научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ МЕДЬЮ НА РОСТОВЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ КОРМОВЫХ БОБОВ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ МЕДЬЮ НА РОСТОВЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ КОРМОВЫХ БОБОВ»

АГРОХИМИЯ, 2010, № 12, с. 58-62

УДК 632.122.1:546.56:631.524.8:633.353

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ МЕДЬЮ НА РОСТОВЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСТЕНИЙ КОРМОВЫХ БОБОВ

© 2010 г. Л.И. Гончарова, Т.В. Чиж, Ю.В. Мурыгин, О.С. Губарева

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН

249032 Обнинск, Калужской обл., Киевское шоссе, Россия Е-та11: riarae@riar.obninsk.org

Поступила в редакцию 18.01.2010 г.

В вегетационном опыте изучено влияние загрязнения почв медью на продуктивность и качество урожая кормовых бобов на дерново-подзолистой супесчаной почве, черноземе обыкновенном и торфянике низинном. Установлено, что 50%-ное уменьшение биомассы на дерново-подзолистой почве происходит при содержании Си в почве > 200 мг/кг, при 500 мг Си/кг происходит гибель растений. На черноземе уменьшение продуктивности на 50% отмечено при загрязнении 1000 мг Си/кг. Уменьшение величины урожая на торфяной почве было еще меньшим и не превышало 20% при загрязнении 1500 мг Си /кг. Наряду с угнетением урожая, у кормовых бобов на всех типах почв при внесении металла наблюдали ухудшение кормового качества фитомассы вследствие уменьшения содержания сырого протеина. Ключевые слова: загрязнение, медь, ростовые и биохимические показатели, кормовые бобы.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время происходит постепенное увеличение содержания меди в окружающей среде в связи с выбросами промышленных предприятий, а также химизацией сельского хозяйства. В этом случае медь является тяжелым металлом (ТМ). В повышенных концентрациях соединения меди оказывают токсический эффект на растения, который связан с нарушением многих метаболических реакций [1, 2]. Чувствительность сельскохозяйственных культур к избытку меди сильно варьирует: устойчивыми считаются райграс, рожь, пшеница; чувствительными - клевер, люцерна, шпинат, сахарная свекла [2]. Показана дифференциальная чувствительность зернобобовых смесей к возрастающим дозам меди [3].

Благодаря своим биологическим особенностям, зернобобовые культуры обогащают белком пищевые продукты и корма, играют определяющую роль в улучшении плодородия [4]. К сожалению, в литературе недостаточно сведений о влиянии меди в широком диапазоне концентраций на продуктивность, кормовые достоинства и накопление металла в растениях кормовых бобов при их культивировании на различных типах почв. Цель работы - изучение влияния загрязнения почв медью на продуктивность и качество урожая кормовых бобов на дерново-подзолистой супесчаной почве, черноземе обыкновенном и торфянике низинном.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования служили растения кормовых бобов Faba vulgaris M, сорта Орлецкие.

Вегетационный опыт проводили на различных по уровню плодородия типах почв - дерново-подзолистой супесчаной, черноземе обыкновенном, тор-фяно-болотной низинной. Растения выращивали в сосудах емкостью 5 л. Агрохимические показатели почв, определенные общепринятыми методами [5], соответственно для дерново-подзолистой почвы, чернозема и торфа, были следующими: рНкС1 5.22, 5.39, 4.77, содержание гумуса - 1.0, 4.32%, зольность торфяной почвы - 21.3%; Нг -

I.89, 3.17, 44.0 мг-экв/100 г почвы; сумма обменных оснований - 5.3, 34.4, 105 мг-экв/100 г почвы; обменный К20 (по Масловой) - 77.7, 124, 373 мг/кг почвы; подвижный Р205 (по Кирсанову) - 127, 120, 28.2 мг/кг почвы; содержание валового Си - 3.22,

II.2, 13.1 мг/кг почвы соответственно.

