Минеральное питание виноградных кустов

Глава 2. Влияние макро, мезо и микроэлементов на плодоносящие столовые и винные сорта винограда по фазам вегетации.

К макроэлементам относятся азот, фосфор и калий (см. Приложение 1.)

Азот (N).

Азот – необходимый компонент протоплазмы. Он также встречается в виде питательной среды  клеток растений. Два в одном: и живой организм, и пища! Является составной частью хлорофилла, аминокислот, алкалоидов и многих гормонов растения. По большому счету, сила роста растения задается наличием “свободного” азота.

Азот необходим в формировании сахара в ягоды и компоненты клеточной стенки из листьев и стеблей. Его действие проявляется интенсивной зеленой листвой, но будьте осторожны с применением азотных удобрений, так как виноградники не очень требовательны и избыток азота приводит к негативным последствиям.

Недостаток азота приводит к снижению роста. Превышение вызвать чрезмерный вегетативный рост и, следовательно, снижению урожайности. Применение азота после сбора урожая только полезно, если сохраняется листва. Ответ на азотные удобрения является самым быстрым и заметным по сравнению с другими элементами. Чрезмерное внесение азота – удержать вегетативный рост слишком трудно, слишком длинные и короткие междоузлия репродуктивной дифференциации. Ткани более чувствительны к воздействию патогенов и опробкование побегов не достаточно. Высокое содержание азота – это повышенная чувствительность к грибковым заболеваниям ( милдью и оидиуму). Высокое содержание азота влияет на качество винограда, задержку созревания, более низкое содержание сахара и слабую кислотность сусла. По этим причинам применение азота должно очень осторожно.

Вообще фрукты положительно реагируют на дозы азота от 150 до 250 кг / га в год. Но виноградная лоза имеет потребность в азоте ниже. Исследования в Северном Ираке показали, что норма внесения азота выше, чем 80 кг / га, необоснованна и неприбыльна. Внесение азота должно быть умеренным. В плодородных почвах или там, где проявляется высокое содержание питательных веществ, целесообразно применять низкие дозы (40 кг / га). В почвах с нормальным плодородием, дозы 60-80 кг / га, и только в почвах с низким плодородием доза азота может быть увеличена с 80 до 120 кг / га. Например, высокие дозы азота на столовых сортах винограда могут вызвать чрезмерное изменение качества, будут проблемы с цветом и задержка оплодотворения. Азот используется активно в период роста соцветий или цветения весной, используя азот за счет резервов, накопленных с осени в многолетних штамбах и побегах. Таким образом, первым основное внесение азота должно осуществляться от цветения или непосредственно перед этим. Этот период совпадает с первым пиком роста корней. Второй раз пик для добавления азота после сбора урожая.

Это очень серьезное заявление, но подтверждено исследованиями ученых: Открываем т.1 Физиологии винограда и основы его возделывания, под руководством и редакцией академика К. Стоева, София, 1981 год, стр.267:

Динчев и др. (1964) изучали транслокацию и метаболизм азота в листьях (4-6 и 10-12-го узла), в побегах (4-6 и 10-12-го узла) и в ягодах винограда сорта Болгар. Изучение они проводили в динамике – во время цветения, в период интенсивного роста ягод, в начале созревания ягод, во время физиологической зрелости и до наступления листопада, используя в качестве метки стабильный изотоп азота (15 N).

Исследования этих авторов показали, что (15 N) включается в азотные фракции листьев, причем это наблюдается на начальных этапах развития виноградной лозы. В конце вегетации (до наступления листопада) имеющийся в листьях аммиачный и нитратный азот – немеченый, следовательно, имеет почвенное происхождение.

К концу вегетационного периода (фаза физиологической зрелости винограда и до листопада) отмечается резкое уменьшение азота в запасных и, главным образом, в конституционных белках, что, по-видимому, связано с передвижением азота из листьев к побегам и к ягодам винограда. В период физиологической зрелости винограда и до листопада концентрация (15 N) уменьшается в пять раз по сравнению с его концентрацией в период цветения.

Наблюдения показали также, что поступление азота в различных фракциях в побеги винограда и его превращения имеют такой же характер, как в листьях. Более существенный обмен азота происходи в ягодах винограда.

