Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

6.6. Корневая система

Способность гречихи использовать питательные вещества из почвенного раствора находится в тесной зависимости от мощности развиваемой корневой системы и степени освоения почвенной толщи. Кроме поглощения воды и минеральных солей, корни разрыхляют уплотнённые слои почвы, тем самым улучшают её физические и механические свойства. Для жизни растений подземная часть имеет не менее важное значение, чем надземная. Знание особенностей строения корневых систем, их расположение и взаимодействие между собой и средой обитания позволяет объяснить многие агротехнические вопросы, решение которых необходимо для повышения урожая и сохранения почвенного плодородия (Н.З. Станков, 1964).

По мнению Н.М. Городнего (1980), урожай зерна зависит от развития корневой системы, которая реагирует на удобрения и ширину междурядий. Внесённые удобрения создают благоприятные условия для развития корневой системы полевых культур, которая, проникая вглубь почвы, увеличивает использование питательных веществ (А.С. Устименко с соавт., 1975).

Интересные данные получены Н.М. Городним (1980) по воздействию пищевого режима на развитие корневой системы гречихи. Так, масса корней 10 растений в воздушно-сухом состоянии, выращенных без удобрений, была равна 6,4 г, масса семян этих растений – 14,8 г. При внесении полного минерального удобрения данные показатели составили, соответственно, 9,75 г и 21,03 г.

В наших опытах для изучения корненакопления гречихи в условиях лесостепи Алтая были приняты варианты с внесением удобрений и без них. Это позволило проследить влияние удобрений на прирост корневой системы и характер её расположения по слоям почвогрунта.

Изучение корней показало, что при внесении удобрений N30P30K30 (NPK1) основное количество корней распределено в верхних слоях почвы на глубине 0–40 см. В то же время, на вариантах без удобрений основной корнеобитаемый слой меньше – 0–30 см.

Рост корней интенсивно идёт до начала цветения, особенно на удобренных вариантах, так как в это время корневая система наиболее деятельная. Подобного мнения придерживается Н.М. Городний (1980), изучавший корненакопление гречихи в зависимости от применения минеральных удобрений.

Н.М. Городний (1980), на основании своих исследований на чернозёмно-луговых почвах считает, что удобрения положительно влияют на интенсивность нарастания корней по периодам вегетации, распределение по горизонтам почвы и поглотительную способность (табл. 60).

И.Н. Елагиным (1984) установлено, что при недостатке фосфора в усвояемой форме растения хуже развиваются. Это оказывает отрицательное влияние на плодоношение и урожай. Он отмечает, что при внесении фосфорных удобрений под гречиху фосфор усваивается с момента прорастания семян и появления семядолей на поверхности почвы, создаются предпосылки для значительной прибавки урожая.

Таблица 60

Влияние удобрений на развитие корней гречихи (среднее за 5 лет, на 1 раст.)
(по Н. М. Городнему, 1980)

Вариант опыта

Горизонт, см

Длина корня, см

Масса воздушно-сухих корней, г

Объём корней, см3

Адсорбционная поверхность

Отнош. общ. поверхн. к раб. адсорбционной

общая

рабочая

удельная, м2/см3

общая

рабочая

Фаза бутонизации

Без удобр. (контроль)

0–20

20–40

40 и больше

52

3, 31

1, 22

-

40

25

10

3, 672

1, 512

0, 876

0, 920

-

0, 215

0,0915

0,0606

0,0875

0, 0230

-

0, 0216

0,24

-

0,24

Нитрофоска бесхлорная, 15 кг/ га по азоту

40 и больше

60

-

143

10, 753

2, 894

0, 0720

0, 0190

0, 25

Эквивален-тная смесь

0–20

20–40

40 и больше

91

3, 76

1, 22

2, 98

40

25

51

4, 423

2, 612

5, 694

0, 856

0, 664

0, 700

0, 1100

0, 1045

0, 1030

0, 0214

0,0266

0,0126

0, 25

0, 19

0, 12

Нитрофоска азотносульфатная, 15 кг/ га по азоту

0–20

20–40

40 и больше

80

4, 13

1, 59

1, 20

70

25

50

7, 103

2, 291

4, 216

3, 490

0, 969

2, 257

0, 1020

0, 0910

0, 8400

0, 0499

0, 0426

0, 0496

0, 48

0, 42

0, 53

Эквивален-тная смесь

0–20

20–40

40 и больше

77

2, 80

1, 15

1, 10

30

25

35

3, 303

2, 752

3, 575

1, 556

1, 488

1, 600

0, 1100

0, 1101

0, 1038

0, 0518

0, 8575

0, 0557

0, 47

0, 54

0, 44

Фаза цветения

Без удобр. (контроль)