Перед посевом в почву вносили питательные элементы в виде водных растворов солей КН4К03, КН2Р04, К2Б04 из расчета К200, Р100 и К100. Си добавляли в почву в виде водных растворов Си(К03)2 в следующих почвенных концентрациях: в дерново-подзолистую почву - 0, 25, 50, 100, 200, 300, 500 мг/кг, в чернозем - 0, 50, 100, 300, 500, 750, 1000 мг/кг, в торфяную почву - 0, 100, 300, 500, 750, 1000, 1500 мг/кг. Внесение азота селитры осуществляли с учетом его содержания в Си(К03)2-3Н20. Оценку действия загрязнения Си различных типов почв на биологическую продуктивность, питательную ценность корма осуществляли на 75-е сут после посева, на зерновую продуктивность и содержание тяжелых металлов в зерне - в фазе полной спелости. Содержание питательных веществ в биомассе определяли методом инфракрасной спектроскопии на анализаторе 1№ЕАРГО-61 по методике [6].

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ МЕДЬЮ НА РОСТОВЫЕ.

59

Определение содержания Cu в биомассе и зерне проводили в соответствии с методикой [7] атомно-абсорбционным методом на приборе SpectrAA 250 Plus фирмы "Varian" (Австралия-США). Растительные пробы минерализовали методом сухого озоле-ния, согласно ГОСТ 26657-85. Повторность опыта трехкратная. Данные на рисунке и в таблицах представлены в виде средних и их стандартных ошибок. Достоверность различий вариантов опыта установлена на основе i-теста для средних.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние Cu на продуктивность кормовых бобов при культивировании на различных по уровню плодородия почвах различалось и зависело от концентрации ТМ и типа почвы. У растений на дерново-подзолистой почве к моменту уборки на корм выявили зависимое от дозы внесения элемента уменьшение накопления вегетативной биомассы, вплоть до полной гибели растений при максимальном содержании Cu 500 мг/кг почвы (> 3 ПДК) (рисунок а). На черноземе у кормовых бобов в диапазоне концентраций Cu 50-100 и 750 мг/кг почвы отмечали уменьшение фитомассы в среднем на 12%, при дозах Cu 300-500 мг/кг загрязнение не влияло, при максимальном загрязнении Cu 1000 мг/кг почвы (~ 8 ПДК) установлено уменьшение накопления фитомассы по сравнению с контролем на 50% (Р < 0.001). На торфяной почве наблюдали незначительное угнетение фитомассы в среднем на 11% только в случаях минимального и максимального (> 10 ПДК) загрязнения Cu почвы.

Анализ влияния Cu на формирование урожая зерна кормовых бобов показал, что существует диапазон доз, при которых не было негативного действия элемента, т.е. реакция растений имела пороговый характер. Для растений, выращенных на черноземе и торфяной почве, величина этого порога превышала в несколько раз таковой для растений на дерново-подзолистой почве (рисунок б). У кормовых бобов на дерново-подзолистой почве уменьшение зерновой продуктивности на 23%, обусловленное уменьшением крупности зерна, происходило при минимальном загрязнении 25 мг Cu/кг, в диапазоне доз 50-200 мг Cu/кг недобор урожая составлял в среднем 12%, при загрязнении 300 мг Cu/кг почвы наблюдали резкое снижение урожая, вплоть до полного отсутствия зерна из-за гибели растений при максимальном загрязнении 500 мг Cu/кг почвы. На черноземе в диапазоне доз 100-300 мг Cu/кг почвы у кормовых бобов отмечали тенденцию уменьшения урожая в среднем на 12%, при концентрациях 500 и 750 мг Cu/кг почвы влияния на урожай не было, достоверно значимое угнетение продуктивности на 50% (Р < 0,01) выявлено при наибольшем

загрязнении 1000 мг Си/кг. На торфяной почве наибольшее снижение массы зерна в среднем в 1.3 раза происходило в вариантах с минимальным и максимальным загрязнением почвы ТМ, в остальных случаях отклонения величины урожая от контроля были незначительными.