Прежде всего, следует отметить, что азот поступает в ягоды винограда главным образом в форме аммония и органического небелкового азота. Существенно еще то, что до начала созревания винограда поступающий в ягоды азот – немеченый, т.е. происходит из почвы. В фазу физиологической зрелости ягод и до листопада отмечается сильное обогащение фракции аммиачного азота и органического небелкового азота. Источником этого азота, по всей вероятности, являются конституционные и запасные белки в листьях и побегах, которые подвержены интенсивным процессам ретроградации в последних фазах вегетации.

Исследованиями калифорнийского университета было подсчитано, что от 4 до 8% от общего азота, поглощенного растениями из удобрений, теряется в течение зимы, обрезки, сбора плодов и осенними листьями ежегодно. Тем не менее, следует отметить, что после трех сезонов виноградник продолжает поглощать азотные удобрения, меченных (стабильный изотоп азота) (15 N), внесенных в первом сезоне.

Влияние азота сильнее всего проявляется на росте виноградного куста. Относительный избыток азота вызывает ускоренный рост побегов и вообще сильный прирост куста. Ягоды становятся более крупными, но более водянистыми и легче подвергаются заболеваниям.

Избыток азота удлиняет вегетацию винограда до поздней осени, вследствие чего замедляется вызревание ягод и побегов, а невызревшие побеги плохо выдерживают зимние морозы.

Одностороннее и обильное внесение азота отражается также на качестве вина: оно труднее осветляется, медленнее созревает, легче заболевает и отличается более слабым ароматом. Листовая диагностика недостатка азота.

Фосфор (P).

Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назван ключом жизни.

Он рассматривается как фактор качества винограда, из которого производят сбалансированные сусла. Наиболее интенсивное поглощение от всходов до цветения. Вообще, фосфор рассматривается, как регулятор развития растений. Ему приписывают роль в развитии плодов. Фосфор способствует развитию корневой, которая необходима для роста растений в первые годы после посадки.

Фосфор содержится в растениях в органических и минеральных соединениях. Обычно большая часть фосфора, содержащаяся в растениях (до 90 %), представлена различными органическими соединениями. В репродуктивных органах фосфор концентрируется в наибольшей степени. Семена должны содержать фосфора в количестве, достаточном до начала его поглощения из почвы сформировавшимися корнями.

Фосфор содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических соединений. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.

При нехватке фосфора в растениях больше накапливается нитратов, что связано с важным значением соединений типа НАД и НАДФ при восстановлении нитратов.

Фосфор снижает токсичность алюминия, марганца и железа. Благодаря тому, что фосфор связывает подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, улучшается углеводный и азотный обмен в растениях.

Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие важную роль в наследственных функциях организма. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1%. Содержание фосфора в нуклеиновых кислотах в пересчете на Р2О5 составляет около 20%. Нуклеопротеиды, представляющие собой соединения белков с нуклеиновыми кислотами, являются важнейшим веществом клеточных ядер.

Фосфор входит также в состав фитина, лецитина, сахарофосфатов и других органических соединений. Фитин является запасным веществом, и фосфорная кислота, входящая в его состав, используется при прорастании семян. Лецитин – представитель группы фосфатидов, накапливается преимущественно в семенах. Ключевая позиция в обмене веществ принадлежит макроэргическим соединениям, содержащим фосфор, компонент некоторых протеинов в растении. Особенно важно участие фосфора в фотофосфорилировании, в процессе которого солнечная энергия, аккумулируемая в форме богатых энергией связей аденозинтрифосфата (АТФ), используется на усвоение CO2 из воздуха и образование органических веществ. Играет исключительно важную роль в процессах обмена энергии в растительных организмах. Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, выделяемая при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей у так называемых макроэргических соединений, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании, энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, поглощения питательных веществ из почвы, синтеза органических соединений, их транспорта. При недостатке фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях. Наибольшее количество фосфора было обнаружено в меристематических частях растений, т.е. которые быстро растут и развиваются, а также в развивающихся семенах и ягодах. Растения наиболее чувствительны к недостатку фосфора на ранних этапах развития. Фосфор особенно необходим в ранние периоды жизни растений. При отсутствии фосфора в начале жизни и при последующей подкормке растения фосфорными солями листья растений некоторое время страдают из-за усиленного поступления фосфора и нарушенного в связи с этим азотного обмена. Фосфор имеет фундаментальное значение в формировании корней и завязывания плодов. Улучшает опробкование побегов. Фосфор рассматривается как важный фактор для качества винограда и вина. Его недостаток приводит к ослаблению силы тургора и продуктивности почки. Фосфорный дефицит уменьшает плодоношение, с задержкой созревания и небольшими ягодами.

