Органическое питание для растений

На данный момент вопрос о природном органическом земледелии является как актуальным, так и злободневным. Судить об этом можно исходя из того, что большое количество различной информации посвящается данной теме.

Так как природное органическое земледелие привносит много полезного, улучшая при этом общую экологическую обстановку и создавая безопасные продукты питания, но для него не характерна обработка растений химическими удобрениями, пестицидами и другими веществами, что в корне задевает интересы производителей данный товаров, а также аграриев со стандартным набором знаний. Исходя из этого у подобного земледелия есть много противников и сторонников.

Однако в США, странах ЕС и Канаде данный вид земледелия быстро развивается. Там создана особая законодательная и правовая база на продукцию этого вида земледелия. Годовой рост органических продуктов на мировом рынке составляет до 20%. А весь рынок, например в 2006 году уже превысил 40 млрд. долларов.

В России в этом отношении власти ничего не предпринимают. В свое время, когда Главным санитарным врачом РФ был Г.Онищенко были созданы некоторые требования на товары органического земледелия, но это не правовые документы. Получение чистых продуктов сейчас в большом интересе у владельцев частных участков. При этом знания особенностей выращивания является первостепенной целью для данного земледелия.

Общий взгляд работников села на вещества перегнойной природы почвы, обычно основывался как на источник для питания растений с давних времен. Это произошло из-за ряда наблюдений и более частого совпадения, когда почва урожайная она имеет темный цвет. Отчасти это мнение складывалось из-за различных представителей агроэкономических наук, а также физиологии растений. Так во множестве работ, которые относятся непосредственно к 18 веку, говорилось о твердой уверенности, что не только питательные вещества может давать перегной, но и необходимый углерод может получать растение из перегноя находящегося в грунте. Высказывались также мысли о том, что почвенный гумус являлся, чуть ли не важнейшим источником питания для растений, и что остальная часть различных веществ является лишь помощниками в растворении “жира” данного гумуса.

Исследования показывают, что растения с легкостью усваивают не только минеральные соединения (простые), но и сложные органические вещества. Любопытно, то, что представления об органическом питании растений возникли раньше, нежели о питании с помощью минеральных элементов и положили основу для гумусной теории. На данный момент уже нельзя сомневаться в том, что растения на основе углекислоты, воды и различных минеральных солей и при усвоении солнечного света производить сложные соединения органического характера.

При развитии подобных представлений в первой половине 19 века отбросили представления Ж.А.Хассенфратца и А. Тэзера о питании растений с помощью органической почвы. Данные представления, получили название теории гумусов, и в основу этой теории было положено то, что урожай у растений чаще выше, если почвогрунт богат перегноем, и из-за того что органические удобрения (навоз) повышают общую урожайность. Используя эту теорию, в те времена строилась агротехника и многое другое.

После детального исследования Ю. Либиха о теории минерального питания и после изучения основных особенностей микробиологических процессов в грунте оказалось вполне возможным все явления жизнедеятельности и продуктивности растений разъяснить фотосинтезом и поступлением воды и солее, а также минерализации вещества в грунте с помощью микроорганизмов. Гумусу отводилась роль коллоида-адсорбента, который может улучшить питательный, а также водно-физический режим в грунте. Этого оказалось достаточно для обоснования и удовлетворения множества людей. Следственно гумусная теория пала в забвение, хотя до конца 19 века у нее еще было несколько сторонников.

Начиная с 20 века, в частности с ее второй половины, исследования по органическому питанию возобновились и уже получили развитие во множестве стран, в том числе и в СССР. Результаты были довольно любопытными. Но до текущего времени данным вопросом занималось очень мало специалистов, хотя и данный вид питания имеет немалое значение в жизни каждого растения. Мы уже хорошо знаем общие закономерности поступления ионов солей (минеральных) через корни и при подкормке внекорневого характера, но до настоящего момента не способны предоставить объяснения лучшего действия органоминеральных и органических удобрений, чем при применении минеральных.

Конечно же, значение данного питания надо оценивать правильно. Так как можно получить хороший урожай на минеральной среде, стоит также вспомнить технологию Миттлайдера, но в естественной среде растения всегда растут на субстрате с определенным количеством органических веществ. Количество растворимого гумуса в грунтах может быть от 1 до 2% от общей массы грунта, т.е. где-то до 100 тонн на 1 га. При этом возникает вопрос, могут ли растения воспользоваться этими запасами в качестве источника органического питания? Важное ли значение играет органическое питание в естественной среде для образования массы урожая и определении качество данной массы? В большей степени на подобные вопросы ученые отвечают положительными ответами.

