АГРОХИМИЯ, 2014, № 5, с. 64-71
УДК 631631.821.1:633.494
МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ ЯРОВОГО РАПСА НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ РАСТВОРЕНИЯ КОНВЕРСИОННОГО МЕЛА
© 2014 г. А.В. Литвинович, Ю.В. Хомяков, А.В. Лаврищев, О.Ю. Павлова, А.О. Ковлева
Агрофизический научно-исследовательский институт РАСХН 196608 Санкт-Петербург-Пушкин, шоссе Подбельского, 7, Россия E-mail: avlavr@rambler.ru
Поступила в редакцию 03.06.2013 г.
Изучен микроэлементный состав растений рапса, выращенных на почве, произвесткованной возрастающими дозами конверсионного мела. Установлены отличия в содержании Mn, Zn, Fe и Cu в растениях в год известкования и спустя 5 лет после его применения. Выявлено, что концентрация Mn в рапсе под действием известкования снижалась во все годы наблюдений. Для Zn подобная закономерность установлена только в год применения мелиоранта. Концентрация Cu и Fe в тканях рапса в вариантах, произвесткованных разными дозами мелиоранта, определялась сложными процессами антагонизма и синергизма с кальцием вне зависимости от года проведения эксперимента.
Ключевые слова: микроэлементный состав, яровой рапс, растворение конверсионного мела.
ВВЕДЕНИЕ
Известкование оказывает комплексное воздействие на почвы: изменяется реакция среды, водно-физические свойства, состав гумуса. Возрастает емкость катионного обмена, уменьшается подвижность одних и увеличивается подвижность других элементов. При мелиорации кислых почв происходит осаждение большинства микроэлементов, а их доступность для растений снижается [1]. При этом величина рН, при которой происходит осаждение, для каждого элемента своя.
По мнению И.А. Шильникова [2], изучение микроэлементного состава растений и качества кормов при мелиорации кислых почв является одной из приоритетных задач теории и практики известкования.
Растворение известковых материалов в почве -процесс продолжительный во времени. На скорость растворения мелиорантов в почвах влияет количество осадков, доза применения мелиоранта, его химическая активность, тонина помола, химический состав, равномерность внесения и т.д. [3]. Можно предположить, что формирование химического состава растений в процессе растворения мелиоранта будет происходить по-разному.
Рапс является экологически пластичным видом растений. Его химический состав в значительной
степени зависит от формы применяемых удобрений [4], вида мелиоранта, используемого для нейтрализации почвенной кислотности [5]. В работе [6] показано, насколько различна насыщенность тканей ярового рапса кальцием и стронцием в год применения мелиоранта и после полного его разложения в почве.
Цель работы - установить концентрацию марганца, железа, цинка и меди в растениях ярового рапса, выращенного в год применения и спустя 5 лет после внесения конверсионного мела (КМ) в широком интервале доз.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для достижения поставленной цели был заложен вегетационный прецизионный опыт. Одной из особенностей прецизионных экспериментов является значительное увеличение числа вариантов за счет отказа от повторностей для сокращения шага различий между вариантами [7, 8].
Применение методики прецизионного эксперимента в данном опыте позволило: а) изучить возможно большее число ситуаций, встречающихся в производственных условиях; б) установить ту дозу мелиоранта, при которой синергетический эффект поступления кальция и микроэлементов в растения сменяется антагонистическим и наоборот.
К настоящему времени считается установленным, что синергизм и антагонизм между катионами не есть что-то постоянное. Эти явления зависят от биологических особенностей растений, главное - от соотношений концентраций элементов в почвенном растворе [1].
Опыт включал в себя 22 варианта и охватывал интервал доз КМ от 0.1 до 3.0 Нг (0.8-24 т/га). Дозы КМ, соответствующие 2Нг-3Нг на практике не применяются, однако такая концентрация извести может иметь место при нормальных дозах в отдельных очагах [9]. Продолжительность эксперимента - 5 лет. В год применения мела выращивали рапс, на 2-й год - вику, на 3-й год - ячмень, на 4-й и 5-й годы - рапс. Влажность почвы в период вегетации поддерживали на оптимальном для растений уровне (60% ППВ). Удобрения вносили ежегодно из расчета 0.2 г д.в./кг массы почвы в виде АФК.
В опыте использовали кислую дерново-подзолистую супесчаную почву, отобранную под естественным многолетним лугом со следующими физико-химическими показателями: рНкс1 4,1, гумус - 3.02 %, содержание частиц < 0.01 мм -18.6%.
В качестве известкового материала использовали конверсионный мел с нейтрализующей способностью 90%. Мел является побочным про-
дуктом азотнокислой обработки фосфатного сырья при производстве комплексных минеральных удобрений (комбинат "Акрон", г. Великий Новгород). Содержание меди, цинка, марганца и железа в меле составляло соответственно 7.0, 3.09, 6.45 и 280 мг/кг.
Валовое содержание меди, цинка, марганца и железа в почве было равно 3.44, 21.1, 89.5 и 1770 мг/кг воздушно-сухой массы почвы соответственно. Содержание обменных форм составляло 0.48, 4.17, 23.0 и 88.1 мг/кг.
Физико-химические показатели почв устанавливали общепринятыми методами. Валовое содержание микроэлементов определяли, извлекая металлы 5 н. НС1, обменные формы -ААБ рН 4.8. Содержание меди, цинка, марганца и железа в растениях устанавливали после сухого озоления. Определение металлов проводили на атомно-адсорбционном спектрофотометре. Данные исследования обработаны с помощью статистических методов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Данные изменения величины рНкс1 почвы в год применения мела и на 4-й год последействия представлены в таблице. Исследование показало,
Динамика изменений показателя рНкс1 в почве вегетационного опыта при известковании конверсионным мелом (КМ)
№ пп Вариант 2006 г. 2010 г.