Вот почему особенно необходимо с первых дней жизни обеспечить растению хорошее условие фосфорного питания. Вот почему на фертигации применяется повышенные годовые дозы фосфора по сравнению с выносом (для использования запаса в растении, пока не разовьется корневая система после зимовки)

Калий (К).

Калий необходим для синтеза и передвижения углеводов. Используется растением для деления клеток, развития хлорофилла. Калий влияет на образование клеточных оболочек. Помогает в открытии и закрытии стомат. Участвует в производстве протеина в меристематических клетках. И, конечно, снижает уровень нитратов. (K) в растениях находится в ионной форме и не входит в состав органических соединений клетки. Калий помогает растениям усваивать углекислый газ из воздуха, способствует передвижению в растении углеводов; легче переносить засуху, поскольку удерживает в растении воду. Калий может мигрировать из старых материй в молодые. Также перемещается из листьев в растущие ягоды. Давно установлено действие калия, как стабилизатора водного режима в растениях. Калий способствует поддержанию обводненности тканей, оптимизации сосущей силы корней, уравновешиванию темпов дыхания и фотосинтеза. В результате растения, обеспеченные калием, становятся более устойчивыми к избытку и недостатку влаги, повышенным и пониженным температурам.   Улучшая водный режим, калий ослабляет воздействие на растение засоленности почвы. Регулирует транспорт углерода в растении, в результате в ягодах и плодах при созревании увеличивается количество сахара. Избыток этого элемента замедляет всасывание магния. Калий виноградник потребляет в больших количествах, чем азот или фосфор. Его значение отражается, прежде всего, в образовании плодов, которые являются активными пользователями калия. Недостаток калия влияет на многие физиологические процессы виноградника, в результате чего число заболеваний, которые вызывают снижение урожайности и качества винограда. Калий несет ответственность за повышение рН сусла.

Есть два пика потребности в калии. Первый – в период образования соцветий для обеспечения закладки плодовых почек на следующий сезон. И второй – в период роста ягод 8-10 мм, чтобы обеспечить поставку калия в этот период высокого спроса, и еще, даже более важно, для повышения накопления запасов углеводов в корневой. Вклад калия, в частности – это накопление сахаров в плодах виноградной лозы, вызревание лозы, столовый виноград с плотной мякотью и вкусен. 60% калия поглощается кустом между бутонизацией и цветением.

Листовая диагностика недостатка калия.

Мезоэлементы.

К мезоэлементам относятся кальций, магний и сера.

Кальций (Са).

Кальций необходим для нормального роста надземных органов и корней растений. Потребность в нем проявляется еще в фазе прорастания. При недостатке кальция и резком преобладании в питательном растворе одновалентных катионов (Н+, Na+, К+) или катионов Мg2+ нарушается физиологическая уравновешенность раствора, и прежде всего, страдает корневая система растений.

Рост и развитие корней приостанавливаются, они становятся утолщенными, не образуют боковых корешков и корневых волосков, ослизняются и темнеют. Наружные клетки корня, непосредственно соприкасающиеся с таким раствором, разрушаются, клеточные стенки их ослизняются, так как пропитывающие их пектиновые вещества и липоиды в отсутствие кальция растворяются, содержимое клеток вытекает, и ткань превращается в слизистую бесструктурную массу. В результате нарушается поглощение растениями питательных веществ.

При введении в питательный раствор кальция физиологическая уравновешенность раствора восстанавливается. Катионы кальция оказывают сильное антагонистическое действие на другие катионы (Н+, Na+, К+, Мg2+, Аl3+ и др.), препятствуют избыточному поступлению их в растение.

Кальций необходим и для нормального развития надземных органов растения, при недостатке этого элемента развитие их также ухудшается.

Кальций находится в растениях в форме солей пектиновой кислоты, сульфата, карбоната, фосфата и щавелевокислого кальция. Значительная часть кальция (от 20 до 65 %) растворима в воде, а остальное количество может быть извлечено из растения при обработке слабой уксусной и соляной кислотами.