Основными трудностями в экспериментальных исследованиях направленных на поступление гумусных или других веществ органического происхождения являются невозможность определения приемов биохимического анализа данных веществ в составе различных растений. Гумусные и другие вещества органического происхождения близки к органическим соединениям , которые входят в растительный состав. Применение новых методов (радиохроматография, изотопные индикаторы и др.) позволяют полностью изучить вопросы участия гумусных и других кислот , которые содержатся в грунте органических соединений, в росте, питании и общем развитии. И подобные методы уже широко применяются в последнее время во многих странах.

Результаты показали, что при участии гумусных кислот грунта в минеральном питании растений, которое заключается в связывании элементов, становящихся более доступными в их ионной форме при их непосредственном освобождении в результате процесса минерализации гумуса с помощью микроорганизмов, растения могут поглощать и сами гумусные кислоты из низкомолекулярных соединений и в виде средних и высокомолекулярных соединений. Также обнаружено то, что кислоты гумусные благодаря воздействию клеточной мембраны растений могут повысить их общую проницаемость, что способно увеличить поступление в растение минеральных веществ и соединений органической природы. Соединения металлоорганические попадают в растение без особого расщепления до неорганических фрагментов. Низкомолекулярные, а также высокомолекулярные частицы гумусных кислот которые поглощаются растениями, подвержены внутри растения различным преобразованиям, при этом участвуют в биосинтезе, а также являются источником физиологически активных веществ и способны оказывать положительный эффект на развитие, рост и общую продуктивность.

Для того чтобы разрешить вопрос, могут ли растения (высшие) использовать фосфор в органических соединениях И.Шулов взял для своих опытов наиболее распространенные виды растений и соединений в почвах (фитин, лецитин). Работа происходила в стерильных условиях, при этом было доказана возможность поглощать и усваивать растениями (кукурузой и горохом) фосфора фитина. При изучении возможности использования растениями (высшими) азотных органических соединений отличился Г.Петров, который работал тоже в стерильных условиях и доказал, что аспарагин, может поглощаться растениями (кукурузой) и при этом является отличным источником азотистого вида питания. При этом автор выдвинул предположение, о том, что в данном случае употреблялся амидный азот из аспарагиновой кислоты. Также было констатирована возможность употребления растениями (кукурузой) лейцина, азота тирозина и пентона. Позднее ученый доказал, что растения (кукуруза) способно поглощать не только азот аспарагина амидный, но и усваивать азот непосредственно из аспарагиновой кислоты.

Например, опыты, проводимые с кукурузой показали поступление и интенсивное перемещение из корней низко -, средне- и высокомолекулярных ароматических соединений гуминовых кислот. Также стоит сказать, что физиологическую активность имели различные по молекулярной массе и в особенности низкомолекулярные соединения гуминовых кислот. При поступлении в растение они способны усилить окислительно - восттановительные, а также ферментативные процессы, которые связаны с азотным и фосфорным обменом. С помощью гуминовых кислот грунта наблюдается высокий рост корневой системы и ее надземной части, также отмечалось повешение количества элементов питания – фосфора, азота, кальция и калия.

Исследования, проводимые на различных растениях, смогли показать, что при наличии в растворе низкоконцентрированных гуминовых кислот в растении наблюдается увеличение общего количества фосфора и азота. Также увеличивается вынос питательных веществ. Объяснить это можно тем, что под определенным воздействием гуминовых кислот ускоряется развитие, и рост надземной части и корневой системы и увеличивается общая способность к поглощению питательных веществ. Совместно с веществами с гумусовой кислоты, которые отличаются высокой активностью, в растение также могут поступать аминокислоты, витамины, металлы (поливалентные) и другие вещества, которые играют важную роль при развитии и росте.

Показанные данные проведенных исследований свидетельствуют о том, что растения способны применять для питания органические вещества, содержащиеся в почве. Данные соединения в основном играют роль структурного элемента, при этом данные элементы входят в состав самого растения. Различные опыты, направленные на изучение поступления этих веществ, проводились на множестве видов, которые относились к различным семействам. Оказалось , что растения способны усваивать не только вещества органической природы из почвы, но и микроорганизмов, выделения растений, которые содержатся в почве.

Так что высшие растения могут питаться органикой. Низшие зеленые растения, склонны к питанию только готовыми соединениями органической природы. Например, эвгленовые водоросли в составе своем имеют множество бесхлорофилльных форм, которые используются как органические вещества как источник углерода. Зеленые водоросли, в частности хлорелла способны очень хорошо развиваться в воде, которая богата растворимыми веществами органической природы. Под влиянием подобных веществ – аминокислот, сахаров и др. – водоросли могут снижать общую интенсивность фотосинтезирующих процессов, т.е. питание органикой заменяет им фотосинтез.

