ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2012, № 4, с. 421-428
УДК 577.170.49:546.27
ХИМИЯ ПОЧВ
БОР В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
© 2012 г. В. К. Кашин
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
e-mail: vladkashin2008@rambler.ru Поступила в редакцию 16.12.2010 г.
Изучены некоторые особенности распределения бора в основных типах почв. Установлена тесная зависимость содержания бора в почвах от его концентрации в почвообразующих породах (г = 0.85) и отсутствие таковой — от содержания гумуса. Выявлено, что бор относится к элементам средней интенсивности накопления в растениях: коэффициент биологического поглощения его из почвы в степных, луговых и агрономических ценозах варьировал в пределах 1.2—3.2. Корреляционная связь между валовым содержанием бора в почвах и накоплением его в растительности отсутствует (г = —0.07— 0.11). Растительность на значительной части степных, сухостепных и лесостепных ландшафтов имела дефицит бора (30—75%).
ВВЕДЕНИЕ
Бор относится к наиболее важным для растений микроэлементам. Его недостаточность у двудольных растений ведет к полной их гибели уже в начальные фазы вегетации. Специфические симптомы борного дефицита: отмирание точек роста и подавление роста корней. Исследования физиологической роли бора у растений ведутся на протяжении целого века. Описан ряд диагностических признаков борного голодания, однако механизм действия элемента до сих пор не выяснен [10, 23, 30, 31]. Это связано с тем, что не известно ни одного биоорганического соединения, ни фермента, содержащего бор.
Для некоторых видов растений (сахарная и кормовая свекла, сельдерей, подсолнечник, бобовые, яблони) установлено широкое распространение дефицита бора, что является важной проблемой для растениеводства. Страны, где установлен дефицит бора: Австралия, Египет, Франция, Польша, Тайвань, США, Россия, Украина и др. Поэтому борные микроудобрения более широко используются в практике растениеводства развитых стран по сравнению с другими микроэлементами [27].
В организме человека и животных бор считается условно необходимым микроэлементом. Он принимает участие в формировании костной ткани и некоторых других процессах [22]. При повышенном накоплении бора в кормовых растениях (169 мг/кг при норме до 20 мг/кг), в частности на засоленных почвах Западной Сибири, у животных отмечаются заболевания энтеритом [2, 24].
На территории бывшего СССР содержание бора изучено в почвах и растениях европейской части России, Украины, Прибалтики, Западной Сибири, Дальнего Востока [6, 11, 20, 25]. На обшир-
ных пространствах Восточной Сибири, в том числе в Забайкалье, исследований по содержанию бора в объектах окружающей среды практически не проводилось. В то же время территория Забайкалья представляет сложный в эколого-биогеохимическом отношении регион с наличием полиэлементных эндемий. Цель настоящей работы — изучение особенностей накопления и распределения бора в почвах и растениях степных, луговых и агрономических ценозов Бурятии (Западное Забайкалье).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в 12 районах Республики Бурятия, расположенных в бассейне р. Селенга — главного притока оз. Байкал. На этой территории сосредоточено основное количество населения Бурятии, производится преобладающая часть сельскохозяйственной продукции, расположены крупные промузлы. Карта района исследований и места отбора проб почв и растений опубликованы нами ранее [14].
Ключевые площадки 100 х 100 м размещались на типичных участках степей, лугов и посевов культурных растений. На каждой площадке закладывали основной почвенный разрез с полным описанием почвенного профиля и 3—5 дополнительных полуразрезов, согласно общепринятым методам [1]. В каждой точке наблюдения проводили одновременное сопряженное опробование почвенных горизонтов и почвообразующих пород, доминирующих видов растений, а также укосов фитомассы с площади 1 м2. Количество по-вторностей без смешивания проб от 4 до 8. Для удобства сравнения содержания бора с имеющимися в литературе материалами [11, 20, 25] названия типов почв даны по классификации [15]. Со-
Таблица 1. Содержание бора в почвообразующих породах Забайкалья, мг/кг
Почвообразующие породы n M ± m Пределы колебаний V, %
Эоловые пески 4 16.0 ± 1.5 13-20 18
Делювиальные отложения 13 19.9 ± 2.3 10-40 42
Делювиально-пролювиальные отложения 4 17.5 ± 2.4 13-24 27
Аллювиальные отложения 6 21.7 ± 3.9 14-40 44
Аллювиальные озерные отложения 3 10.0 ± 3.0 9-12 7
Среднее 30 (сумма) 19.0 ± 1.4 9-40 28
держание бора в почвах и растениях определяли колориметрическим методом в растворе спирто-во-уксусной смеси с хинализарином после серии предварительных операций при его подготовке к измерению оптической плотности при 610 нм [17, 21]. Аналитическая повторность трехкратная. Содержание бора исследовали в надземной массе отдельных видов растений, а также общих укосов с 1 м2 для определения накопления элемента на единицу площади. Расчет накопления элемента производили путем умножения его содержания в укосе (мг/кг сухого вещества) на урожайность сухой фитомассы (кг/га). О биологической доступности бора в почвах судили по величине коэффициента биологического поглощения (КБП) [7]. Определение содержания гумуса проводилось по методу Тюрина в модификации Пономаревой-Плотниковой, а рН — потенциометрическим методом [1]. Статистическая обработка результатов исследований велась стандартными методами [9] с определением среднего арифметического (М), его стандартной ошибки (т), пределов колебаний, коэффициента вариации (V).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Почвообразующими породами на большей части территории Забайкалья являются маломощные толщи элюво-делювия коренных пород, всегда содержащие их обломки и слабовыветрелый щебень. Преобладающими породами в Забайкалье служат граниты и породы гранитовой группы и в меньшей степени различные сланцы и базальты. В межгорных котловинах и широких участках речных долин почвообразование происходит на мощной толще рыхлых наносов, представленных делювиально-пролювиальными отложениями, древним и современным аллювием, озерными отложениями [19].