Кальций поступает в растения в течение всего периода активного роста. При наличии в растворе нитратного азота проникновение его в растения усиливается, а в присутствии аммиачного азота вследствие антагонизма между катионами Са2+ и NH4+ – снижается. Мешают поступлению кальция ионы водорода и другие катионы при высокой концентрации их в растворе.

Кальций улучшает структуру почвы, нейтрализует рН, регулирует рН клеточного сока, увеличивая поглощение других питательных веществ. Уменьшает растрескивание плодов. Кальций – составляющий компонент средней ламели стенок клетки. Он влияет на проницаемость мембраны клетки и коллоидную гидратацию. Основная функция Ca состоит в стабилизации клеточных структур. Ионы Ca2+ («кальциевые мостики») связывают между собой молекулы липидов, обеспечивая их упорядоченное расположение в клеточных мембранах. Соединения Ca с пектиновыми веществами склеивают оболочки соседних клеток. Имеет важное значение для удлинения в клетках точки роста.

Кальций необходим для нормального питания растений аммиачным азотом, он затрудняет восстановление в растениях нитратов до аммиака. От кальция в большей степени зависит построение нормальных клеточных оболочек. Кальций влияет на прочность клеточных стенок и устойчивость всего растения в целом. Он образует соединения, которые пропитывают клеточные стенки растений и предохраняют их от растворения и излишнего набухания. Установлено, что при низкой концентрации кальция и высоком содержании калия клеточные стенки растений теряют морфологическую устойчивость.

В отличие от др. элементов, кальций в растении малоподвижен. Он практически не может повторно использоваться и накапливается в стареющих органах. Кальций, вступая в реакцию с некоторыми токсичными органическими кислотами, нейтрализует их токсичное действие, производя нерастворимые соли. Помогает в передвижении аминокислот и углеводов. Играет важную роль в фотосинтезе и передвижении углеводов, в процессах усвоения азота растениями. Он участвует в формировании клеточных оболочек, обусловливает обводненность и поддержание структуры клеточных органелл. Стимулирует развитие корневой системы. Кальций усиливает ароматичность, интенсивность окраски ягод, особенно у белых сортов, ускоряют темпы созревания винограда и накопления сахаров.

Помогает защитить растения от болезней – многочисленные грибы и бактерии выделяют ферменты, которые разрушают стенки растительной клетки.

Исследования показали, что достаточный уровень кальция может существенно снизить активность этих ферментов и защищает клетки растения от вторжения патогенных микроорганизмов.

Кальций – это для растения первая линия обороны. Многие организмы, которые заражают растения сделать это путем проникновения в клетки тканей с помощью ферментов, известных как пектиназа, которые растворяют пектин. Чем выше содержание кальция в растениях и выше концентрация пектина, тем больше возможность выдерживать эти ферменты. В некоторых случаях пектиназа – возбудитель – щавелевая кислота, которая изолирует кальция в листьях, формируя оксалат кальция. В этих случаях увеличение уровня кальция в ткани листа или кальция внекорневой может значительно снизить способность патогенов вторгнуться в ткань листа.

Потребность в кальции в начальные периоды роста невелики. Проявляется она позднее в связи с нейтрализацией, образующейся в растении, щавелевой кислоты. Кальций положительно влияет на сахаронакопление. При недостатке кальция в почвах тяжелосуглинистых качество приготовления вин заметно снижается.

Нас успокаивают тем, что кальций содержится в достаточном количестве во многих почвах, пригодных для культуры винограда. Имеются данные, что при недостатке бора растения не могут нормально использовать кальций, который в почве может находиться в достаточном количестве. Убыль кальция из почвы происходит не столько вследствие выноса его с урожаями, сколько в результате выщелачивания. В зависимости от количества осадков, механического состава почвы, вида растительности, норм и форм извести и минеральных удобрений, потери кальция, путем вымывания из пахотного и подпахотного слоев почвы, могут колебаться от десятков до 400—500 кг с 1 га в пересчете на СаО. При внесении высоких норм физиологически кислых минеральных удобрений потери этого элемента сильно возрастают.

Роль кальция в хранении винограда подтверждена исследованиями ВНИИВиВ им. Я.И.Потапенко.

Листовые обработки имеют стабилизирующее влияние на комплекс Ca2 + срединной пластинки и имеют возможность воздействовать на некоторые физиологические процессы, которые находятся под контролем гормона (цветение, плодоношение, прорастание пыльцы).