Для определения доступных растениям форм азота почвы служат методы, характеризующие биологический процесс минерализации почвенного азота. К ним относятся методы определения нитрифицирующей способности почв. Кроме того, используют метод установления легкогидролизуемого азота по М. М. Кононовой и И. В. Тюрину и метод определения гидролизуемого азота по А. Н. Корнфилду, Д. Р. Каненр и некоторые другие, в том числе метод с использованием изотопа азота 15N.
Этот метод заключается в том, что меченый азот, 15N, внесенный в почву с азотными удобрениями, и азот самой почвы поступают в растения пропорционально содержанию в почве. Отсюда, определяя величину поступившего в растения азота и зная дозу внесенного удобрения, устанавливают количество усвояемого азота почвы.
Для установления запаса в почве усвояемых и растворимых фосфатов применяют метод А. В. Соколова с использованием радиоактивной метки (32Р). По результатам анализа устанавливают общее содержание фосфора в растениях (выращенных в вегетационных сосудах) и общую радиоактивность урожая. Сравнивая общую радиоактивность всего урожая с общей активностью всего внесенного в сосуд фосфора, определяют процент использования меченого фосфора (32Р) или коэффициент использования (К).
Метод несколько условен, так как внесенная в почву радиоактивная метка недостаточно равномерно размещается в растворе немеченого фосфора. Кроме того, коэффициент использования внесенного в почву радиоактивного фосфора для разных растений на одной и той же почве неодинаков.
Методы химического анализа растений (диагностика минерального питания растений по их химическому составу). Химический анализ растений позволяет определить общее количество питательных веществ, потребляемых сельскохозяйственными культурами. Это так называемый валовой анализ. При диагностике минерального питания растений выявляется в основном содержание неорганических соединений.
Анализы несложны. В качестве растворителей применяют 2%-ный раствор уксусной кислоты или ацетобуферный раствор, а также другие растворители. Например, для извлечения железа и цинка используют концентрированную соляную кислоту. Осветляют вытяжки от красящих веществ очищенным активированным углем. Растительный материал измельчают в ступках или механических измельчителях.
Вытяжку готовят чаще всего из свежего растительного материала, но можно и из сухого. Соотношение между свежим материалом и экстрагирующим раствором 1 : 10—20, а для сухого вещества — 1 : 100. К полученным прозрачным вытяжкам добавляют хлороформ и в них определяют неорганические соединения нитратного азота, фосфора сульфатной серы, хлора, магния, калия, натрия и кальция. Последние три элемента выявляют на пламенном фотометре, а остальные — колориметрически или нефелометрически измерением полученной окраски или мути в фотоколориметре или визуально при сравнении со шкалой стандартных растворов. В растениях, выросших на кислых почвах, устанавливают также содержание марганца, алюминия и железа.
Более упрощенный способ листовой диагностики состоит в выжимании сока из черешков, жилок листа и самих листьев и в капельном количественном анализе элементов питания в нем (полевая лаборатория Магницкого), а также в проведении анализов прямо на срезах растений или на бумаге (прибор Церлинг).
Диагностику, минерального питания растений осуществляют по листьям или его отдельным частям — черешкам, жилкам (листовая диагностика) и по надземной массе всего растения, а в некоторых случаях — по пасоке.
Различия в составе листьев и его частей (жилки, черешки, пластинки листа) более резко выражены при разных уровнях питания, чем различия в составе надземной массы всего растения. Листовую диагностику применяют чаще, чем диагностику по всей надземной массе растения. Нередко комбинируют оба способа. В ранние фазы развития, когда растения еще небольшие, их берут целиком, а в более поздние фазы развития — лист или черешок листа.
При листовой диагностике большое значение имеет выбор листьев на растении. Для определения недостающих элементов питания обычно используют листья из нижнего яруса растений или их черешки, так как старые листья лучше отражают условия питания растений, чем молодые. Однако при установлении недостатка кальция и бора положение может быть обратным.
Между величиной урожая и химическим составом листьев и целых растений существует тесная связь. Высокому урожаю растений способствует определенная концентрация питательных веществ в листьях, называемая нормальным составом. Этот состав может колебаться в известных пределах, но он сравнительно постоянен для одного вида растений и для определенной фазы развития. Нижнюю границу нормального уровня называют критическим уровнем. При уменьшении количества элементов питания в листьях ниже критического уровня понижается урожай. Критические уровни для различных растений неодинаковы и у одного и того же их вида изменяются в зависимости от возраста.
Важно знать не только критический уровень недостатка некоторых элементов, но и вредного избытка их, когда накопление тех или иных солей в тканях растений угнетает их рост и уменьшает урожайность. При содержании хлора более 5 г в 1 кг сырого вещества черешков картофеля на листьях растений появляются признаки токсичности (бледно-зеленая окраска и свертывание долек листа в лодочку), что приводит к значительному снижению урожая и крахмалистости клубней.
На кислых почвах при недостатке магния, кальция и фосфора увеличивается поступление марганца в растения и усиливается его вредное действие на рост и продуктивность.
Содержание неорганического фосфора в листьях зерновых культур значительно выше, чем у картофеля и сахарной свеклы, а количество нитратного азота, наоборот, ниже. Признаки калийного голодания у ржи и пшеницы проявляются при высоком содержании калия (2—2,6 г в 1 кг сырого вещества листьев). При диагностике калийного питания у ячменя и льна надо принимать во внимание также и количество натрия в листьях. Обе эти культуры поглощают много натрия и при высоком содержании его в листьях потребность в данном элементе значительно снижается.
Вегетационный метод определения потребности растений в удобрениях.
Вегетационный метод предусматривает проведение вегетационных опытов. Их выполняют в специальных сосудах в вегетационных домиках (застекленные павильоны) или на площадках, представляющих собой сетчатые павильоны. При этом определяется питание растений, действие удобрений и других химикатов на их рост, развитие и урожайность.
Вегетационные опыты помогают более детально рассматривать влияние удобрений в полевых условиях, определить обеспеченность почв доступными питательными веществами и решить другие важные агрохимические вопросы.
Однако вегетационный метод не может заменить полевых опытов, которые дают более правильное определение эффективности удобрений для конкретных почвенно-климатических условий.