Введение
Питание растений – это обмен веществ между растением и средой. Растение строит свой организм из определенных химических элементов, находящихся в окружающей среде. Оно состоит из сухого вещества и содержит значительное количество воды. В состав сухого вещества растений входят органические вещества (белки, сахара, жиры, клетчатка, крахмал, пектиновые вещества) и минеральные соли. Качество сельскохозяйственной продукции как раз и определяется содержанием в ней необходимых органических и минеральных соединений.
Основное количество азота, воды и зольных элементов поступает в растение через корневую систему. На бедных почвах и засушливых районах растения в поисках пищи и воды образуют относительно большую массу корней. Применение удобрений несколько уменьшает соотношение между корневой системой и надземной массой растения, но увеличивает абсолютную величину этого показателя.
Удобрение – основной фактор повышения урожаев. Минеральное питание – один из основных регулируемых факторов, который используют для целенаправленного управления ростом и развитием растений с целью получить высокий урожай хорошего качества. Недостаток даже одного элемента питания существенно сдерживает рост урожайности. Одновременное применение различных удобрений повышает их эффективность. Поэтому необходимо строго контролировать содержание элементов питания в почве и потребление их растениями.
Отдача от удобрений зависит от естественного плодородия почвы. Так в нечерноземной зоне с высокой обеспеченностью влагой и низким естественным плодородием почвы за счет удобрений получают 70 – 80% прироста урожая.
Таким образом, внесение удобрений выгодно с экономической точки зрения. С каждым годом количество вносимых удобрений увеличивается. Так в 2007 году было внесено 208, 49 тыс.т удобрений (в пересчете на 100% питательных веществ), а уже в 2008 году внесено 221, 15 тыс.т..
Из общего количества минеральных удобрений внесено: азотных – 137,96 тыс.тонн (107,8% к 2007г.), фосфорных – 62,79 (97,1%), калийных – 20,39 тыс.тонн (128,9%).
Однако чрезмерное внесение удобрений может негативно влиять, так как наряду с основными элементами питания в удобрениях присутствуют различные примеси в виде солей тяжелых металлов, органических соединений, радиоактивных изотопов. К тому же, внесение удобрений нарушает годичный ритм изменения кислотности почвы и количества доступных растениям веществ.
Ведь в природе минеральные вещества практически не встречаются в чистом виде, а попадают в почву в составе сложных соединений. Нельзя увлекаться кормлением растений и перенасыщать почву каким-нибудь одним элементом, потому что существуют элементы-антагонисты, такие, как азот — калий, азот — бор, фосфор — цинк и т. д. Это значит, что, например, при избытке азота в почве затрудняется или даже вообще прекращается поступление в растение таких важных элементов, как калий, магний, кальций, бор.
Растения обладают способностью поглощать из насыщенной удобрениями почвы гораздо больше соединений азота, чем им необходимо для развития. В результате только часть нитратов синтезируется в растительные белки, а остальные попадают в организм человека в чистом виде через плоды, корни и листья овощей. В дальнейшем одни нитраты быстро выводятся из тела, но другие образуют различные химические соединения. Какие-то из этих соединений безвредны и даже полезны для организма, но другие превращают соли снова в азотную кислоту, и именно это представляет наносимый нитратами вред для здоровья. В результате нарушается обмен веществ, дестабилизируется нервная система, ослабевают защитные функции организма. Так что вред нитратов для здоровья человека является неоспоримым.
Внесение в почву удобрений изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных климатических условиях численность микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастает. Усиление размножения микроорганизмов в удобренных почвах сказывается на активизации процессов, протекающих в почве.
В данной дипломной работе мы изучаем влияние внесения минеральных удобрений на микрофлору почвы и на рост растений, на примере топинамбура.
Проанализировав некоторое количество научной литературы, мы пришли к выводу, что недостаточно внимания уделяется изучению влияния внесения удобрений на микрофлору почвы и что многие источники практически не имеют доказательной базы.
Целью работы является изучение влияния минеральных удобрений на рост топинамбура в шестипольном обороте и на состав почвенной микрофлоры.
Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние минеральных удобрений азота, фосфора, калия в различных сочетаниях на рост и урожай топинамбура при бессменном культивировании.
2. Определить наличие условно-патогенных организмов в почве.
3. Исследовать количественный и качественный состав микрофлоры почвы под посадкой топинамбура
4. Исследовать фитотоксичность и интенсивность дыхания почвы.