При возделывании различных культур на корм животным в условиях загрязнения почв ТМ приоритет имеет получение качественной, пригодной к употреблению, продукции [8]. Основным показателем питательной ценности кормов служит кормовой растительный белок (сырой протеин), характеризующий общее количество азотистых соединений [9]. Наряду с протеином, в балансе сухого вещества кормов довольно значительно представлены безазотистые соединения (углеводы и жиры). Главной составной частью оболочек клеток растений является клетчатка, которая необходима для лучшего усвоения организмом животного других питательных веществ. Однако, чем больше клетчатки, тем хуже переваримость кормов [9].

Установлено, что загрязнение почв Си способствовало снижению кормовых достоинств фитомассы вследствие уменьшения содержания кормового растительного белка (сырого протеина). Наибольшее

% 120

100

— Дерново-подзолистая почва -о Че

ернозем Торф

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Си, мг/кг почвы

% 140

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Си, мг/кг почвы

Влияние меди на продуктивность кормовых бобов (% к контролю) при выращивании на различных типах почв (среднее на 1 растение): а) - надземная сухая масса, б) - масса зерна.

60

ГОНЧАРОВА и др.

Таблица 1. Изменение биохимических показателей качества зеленой массы кормовых бобов при загрязнении различных почв Си, % сухого вещества

Си, мг/кг почвы Сырой протеин Жир Клетчатка Безазотистые вещества

Дерново-подзоли гстая супесчаная поч ва

Контроль без загрязнения 11.1±0.50 2.03±0.17 33.7±0.31 34.9±0.97

Си25 9.68±0.96 2.18±0.15 32.5±0.91 41.7±1.3**

Си50 11.4±0.75 2.03±0.16 34.0±0.6 37.8±1.6

Си100 9.2±0.51* 1.89±0.1 34.3±0.6 41.8±1.3**

Си200 10.1±0.52 2.0±0.09 33.5±0.29 40.3±0.98*

Си300 9.17±0.52* 2.1±0.13 32.6±0.71 42.7±1.7**

Си500 9.84±0.24* 1.82±0.15 34.8±0.29* 40.3±0.4***

Чернозем обыкновенный

Контроль без загрязнения 10.21±0.59 1.88±0.12 34.3±0.36 39.7±1.1

Си50 9.66±0.97 2.12±0.15 32.0±1.2 42.4±2.0

Си100 10.74±0.68 2.02±0.14 33.4±0.51 39.1±1.5

Си300 10.11±0.99 2.1±0.15 32.8±0.49 42.3±1.9

Си500 10.5±0.64 1.99±0.11 33.4±0.31 39.5±1.5

Си750 9.44±0.71 1.97±0.13 33.1±0.57 41.6±1.7

Си1000 8.94±0.78* 1.97±0.1 33.2±0.63 42.7±0.91*

Торфяная боло тная низинная почва

Контроль без загрязнения 10.0±0.37 1.72±0.12 35.5±0.34 39.8±1.1

Си100 8.0±0.62* 1.98±0.12 32.2±0.94** 45.4±1.7*

Си300 9.28±0.37 1.83±0.07 34.0±0.09** 42.2±0.55

Си500 10.3±0.82 2.12±0.07* 30.8±0.1*** 45.6±1.3**

Си750 8.19±0.21** 2.81±0.08*** 33.4±0.29*** 43.9±0.24**

Си1000 7.66±0.48** 1.9±0.06 31.7±0.24*** 46.2±0.81**

Си1500 7.57±0.91* 1.79±0.12 33.8±0.25** 44.8±1.4*

Примечание. Различия с контролем значимы при *Р < 0.05, **Р < 0.01, ***Р < 0.001.

снижение количества сырого протеина в среднем на 2.2% (Р < 0.05) выявили у растений на торфяной почве в диапазоне концентраций 750-1500 мг Cu/кг почвы (табл. 1). На дерново-подзолистой почве при незначительных уровнях загрязнения 25 и 50 мг Cu/кг тенденция измен

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.

Показать целиком