Содержание бора в осадочных (почвообразующих) породах региона изменялось от 10 до 40 мг/кг при коэффициенте вариации 40% (табл. 1). Самое низкое содержание бора отмечено в песках и делювиальных супесях, а самое высокое — в аллювиальных и делювиальных суглинках. Наиболее часто встречающиеся концентрации бора (13—24 мг/кг)
составляют 77% от всего количества определений. Среднее содержание бора во всей совокупности почвообразующих пород региона равно 19 ± 1.4 мг/кг Содержание бора в почвообразующих породах в значительной степени зависит от их гранулометрического состава. Оно ниже в породах легкого гранулометрического состава: супесях и песках — и существенно выше (до 2 раз) в суглинистых отложениях.
Распределение бора в земной коре определяется его физико-химическими свойствами, минералогическим составом коренных и осадочных пород и условиями обстановки миграции. Бор единственный неметалл и единственный кислотный элемент в III группе периодической системы. Кислотные свойства бора обусловлены сочетанием следующих факторов: относительно высокой валентностью (3+), очень малым размером условного кристаллического радиуса иона — 23 нм (у ближайшего соседа Al3+ — 51 нм) и более высокой относительной электроотрицательностью — 2 (у Al — 1.5), то есть способностью атомов этого элемента притягивать к себе электроны [8]. Поэтому, в отличие от большинства микроэлементов, содержащихся в повышенных количествах в основных породах, бор в значительной степени концентрируется в кислых породах.
Александров с соавт. [3] приводят следующие значения среднего содержания бора: в магматических породах — ультраосновные — 8, основные — 9, средние — 24, кислые — 44; в осадочных — известняки и доломиты — 17, известковые песчаники, сланцы, мергели — 20, песчано-сланцевые породы — 34, глинистые сланцы — 110 мг/кг. Кларк бора в земной коре по Виноградову [5] составляет 12 мг/кг. Кларк элемента в осадочных породах обычно отождествляется с его содержанием в пес-чано-сланцевых породах — 34 мг/кг [3]. Как видно из приведенных данных, повышенное содержание бора отмечается в глинистых сланцах, где он концентрируется в наиболее тонкозернистых фракциях.
Исходя из этих данных, следует отметить, что среднее содержание бора в осадочных породах региона в 1.4 раза ниже, чем его кларк в осадочных породах, что свидетельствует о рассеянии эле-
Таблица 2. Содержание бора в основных типах почв Западного Забайкалья
Тип почвы п Гумус, % V, % рН водный V, % Бор, мг/кг V, %
М ± т пределы М ± т пределы М ± т пределы
Серые лесные 8 2.6 ± 0.2 2.2- 3.8 22 7.0 ± 0.2 6.2-7.6 7 25.6 ± 3.4 17-40 38
Черноземы дисперсно-карбонатные 5 2.9 ± 0.3 2.2- -3.7 19 7.0 ± 0.1 6.8-7.2 3 24.4 ± 2.5 16-31 23
Каштановые типичные 11 1.9 ± 0.2 0.9- 3.2 39 7.3 ± 0.1 6.8-7.8 5 21.8 ± 2.4 14-44 38
Пойменные дерновые 5 1.8 ± 0.2 1.2- 2.1 20 7.7 ± 0.4 6.4-8.4 10 27.0 ± 4.4 17-41 36
Пойменные луговые 10 4.1 ± 0.4 2.2- 5.5 28 7.6 ± 0.1 7.0-8.1 4 22.8 ± 2.3 17-43 32
Среднее 39 2.8 ± 0.2 0.9- 5.5 44 7.3 ± 0.1 6.2-8.4 7 24.0 ± 1.3 14-44 34
мента. Пониженное содержание бора в осадочных породах региона по сравнению с кларком можно объяснить тем, что породообразующими минералами здесь служат главным образом кварц (50—69%) и полевой шпат (35—51%) [29], которые не являются концентраторами бора, минералы же концентраторы бора: плагиоклаз, амфибол, турмалин, пироксен — составляют незначительную долю (около 10%).
Повышенное содержание бора наблюдается в глинистых сланцах, где он концентрируется в наиболее тонкозернистых фракциях. Это связано с тем, что бор, как и многие другие рассеянные элементы, концентрируется во фракциях <0.01 мм с максимумом во фракции <0.001 мм [7]. Содержание глинистых фракций в почвообразующих породах Забайкалья изменяется от 5 до 45% [19], что может служить одним из важных факторов гетерогенности распределения бора в почвах.
Для накопления бора в осадочных породах существенное значение имеет также сорбци
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.