Augalai sugeria maistines medžiagas iš dirvožemio tirpalo įvairiais procesais. Supaprastintai, jie suskirstomi į tris tipus: masinį srautą, difuziją ir sąlytį. Šių procesų supratimas yra esminis ūkininkams, siekiantiems optimizuoti tręšimą ir gerinti derlių. Šiame įraše paaiškinsime, kaip veikia šie maistinių medžiagų pasisavinimo mechanizmai ir kokie veiksniai lemia jų efektyvumą.
Augalų maistinių medžiagų pasisavinimo mechanizmai
Augalai sugeria dirvožemio maistines medžiagas trimis pagrindiniais procesais:
- Masinis srautas yra procesas, kai augalas įsisavina dirvožemio vandenį transpiracijos metu kartu su ištirpusiomis maistinėmis medžiagomis. Per šį procesą augalai įsisavina 99 % reikalingo azoto kaip lengvai judantį nitrato (NO3-) joną, o tik apie 20 % kalio (K). Kadangi NO3- jonai yra neigiamai įkrauti, jie nėra paveikti neigiamo dirvožemio dalelių įkrovimo, todėl jie visiškai ištirpsta ir yra labai judrūs dirvožemio vandenyje.
- Difuzija yra procesas, kai maistinės medžiagos (labai lėtai) juda į šaknų zoną dėl koncentracijos skirtumų. Per difuziją augalai įsisavina didelę dalį reikalingo kalio (K) ir daugumą mikroelementų. Maistinių medžiagų katijonai yra pririšti prie neigiamų dirvožemio koloidinių dalelių paviršiaus (molio dalelės, organinės medžiagos), ir šių katijonų judėjimą tarp dirvožemio dalelių, dirvožemio vandens ir augalo smarkiai veikia dirvožemio tekstūra, katijonų mainų talpa (CEC), drėgmė ir temperatūra. Dauguma fosforo (P) taip pat absorbuojama per difuziją, nes jis yra labai nejudrus ir paprastai netirpus vandenyje, o jo pasisavinimas susijęs su cheminėmis reakcijomis ir dirvožemio pH lygiu.
- Tiesioginis sąlytis yra procesas, kai augalo šaknys tiesiogiai kontaktuoja su dirvožemio maistinėmis medžiagomis. Jo vaidmuo bendroje mityboje yra nedidelis, nes šaknų paviršius liečiasi tik su 1–2 % viso dirvožemio dalelių paviršiaus ploto.
Antrinės maistinės medžiagos ir aplinkos veiksniai
Tokios antrinės maistinės medžiagos kaip magnis (Mg) ir kalcis (Ca) yra smarkiai priklausomos nuo dirvožemio drėgmės. Esant dideliam drėgmės kiekiui, masinis tekėjimas yra pagrindinis mechanizmas; esant mažai drėgmei, didesnį vaidmenį vaidina difuzija. Magnis ir kalcis yra svarbūs mainų katijonai, ir jų buvimas dirvožemyje – tiek tirpale, tiek surištas su dirvožemio paviršiais – priklauso nuo dirvožemio tekstūros, CEC vertės, drėgmės kiekio ir temperatūros. Dėl to Mg ir Ca koncentracija dirvožemio tirpale išlieka santykinai pastovi, prisidedant prie pradinių maistinių medžiagų lygio (INL), kuris matuojamas ankstyvą pavasarį be trąšų, tačiau reikšmingai nekinta per augimo sezoną. Dirvožemio vanduo veikia kaip mainų katijonų buferis, stabilizuojantis jonų koncentraciją tirpale ir užkertantis kelią greitiems dirvožemio tirpalo elektrinio laidumo pokyčiams.
Azoto vaidmuo augalų augime
Svarbiausia augalų makroelementinė maistinė medžiaga – azotas – absorbuojama nitrato (NO3-) pavidalu. NO3-N yra labai judri ir greitai judanti maistinė medžiaga – ji arba pasisavinama augalo, arba nuteka su dirvožemio vandens judėjimu. Paul-Tech (PT) maistinių medžiagų indikatoriai per augimo sezoną, palyginus su INL verte, pagrinde kinta dėl NO3-N, ir jo dinamika leidžia kiekybiškai įvertinti ištirpusio ir augalams prieinamo NO3-N kiekį dirvožemyje, išreikštą mg/kg arba kg/ha viso augimo sezono metu.
Amonio azotas (NH4+) yra dirvožemyje kaip katijonas, kuris yra labai nejudrus ir prisirišęs prie dirvožemio struktūrų, todėl mažai prisideda prie elektrinio laidumo. Amonio azotas (ir dirvožemyje esantis organinis azotas) tampa prieinamas augalams tik po nitrifikacijos proceso, kurį atlieka dirvožemio bakterijos, paverčiančios jį į NO3-. Tada jis tiesiogiai atsispindi PT maistinių medžiagų indikatoriuose, ir nitrifikacijos procesas, įskaitant pagaminamo NO3-N kiekį (kg/ha), gali būti stebimas PT maistinių medžiagų grafikuose.
Elektriniai dirvožemio indikatoriai
Tarp antrinių maistinių medžiagų, sieros (SO4²⁻) jonai taip pat smarkiai veikia elektrinius matavimus. Panašiai kaip NO3-, sulfato anijonai nėra paveikti elektriškai įkrautų dirvožemio dalelių paviršių ir yra judrūs dirvožemio tirpale. NO3 ir SO4 poveikis PT maistinių medžiagų indikatoriams gali būti vertinamas pagal naudojamas trąšas.
Fosforas ir jo ribotas judrumas
Fosforas (P) yra labai nejudri ir netirpi maistinė medžiaga, todėl jos judėjimas (labai lėtas) dirvožemyje ir pasisavinimas augalų tiesiogiai neatsispindi dirvožemio tirpalo elektriniame laidume ar Paul-Tech maistinių medžiagų indikatoriuose.
Santrauka
Paul-Tech maistinių medžiagų indikatorius apima visas šiuo metu dirvožemio tirpale esančias maistines medžiagas. Skirtingų elementų įtaka šiam indikatoriui aprašoma pagal jų indėlį į masės tekėjimo mechanizmą. Pradinio maistinių medžiagų lygis (INL) apibūdina dirvožemio derlingumą arba bendrą maistinių medžiagų kiekį be papildomo mineralinio azoto (NO3) ir yra dirvožemio savybė, kuri per augimo sezoną reikšmingai nesikeičia.
Maistinių medžiagų indikatorių dinamika augimo sezono metu daugiausia priklauso nuo NO3-N kiekio pokyčių dėl trąšų ištirpimo dirvožemyje, augalų pasisavinimo ar išsiplovimo. Remiantis Paul-Tech maistinių medžiagų indikatoriais ir grafikais, dirvožemyje esančio NO3-N kiekis gali būti kiekybiškai įvertintas mg/kg arba kg/ha. Trąšose esančio SO4 kiekio ir jo pokyčiai taip pat atsispindi maistinių medžiagų indikatorių rodmenyse.