Также при исследовании было замечено, что корни у растения могут отлично поглощать сахар и аминокислоты. Очевидно, что данные вещества после их попадания в растение ничем не отличаются от подобных соединений, которые образуются при фотосинтезе. Обычно они расходуются на обменные процессы и на общее построение тела у растения. Однако растение могут еще поглощать и специфические виды соединений, к ним можно отнести пестициды и гербициды.

Было обнаружено проникновение антибиотиков, которые продуцируются микроорганизмами, различных алкалоидов из почвы, при этом эти вещества являются ядами или противоядами. Стоит упомянуть о поступлении ряда фенольных и других соединений органического происхождения в грунте из-за жизнедеятельности микроорганизмов и растений, являются они в большинстве своем замедлителями развития и роста. Общий механизм поглощения сложных веществ органической природы полностью еще не изучен. Существует теории подобного поглощения.

Способность воспринимать культурными растениями азота из мочевины, а также из кислоты мочевой была подтверждена исследованиями Томсона в данной области, который исходя из целей устранения питания у растений (ячменя, льна, гороха) продуктами распада различных азотистых веществ помещал растения каждый день в новый раствор (при этом было предварительно протестирован раствор, и устанвлено, что состав данного раствора, а в частности его продуктов может начинать распадать не ранее чем через 2 дня или 48 часов). Тажке были попытки вести растения непосредственно на органических субстратах в стерильных условиях, где будет полностью исключена возможность разложения и дальнейшей минерализации данных субстратов. В этом исследовании брали растворы, которые вводились в вещества органической природы: крахмал, сахара и др. Растения которые переносились в растворы упомянутых ранее веществ, росли и развивались нормальными темпами, а вот наблюдение за видами в дестилированной воде не прибавили в весе. Наиболее здоровым видом обладали растения, которые были помещены в раствор с гиминовыми веществами, а также крахмалом.

Растения же способны не только употреблять органические фрагменты, находящиеся в среде, но и выделять в почву подобные соединения. Интересным фактом является взаимный обмен органических соединений и неорганических. Данный обмен соединениями затрагивает экологическую и аллелопатическую роль органического питания. Довольно яркое представление о поступлении веществ, которые выделяются растениями, дали опыты которые проводились с участием меченого углерода.

Например, опыты, проводимые с полевыми растениями, смогли показать, что в составе корневых выделений растений являющихся донорами входят вещества органической природы с радиоактивной меткой этого углерода, который был усвоен при фотосинтезе. Далее данные вещества усваивались корневой системой соседних акцепторов (растений).

Сама передача осуществлялась быстро, и буквально через несколько дней были отмечено значительное увеличение количества углерода содержащего радиоактивную метку в растения -акцептора. Сама переда от культурных растений – люпина, посевного проса к сорнякам – пырею, ежовнику, проходила довольно неплохо, и также, наоборот, от сорных растений непосредственно к культурным проходило слабо (от овса к люпину) или же вовсе не проходила (от пырея к люпину). Наблюдался довольно быстрый обмен между сорняками различных видов (непахучая ромашка, пастушья сумка). Растения, принадлежащие к одному виду сорняков, обменивались тоже хорошо (непахучая ромашка и ежовник), другие случаи показали слабый обмен (пырей с пыреем). Если брать культурные растения, то неплохо происходил обменный процесс между вики и овсом. Стоит отметить, что чем ближе были расположены акцептор и донор, тем быстрее происходила передача выделений.

Довольно быстрое передвижение продуктов имеющих радиоактивную метку от доноров непосредственно к акцепторам может говорить о том, что вещества органической природы, входящие в состав выделений корнями, являются легкорастворимыми и подвижными веществами наподобие углерода, аминокислот, органических кислот. Из полученных данных можно говорить, о широком распространении обменного процесса органическими веществами происходящих между растениями, и о довольно большой скорости, а также о количестве веществ участвующих в данном процессе. Также установлено, что неорганические и органические продукты, а также вода может свободно перемещаться сквозь корни растений одного или же разных видов. Например, часто можно встретить срастание корней у древесных растений.

Обмен осуществляется не только при срастании их корней, но и через почвенный раствор. В этой теме будут любопытны исследования, сделанные И.Н. Рахтенко проведенные в лесных насаждениях в Белоруссии. Исследование проводилось над древесными породами в возрасте 1-20 лет, растущих на супесчаных, песчаных и суглинистых грунтах: липа, клен, дуб обыкновенный, береза бородавчатая и др. Растениям вводили радиоактивный фосфор через смачивание листьев, в отверстия, проделанные в стволе дерева или через корневые окончания. Спустя 2-3 дня после этого брали пробы с соседних растений, который располагались от 0,25 до 6 метров. Таким образом, было обработано 156 деревьев, в 474 случаях было обнаружено передвижение радиоактивной метки фосфора.