1 №К (фон) 4.0 4.0
2 Фон + КМ 0.1 Нг 4.2 4.0
3 Фон + КМ 0.2 Нг 4.1 4.1
4 Фон + КМ 0.3 Нг 4.5 4.1
5 Фон + КМ 0.4 Нг 4.6 4.2
6 Фон + КМ 0.5 Нг 4.8 4.3
7 Фон + КМ 0.6 Нг 5.0 4.3
8 Фон + КМ 0.7 Нг 5.2 4.4
9 Фон + КМ 0.8 Нг 5.4 4.5
10 Фон + КМ 0.9 Нг 5.6 4.5
11 Фон + КМ 1.0 Нг 5.7 4.5
12 Фон + КМ 1.1 Нг 5.6 4.7
13 Фон + КМ 1.4 Нг 6.2 5.0
14 Фон + КМ 1.5 Нг 6.2 5.1
15 Фон + КМ 1.6 Нг 6.3 5.4
16 Фон + КМ 1.7 Нг 6.2 5.3
17 Фон + КМ 1.8 Нг 6.3 5.3
18 Фон + КМ 1.9 Нг 6.6 5.4
19 Фон + КМ 2.0 Нг 6.8 5.6
20 Фон + КМ 2.2 Нг 6.5 5.9
21 Фон + КМ 2.5 Нг 6.7 6.3
22 Фон + КМ 3.0 Нг 6.9 6.9
что мелиоративный эффект от использования КМ был достигнут уже в год применения во всех вариантах опыта. Эффект был тем больше, чем выше доза применения мелиоранта. Максимальный рост величины рН в год известкования зафиксирован в варианте с использованием мела в дозе, соответствующей 3Нг (6.9 ед. рН).
На 4-й год последействия дозы мела, соответствующие 0.2-0.3 Нг, исчерпали свое влияние на показатель рНкс1. Во всех других вариантах величина рНкс1 была больше, чем в контроле. До варианта с использованием мела в дозе 1Нг величина рНкс1 оставалась в интервале, соответствующим сильнокислой реакции почв. Таким образом, условия произрастания растений в различных вариантах опыта в годы изучения складывались по-разному. Это, как будет показано ниже, оказывало существенное влияние на формирование химического состава растений.
Динамика изучения кислотно-основных свойств почвы и содержание непрореагировав-ших карбонатов за все 5 лет опыта представлена в работе [10].
Содержание марганца, цинка, железа и меди в растениях ярового рапса в год известкования и на 4-й год последействия приведена на рисунке.
Марганец. Подзолистые и дерново-подзолистые почвы Северо-Запада Нечерноземной зоны содержат очень большие валовые запасы марганца. По данным [11], валовое содержание марганца в верхних горизонтах почв изменяется от 0.03 до 0.5%. Содержание легкоподвижного марганца в почвах региона составляет от 0.03 до 0.4 ммоль-экв/100 г почвы. Максимальное снижение подвижности марганца в почвах отмечено в интервале рН 6.5-7.5 ед. [1].
Показано (рисунок а), что максимальным уровнем накопления марганца характеризовались растения контрольного варианта (425 мг/кг воздушно-сухой массы растений). Несмотря на некоторую (и неизбежную) вариабельность данных, можно говорить, что снижение содержания марганца в тканях рапса под действием известкования наблюдали до доз применения мела 1.0 -
1.1 Нг (приблизительно 100 мг/кг сухой массы растений). При внесении мелиоранта в дозах от
1.2 до 2.5 Нг содержание марганца в вегетативной массе рапса изменялось от 100 до 140 мг/кг. Каких-либо закономерностей в накоплении марганца рапсом в этом интервале доз выявить не удалось.
Таким образом, уже в год применения КМ известкование способствовало снижению содер-
жания марганца в растениях, что согласовалось с результатами исследований [12]. Коэффициент корреляции между содержанием кальция и марганца в растениях в 2006 г. указывал на сильную отрицательную связь между ними: г = -0.71. Конкурентный характер поступления марганца и кальция в растения неоднократно отмечен в литературе [1, 12, 13].
Содержание марганца в вариантах контроля опыта 2010 г. оказалось в 2.1 раза больше, чем в 2006 г. Увеличение содержания марганца в вегетативной массе рапса установлено и во всех других вариантах опыта, за исключением вариантов, удобренных КМ в дозе 3Нг. В вариантах опыта с невысокими дозами мелиоранта это можно объяснить исчерпанием запасов кальция мела предшествующими культурами (рапсом, викой, ячменем и рапсом) за 4 года эксперимента. По данным [1], урожай ячменя ежегодно выносит от 20 до 40 кг СаО/га, растения семейства бобовых выносят 120-250 кг, а представители семейства капустных (например, рапс) - 300-500 кг/га.
В вариантах с более высокими дозами мелиоранта увеличение содержания марганца в рапсе, вероятно, связано с тем, что в год внесения мела кальций мелиоранта находился в переходной форме (в виде хорошо растворимых гидрокарбонатов, более доступных растениям, чем обменный кальций почвы) [12].
В целом в опыте 2010 г., несмотря на некоторую вариабельность данных, также наблюдали снижение содержания марганца в рапсе по мере возрастания дозы мелиоранта. Коэффициент ко
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.