0–20

20–40

40 и больше

80

4, 27

2, 28

1, 74

35

30

25

5, 576

4, 021

3, 604

1, 756

1, 441

1, 682

0, 1690

0, 1340

0, 1540

0, 0501

0, 0480

0, 0673

0, 31

0, 35

0, 46

Нитрофоска бесхлорная, 15 кг/ га по азоту

0–20

20–40

40 и больше

121

-

-

-

60

35

115

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Эквивалентная смесь

0–20

20–40

40 и больше

119

4, 13

1, 59

1, 20

70

30

50

7, 103

2, 291

4, 126

3, 490

0, 969

2, 258

0, 102

0, 091

0, 084

0, 0499

0, 0426

0, 0496

0, 48

0, 42

0,53

Нитрофоска азотносуль-фатная, 15 кг/га по азоту

0–20

20–40

40 и больше

125

4, 05

1, 60

4, 06

45

25

30

3, 512

2, 726

2, 960

-

0, 800

0, 768

0, 714

0,1020

0, 0987

-

0, 032

0, 025

-

0, 29

0, 25

Фаза созревания

                 

Без удобр. (контроль)

0–20

20–40

40 и больше

25

4, 00

1, 41

1, 96

50

25

30

2, 640

1, 423

1, 465

0, 280

0, 352

0, 171

0, 0511

0, 0570

0, 0490

0, 0061

0, 0140

0, 0057

0, 10

0, 25

0, 12

Нитрофоска бесхлорная, 15 кг / га по азоту

0–20

20–40

40 и больше

120

16, 70

190

13, 598

7, 837

0, 0715

0,0411

0, 57

Нитрофоска азотносульфатная, 15 кг/га по азоту

0–20

20–40

40 и больше

142

6, 01

2, 83

10, 93

70

40

125

2, 093

2, 315

10, 012

-

0, 137

2, 410

0,302

0, 0578

0, 0800

-

0, 0034

0, 0107

-

0, 06

0, 24

Эквивалентная смесь

0–20

20–40

40 и больше

137

5, 81

3, 18

4, 35

55

55

75

6, 719

6, 012

7, 453

-

1, 383

2, 591

0, 1221

0, 1120

0, 1093

-

0, 0251

0, 0380

-

0, 23

0, 34

Как уже было сказано выше, биологической особенностью корневой системы гречихи, при общем её малом развитии, является способность охватывать частицы почвы и выделять корневыми волосками кислоты, способствующие усвоению фосфора из удобрений и почвенных соединений, малодоступных другим растениям (Н.М. Городний, 1980). Данный автор считает, что по интенсивности поглощения фосфора гречиха превышает яровую пшеницу в 2,5 раза, а ячмень – более, чем в 5 раз. Интенсивность поглощения минеральных веществ различными культурами (в г на см2 поверхности корня) следующая: гречиха – 39; просо – 22; яровая пшеница – 14; ячмень – 7.

К.А. Савицкий (1970) и Н.М. Городний (1980) приходят к выводу о том, что развитие корневой системы напрямую зависит от плодородия почвы (рис. 62).

_62.tif

Рис. 62. Корни гречихи (по К.А. Савицкому, 1970):
1 – выращенной на бедной питательными веществами почве; 2 – на плодородной почве.

Обобщая литературные данные, касающиеся корней гречихи, Н.М. Городний (1980) считает, что более мощное развитие корневой системы в разреженном посеве достигается глубокими междурядными обработками. Средняя масса корней одного растения при широкорядном посеве в его опыте составила 0,94 г, в тоже время при рядовом – только 0,34 г. На загущенных посевах корни остаются слабо развитыми, поэтому такие посевы больше подвержены засухе. Сеть боковых дополнительных корешков в этом случае незначительная, она не в состоянии обеспечить растение влагой из-за слабого контакта с почвенными частицами.

