения. К ним относятся вещества, не имеющие в своем составе органических соединений, но содержащие один или несколько элементов питания растений. В качестве минеральных удобрений используют азотные, фосфорные и калийные.
Азотные удобрения. Азот - один из основных элементов питания растений. Недостаток азота в почве приводит к замедлению роста. Азотные удобрения в виде селитры или мочевины вносят весной, лучше в два срока: 50-60% перед посевом и остальные 50-40% через 1-1,5 месяца. На 1 га вносят от 20 до 80 кг действующего вещества.
Фосфорные удобрения. Фосфор принимает непосредственное участие в фотосинтезе. Он является очень важным фактором накопления в растениях Сахаров и превращения их в крахмал, жиры и другие соединения. Особенно велика роль фосфора в начальном росте древесных растений. Недостаток фосфора в питательной среде отрицательно сказывается на развитии корневой системы, а в связи с этим и на росте всего растения. Фосфорное голодание сеянцев древесных пород приводит к их ослаблению и к гибели части растений. Это одна из причин наблюдающегося иногда пониженного выхода посадочного материала в лесных питомниках. Некоторый недостаток азота в питательной среде меньше отражается на сеянцах древесных пород, чем недостаток фосфора. Фосфорные удобрения чаще всего вносятся в виде простого, двойного и гранулированного суперфосфата и фосфоритной муки, в количестве 20-140 кг действующего вещества на 1 га.
Калийные удобрения. Они выпускаются в виде калийных солей: хлористого калия, сильвинита и сульфата калия. Калий играет важную роль в жизни растений. Достаточное обеспечение растений калием повышает тургор клеток и морозоустойчивость растений. Калий способствует поступлению азота в растение и синтезу азотистых соединений. Норма внесения калийных удобрений составляет 20-110 кг действующего вещества на 1 га.
Минеральные удобрения применяют не только в виде простых, но и в виде сложных (комплексных), содержащих два и более элемента питания. К сложным удобрениям относят нитроамофоску (содержит азот, фосфор и калий), диамофос (входит азот и фосфор), суперфоску (сложные фосфорно-калийные удобрения) и другие. Биологический и экономический эффект от применения минеральных удобрений повышается при их внесении в комплексе с ростовыми веществами, микроэлементами, а также другими химическими веществами, которые положительно воздействуют на физиологические процессы растений, способствуют лучшей их приживаемости, усиленному росту и предохранению посадочного материала от заболеваний и повреждений энтомовредителями и грызунами. При выращивании посадочного материала могут быть использованы органо-минеральные удобрения - смесь органических и минеральных удобрений.
Удобрения содержат неодинаковое количество питательных веществ. Потребность в удобрениях принято определять, исходя из количества содержащихся в них питательных веществ (действующего вещества).
Микро- и бактериальные удобрения. Полноценное питание растений невозможно без включения удобрений, содержащих микроэлементы (марганец, бор, медь, цинк, кобальт и др.), которые влияют на ферментные реакции, физико-химические свойства коллоидов плазмы и обмен веществ. Микроудобрения не могут заменить основные виды минеральных удобрений, поэтому их вносят совместно с азотом, фосфором, калием или на их фоне.
Бактериальные удобрения (азотобактерин, нитрагин, фосфоробактерии) вносят с целью обогащения почвы полезными бактериями, которые способствуют улучшению питания растений. Для заражения почвы азотобактерином в пахотный слой вносят 1-2 кг агарового или 3-6 кг торфяного азотобактерина на 1 га питомника. Этот препарат наиболее эффективен на фоне органических и минеральных удобрений. Его можно вносить в компосты при их приготовлении. Нитрагин вносят в почву из расчета 0,5 кг/га по той же технологии, что и азотобактерин. Эффективность нитрагина возрастает при его внесении по фону фосфорных и калийных удобрений. На кислых почвах необходимо предварительное известкование. Фосфоробактерин применяют в дозах 50-250 г/га. Фосфоробактерин содержит споры фосфорных бактерий, способных превращать недоступные для растений органические соединения фосфора в усвояемые минеральные соединения. Наиболее эффективен фосфоробактерин на теплых увлажненных почвах с высоким содержанием органического вещества.
Известкование. Известкованию подлежат почвы с кислотностью солевой вытяжки из нес, равной 5-5,5 рН и ниже. В первую очередь надо проводить известкование почвы с сильной кислотностью (рН = 4,5) и меньше. Норму внесения извести определяют на основании результатов химического анализа почв.
Снижение кислотности почв в результате известкования устраняет вредное действие растворимых соединений алюминия и марганца, ускоряет жизнедеятельность населяющих почву полезных для высших растений микроорганизмов, что повышает уровень корневого питания высших растений. Известкование улучшает водно-физические свойства и воздушный режим почвы. Благодаря известкованию значительно возрастает уровень содержания кальция.
Внесенная в почву известь на подзолистых почвах проявляет свое действие в течение 10-15 лет и более. Ее целесообразно вносить осенью с запашкой под зябь или в паровое поле из расчета 1,5-4 т/га на тяжелых почвах и 1-3 т/га - на легких. Известь может быть заменена известковым туфом, мергелем, доломитовой пылью и др.
Гипсование. Внесение гипса в почву улучшает ее свойства. Гипсование проводится в питомниках, где в почвах есть вкрапления солонцов и солонцеватых участков. Эти участки обладают плохими физическими свойствами и имеют щелочную реакцию.
Гипс вносят из расчета 2-10 т/га в размолотом виде, равномерно рассеивая его по площади и затем заделывая в почву путем запахивания или культивации.
У многих деревьев и кустарников (дуба, сосны, лиственницы, ели, граба и др.) на корнях имеются грибные нити (мицелий гриба или его грибница), т. е. образуется симбиоз гриба и корня. При отсутствии этого симбиоза указанные растения плохо растут и развиваются. Поэтому при закладке питомника на новом месте необходимо вносить микоризную почву, взятую из-под насаждений соответствующей породы.