Глава 1. Современное состояние изученности проблемы (обзор литературы)
1.1Топинамбур
Многолетнее клубненосное растение семейства астровых известно земледельцам уже не одну тысячу лет. Его родиной является Северная Америка. В Европу эта овощная культура была завезена в 17 веке, вначале во Францию, одновременно с бразильскими индейцами племени Тупинамбус. Отсюда и название овоща - топинамбур. В Россию же топинамбур попал в 18 веке. Вначале этой культурой (другое ее название - земляная груша) занимались только энтузиасты.
Позднее топинамбур стал возделываться более широко, но, к сожалению, до сих пор он не обладает той популярностью, которую заслуживает, благодаря своим замечательным свойствам.
Надземная часть этого многолетнего овоща напоминает подсолнечник, близким родственником которого и является топинамбур. Стебель растения высокий (2-3 м), жесткоопушенный, густооблиственный, наверху - разветвленный. Листья - яйцевидные, с зубчатыми краями. Соцветия - корзинки, как у подсолнуха, только значительно мельче. Корневая система сильно развитая, глубоко уходящая в почву, что обуславливает засухоустойчивость растения. На подземных стеблях (столонах), располагающихся в пахотном слое почвы, формируются клубни с выпуклыми почками (глазками). Клубни могут быть различной формы, различной окраски (белые, желтые, лилово-фиолетовые, розово-красные). Они различаются и по величине (от 10 граммов до 150 и более граммов).
Топинамбур южное растение. Обладает исключительно высокой холодостойкостью и морозостойкостью. Высокие температуры растение переносит хорошо. К интенсивности освещения растения не очень требовательны. Однако при чрезмерном загущении значительно снижается урожай, как зеленой массы, так и клубней. Обладая мощной, проникающей глубоко в почву корневой системой растения хорошо переносят временные засухи. Топинамбур успешно произрастает на всех типах почвы, за исключением солонцов и солончаков. Наилучшем для него являются легкие по механическому составу суглинистые и супесчаные почвы с глубоким и окультуренным пахотным слоем и хорошим увлажнением.
Ученые, исследовавшие состав и пищевую ценность топинамбура, были поражены разнообразием витаминов и микроэлементов, содержащихся в его клубнях. Установлено, что в них витаминов С и В1 в 2 раза больше, чем в картофеле. В них много калия, цинка, железа (по содержанию железа земляная груша существенно превосходит картофель, свеклу, морковь), а это железа -10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 31,7; калия -1382,5; натрия - 17,2 (мг % на сухое вещество). Кроме того, топинамбур содержит белки, сахара, различные аминокислоты, а также углеводы, основным из которых является инулин. Инулин - вещество, которое в организме человека расщепляется до фруктозы, столь необходимой людям, страдающим сахарным диабетом. При систематическом употреблении топинамбура, говорят знатоки, наряду со снижением уровня сахара в крови наблюдается также улучшение зрения. Для здоровых людей, в том числе и родственников и детей больных диабетом, топинамбур - поставщик фруктозы - отличное средство профилактики диабета, поскольку потребление фруктозы вместо сахарозы снижает вероятность заболевания этим тяжелым недугом.
Кроме того, установлено, что земляная груша очень полезна при лечении подагры, мочекаменной болезни, желудочно-кишечных расстройств, малокровия. Богатый состав биологически активных веществ топинамбура делает это растение очень перспективным в кормопроизводстве, в диетическом питании и пищевой промышленности и как исходное сырье для создания высокоэффективных лекарственных средств.
Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), представленного 8 аминокислотами, в том числе незаменимыми, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин.
В сухом веществе стеблей с листьями более 4% приходиться на триптофан и лейцин. В 1 кг зеленой массы содержится 60-130 мг каротина. Среди зольных элементов значительный удельный вес занимают кальций, магний, железо. На 1 кг зеленой массы приходиться 5,9 г кальция и 3,4 магния.
Количество органических кислот в процессе онтогенеза растений может составлять от 8 до 12% сухого веса листьев. Органические кислоты представлены в листьях топинамбура не только ди- и трикарбоновыми кислотами цикла Кребса, но и полиоксикислотами, которые являются кислотами первичного окисления Сахаров. Среди ди- и трикарбоновых кислот в ростках и листьях топинамбура содержаться яблочная, фумаровая кислоты, а также в значительно меньших количествах лимонная и янтарная кислоты.