Согласно Рекомендациям… (1977), широкорядный посев с междурядьем 45 см лучше соответствует биологическим особенностям гречихи. Растения в широкорядных посевах имеют высокую озернённость – 18 %, а при обычном рядовом посеве – только 8–10 %. Благодаря более мощным корням, растения разреженных посевов могут поглощать влагу из более глубоких слоев почвы. Это позволяет широкорядным посевам гречихи формировать на 0,2–0,3 т/га зерна больше, по сравнению со сплошными рядовыми. Сорняки при этом можно уничтожать путем обработки междурядий. Растения образуют более мощную корневую систему, лучше освещаются, хорошо формируют продуктивные ветви первого порядка.

При сплошных загущенных посевах корневая система остается слабо развитой, поэтому такие посевы больше страдают от засухи (рис. 63).

_63.tif

Рис. 63. Корни гречихи с широкорядного посева (слева) и со сплошного посева (справа) (по К.А. Савицкому, 1970)

Положительно оценивая широкорядный посев, нельзя недооценивать обычные рядовые посевы. Научные данные и производственный опыт говорят о том, что на лёгких и чистых от сорняков почвах гречиха при посеве рядовым, черезрядным и узкорядным способами даёт хороший урожай (Возделывание…, 1984).

Бороздковый способ выращивания гречихи в Новосибирской области, по сравнению с рядовым посевом, способствовал формированию у растений более мощных корней. Масса корней у растений бороздковых посевов превосходила таковую у сплошных посевов в среднем за 3 года: в фазу бутонизации – на 18 %, в фазу цветения – на 42 %, в фазу созревания – на 25 %. Различия сравниваемых способов возделывания дифференцируются в зависимости от влагообеспеченности вегетационного периода: в фазу цветения в засушливом году корневая масса растений бороздковых посевов была больше, чем рядовых на 33 %, в благоприятные по увлажнению годы – на 45–46 %, в фазу созревания, соответственно, на 22 и 26–27 % (А.Д. Гончаров, 2008).

Е.С. Алексеева (1981) считает, что корневая система гречихи во влажные годы формирует стеблевые корни в количестве 16–20 пар. Корневая система растёт быстро и через 30–35 дней после всходов, в начале цветения, достигает полного развития. Чем более плодородный и рыхлый пахотный слой, тем глубже и шире проникают корни в почву. В начале цветения центральный корень начинает стареть и функция питания осуществляется мощной сетью корневых волосков, обладающих высокой поглотительной способностью. Так, среднесуточное поглощение минеральных элементов на 1 г корня гречихи составляет 38,3 мг, что намного больше, чем у других полевых культур. Интенсивная деятельность корней гречихи обеспечивает ускоренное нарастание надземной биомассы. Среднесуточный прирост до периода цветения достигает 3–6 см, хотя суммарная масса корней взрослого растения составляет всего одну треть от надземной биомассы.

Н.М. Городний (1980) приводит данные о том, что корневая система гречихи нарастает двумя циклами. Сначала происходит рост главного корня вглубь почвы. В этот период главный корень даёт мелкую сеть коротких боковых корешков. В данном цикле, в начале фазы ветвления стебля, главный корень начинает ветвиться. По мере роста боковых веточек на стебле происходит рост вглубь почвы боковых разветвлений главного корня. Они дают густую сеть коротких боковых корешков. Корневая масса, появившаяся в первом цикле нарастания, к началу цветения гречихи почти вся изменяет свою светлую окраску на тёмно-бурую, за исключением концевой растущей части главного корня и появившихся на нём боковых разветвлений. При массовом цветении гречихи большая часть её корня приобретает тёмную окраску, а к концу созревания – вся масса корней. Побурение корней указывает на старение, которое обусловливает снижение их физиологических функций. Наблюдается такое явление в то время, когда надземная часть растений гречихи находится в состоянии энергетического роста, то есть возникает несоответствие между развитием корневой и надземной частями растений.