И.Н. Рахтенко, также говорит о том, что в схожих условиях исследования перемещение метки из липы в дуб было более интенсивным, нежели наоборот. Из клена в дуб фосфор перемещался быстрее, чем из дуба в клен или из одного клена в другой. Также выявлено, что при перемещении фосфора из одного растения в другое происходило при соприкосновении корней. При отсутствии контакта у древесных растений отсутствовал обменный процесс. Из исследований И.Н. Рахтенка можно сказать, что различия, которые были отмечены при передаче питательных элементов внутри одного вида и между разными видами могут быть осуществляться из-за разной ритмики поглотительной и выделительной деятельности. Здесь дело в том, что при вегетации растения имеют разные соотношения между этими процессами. У различных видов поглощение и выделение может не совпадать, у особей, принадлежащих к одному виду, они будут синхронными. Из-за у растений разных видов обменный процесс происходит гораздо интенсивнее, чем у одного вида растений.

В подобных изучениях перемещений меченого фосфора было отмечено и по общему направлению от древесных пород непосредственно к травянистым растениям (мятлику луговому, ползучему пырею) в случае, если их корни соприкасались. Передача происходила довольно быстро и через почвенный раствор без контакта корневых систем, они лишь находились на близком расстоянии. Перемещение фосфора было от одного травянистого растения непосредственно к другому, при этом как при прямом контакте корней, так и через почву. Некоторые ученые считают, что растения находясь в растительном сообществе, питаются из грунта как единое целое. Данное утверждение имеет под собой серьезную основу. Исходя из этого, можно говорить о том, что развитие, рост, продуктивность, а также общее качество урожая во многом зависят от находящихся рядом соседей.

Во-первых, исследования, проведенные в последних десятилетиях, показали нам, что растения высшего класса вместе с почвенными минеральным типом питания пользуются и соединениями органической природы. Гумусные кислоты, которые присутствуют в почве, увеличивают поступление в растение органических и минеральных веществ. Происходит это благодаря проницаемости мембран у клеток, именно благодаря этому происходит стимулирование развития и роста. Соединения органической природы, состоящие из низко- и высокомолекулярных частиц гумусных кислот, довольно хорошо могут поглощаться растениями, именно там происходит преобразование и уже вместе с поступающими из грунта углеводами и другими соединениями, особо не отличающиеся от соединений которые создаются при фотосинтезе, включаются во множество различных обменных процессов связанных с биосинтезом, направлены они в основном на развитие и рост растений. Также гумусные кислоты, в частности, состоящие из низкомолекулярных частиц, являются неплохими активными стимуляторами для роста растений.

Высшие растение способны поглощать не только органоминеральные и органические вещества из грунта, но и вещества органической природы образующие из выделений деятельности различных микроорганизмов, ризосферных и микоризных грибов, а также других растений, соединений из деятельности животных и человека. Данные продукты принимают участие в биосинтезе растения. Также эти продукты несут определенную информацию для иных растений, например о нападении врагов, насекомых вредителей, что уже доказано учеными. Немаловажное значение имеет выделение в грунт продуктов фотосинтеза и других соединений органических и минеральных. Обменный процесс для растений, принадлежащих к одному виду, может не отразиться на росте, для растений которые являются разными видами и растениями одного вида с сорняками может стимулировать процесс меньшего выделения обменных продуктов в грунт и большего их поглощения непосредственно из почвы. Торможение и ускорение роста при разном виде растений и сорняков может быть при наличии в обменных продуктах особых для каждого вида органических соединений коли – нов. Данное воздействие растений друг на друга будет называться аллелопатией. Это воздействие является основной причиной почвоутомления.

Однако, к сожалению, невзирая на большие достижения в изучении особенности питания органическими веществами растений, если брать практическую часть, то в России им не уделяется внимания. Подобными достижениями в основном пользуются в США, странах ЕС и Канаде и в некоторых других странах. В России же основным вниманием пользуется минеральное питание, превозносятся заслуги гидропоники и выращивания культур на средах синтетического происхождения, иногда можно услышать почести методу Миттлайдера. Если взять любую газету по садоводству, можно встретить только пользу от использования подкормок и удобрений растений с помощью минеральных удобрений. Хотя по многим опытам, уже известно, что качество продукции – биологическая и питательная ценность, срок хранения продукта – всегда другое по сравнению с продукцией, выращенной в естественной среде и без применения или очень малом применении минеральных удобрений и полном отсутствии различных гербицидов и пестицидов. Но несмотря на это продукция органического земледелия уже пользуется спросом в указанных ранее странах.