По данным А.Д. Гончарова (2008), растения гречихи бороздковых посевов в Новосибирской области на протяжении всей вегетации имели лучшее разветвление корневой системы по сравнению с рядовыми посевами: в среднем за 3 года в фазу бутонизации – на 31 %, в фазу цветения – на 18 %, в фазу созревания – на 10 %. Отмечена особенность корнеобразования гречихи в зависимости от влагообеспеченности: эффективность бороздковых посевов тем выше, чем меньше атмосферных осадков выпадало за вегетационный период.

Существенные почвенные и климатические особенности разных природных зон предопределяют различия в развитии корневых систем растений (Н.З. Станков, 1964).

Исследования корненакопления затрудняются малодоступностью среды распространения корней, сложностью развития и трудоёмкостью существующих методов определения морфологических показателей.

В условиях лесостепи Алтая корневая система гречихи, по причине короткого вегетационного периода, глубже 1,0 м не распространяется. Причём на растениях формируется разное количество крупных (более 1 мм) и мелких (менее 1 мм) корней. В слое 0–30 см на удобренном варианте насчитывалось до 36 крупных корней на 1 растение, в то же время на неудобренном – 25. Количество мелких корней значительно превосходило число крупных, особенно это было заметно на варианте с внесением N30P30K30.

По глубине проникновения корневой системы растений гречихи в почву в условиях Новосибирской области достоверные различия между способами посева за
3 года исследований проявились только в фазу бутонизации. Корневая система растений в бороздковых посевах к фазе бутонизации проникала в почву на большую глубину, чем в сплошных рядовых – разница в пользу бороздкового посева была в пределах 8–9 %, в зависимости от года наблюдений (А.Д. Гончаров, 2008).

По мнению А.С. Алексеевой (1981), стержневая, хорошо ветвящаяся, с большой сетью длинных тонких корешков корневая система гречихи располагается на глубине до 100 см, однако основная масса её размещается в пахотном слое почвы.

Возможности корненакопления гречихи невелики. В наших опытах преимущество нарастания надземной массы гречихи, по сравнению с корнями, составляло
2,5–3,0 раза. Поскольку с поля отчуждается только зерно, органическое вещество почвы пополняется за счёт корневых и растительных остатков гречихи. Они представляют важный резерв в пополнении запасов гумуса.

А.Д. Гончаровым (2008) в условиях Новосибирской области установлено, что независимо от способа возделывания 80 % массы корней гречихи сосредоточено в слое почвы 0–60 см. Однако, в бороздковых посевах, по сравнению со сплошными, эта доля более высокая (соответственно, 88,0 и 81,0 %). Превышение корневой массы растений бороздковых посевов над сплошными складывается за счёт слоя почвы 0–20 см, в котором различия по массе корней составляют 138 кг/га в пользу бороздковых посевов. В нижних почвенных слоях 40–60 и 60–100 см достоверных различий между сравниваемыми способами возделывания гречихи по массе корней нет.

На распределение массы корней полевых культур по профилю почвы существенное влияние оказывают условия увлажнения вегетационного периода. По данным А.Д. Гончарова (2008), в засушливом году корневая масса метрового слоя почвы на бороздковых посевах, в сравнении со сплошными, была больше на 17,6 %, а в более благоприятные по увлажнению годы – только на 3,5–4,4 %. По массе корней в пахотном слое почвы 0–20 см бороздковые посевы превосходили рядовые на 14–30 % в зависимости условий года исследований.

Нами отмечено, что у гречихи широкорядного способа посева с междурядьями 0,45 м корневая система формируется более интенсивно, чем при рядовом посеве. В этом случае основная масса корней располагается на глубине 30–40 см, тогда как у растений обычного рядового – мельче на 10–15см. Кроме того, у последних наблюдается угнетение боковых корешков. Они проникают в стороны на 15–20 см, в то же время корешки растений широкорядного посева охватывают почву шире – до 30 см. Это позволяет им лучше использовать питательные элементы почвы и удобрений.

Таким образом, анализ формирования корневой системы позволяет сделать вывод о положительной роли минеральных удобрений и способа посева в продукционном процессе гречихи посевной. Биологические особенности культуры тесно связаны с применяемыми агротехническими приёмами. Следовательно, такие зональные элементы технологии возделывания гречихи являются основой высокого урожая.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074