АГРОХИМИЯ, 2015, № 5, с. 61-68
УДК 631.821:546.711:546.72:633.11"321"
ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ЖЕЛЕЗА РАСТЕНИЯМИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
© 2015 г. А.В. Литвинович, А.О. Ковлева, О.Ю. Павлова
Агрофизический научно-исследовательский институт 196600 Санкт-Петербург-Пушкин, ш. Подбельского, 7, Россия E-mail: avlavr@rambler.ru
Поступила в редакцию 22.12.2014 г.
В вегетационном опыте изучено влияние известкования на накопление железа и марганца одним бразильским и 6-ю отечественными сортами яровой пшеницы. Приведены данные о количестве непрореагировавших карбонатов известкового удобрения в почве под отдельными сортами пшеницы после уборки растений. Установлено снижение транслокации марганца как в генеративные, так и вегетативные органы растений при мелиорации. Выявлена связь между количеством непрореагировавших карбонатов в почве и содержанием марганца в растениях. Содержание железа в надземных органах пшеницы (за исключением сорта Великовская) при известковании, напротив, возрастало. Соотношение Fe : Mn в растениях после мелиорации расширялось. Показано, что нейтрализация почвенной кислотности приводила к росту продуктивности пшеницы. По отзывчивости на известкование отечественные сорта яровой пшеницы можно выстроить в следующий ряд по убыванию: Владимирская > Ленинградская-97 > Горьковская > Ленинградка-6 > Опочецкая > Великовская.
Ключевые слова: известкование, накопление марганца и железа, яровая пшеница.
ВВЕДЕНИЕ
Физиологическая роль марганца и железа -элементов, обладающих переменной валентностью, - связана прежде всего с их участием в окислительно-восстановительных процессах. Ведущей ролью марганца является его участие в реакциях фотосинтеза. В качестве элемента, входящего в состав ферментов, он задействован в процессах дыхания, азотном, ауксиновом и нуклеиновых обменах [1]. Марганец содержится в тканях всех растений, однако отдельные виды существенно различаются между собой по накоплению этого элемента.
В условиях марганцевой недостаточности возникают специфические заболевания: серая пятнистость овса, хлороз кукурузы, болотная пятнистость семян гороха, пятнистая желтуха сахарной свеклы. Имеют место случаи полного отсутствия плодоношения у редиса, капусты, томата, гороха и других культур [2].
Железо также относится к числу необходимых элементов питания растений: без него не образуется хлорофилл, оно регулирует процессы окисления и восстановления сложных органических соединений в растениях, его недостаток вызывает хлороз и распад ростовых веществ [3].
Состояние железа и марганца в почвах изучено довольно удовлетворительно [4-6]. Известно, что подвижность этих элементов возрастает от почв с щелочной реакцией к нейтральным, а далее к кислым почвам [7]. Показано [8], что биодоступность марганца для растений, произрастающих на черноземах, в 2 раза меньше, чем на серых лесных и дерново-подзолистых почвах. При смене аэробных условий анаэробными подвижность этих элементов также увеличивается [3, 9].
По имеющимся данным [10], при содержании в водных культурах закисного железа 4-5 мг/л происходит угнетение растений овса и яровой пшеницы, а при 10 мг/л - отмечают их гибель. Высказано мнение [11], что содержание железа в почве на уровне 500 мг/кг является критическим для растений. В работе [7] показано, что закисное железо, начиная с дозы 100 мг/100 г почвы, вызывало угнетение растений. При этом под влиянием закисного железа уменьшалось поступление в растения цинка, фосфора, кальция, меди и возрастало - марганца.
Считается общепризнанным, что баланс минеральных элементов в рационах сельскохозяйственных животных и человека не менее важен, чем баланс других питательных веществ. Вопрос о значении для живого организма определенного
соотношения Бе : Мп привлекал и продолжает привлекать внимание исследователей [3, 12].
В работе [3] проведено ранжирование сельскохозяйственных культур по их чувствительности к содержанию железа и марганца в почвах. Отрицательное действие марганца на урожай большинства сельскохозяйственных культур наблюдают при его содержании >30 мг/100 г почвы [13].
Диапазон нормальных содержаний железа и марганца в растениях приведен в работе [14]. Установлено, что для нормального функционирования живого организма достаточно 0.3 мг Мп/кг массы тела в сутки. Оптимальной дозой Мп для взрослых животных является 20 мг/кг рациона [15].
При избытке марганца в растениях накапливается окисное железо, при недостатке - закисное, в результате чего возникает хлороз листьев [2]. Однако хлороз и угнетение растений отмечены и при неблагоприятных соотношениях Бе : Мп : Zn и Бе : Мп : Си [16]; Бе : Мп, Бе : Zn, Бе : Си, Zn : Си [9].
На кислых почвах чаще приходится сталкиваться с фитотоксичностью марганца и железа [3]. Известкование в целом приводит к снижению подвижности марганца и железа в почвах. Имеются многочисленные данные, свидетельствующие об изменении содержания марганца и железа в почвах и растениях под действием химической мелиорации почв [17-21]. Однако именно исследования, посвященные влиянию известкования на подвижность микроэлементов, по мнению [22], являются одной из приоритетных задач теории и практики известкования. Вопрос этот требует самого пристального внимания, потому что, вследствие весьма высокой динамичности процессов трансформации марганца и железа и неустойчивости их разновалентных соединений в почве, неумелое антропогенное вмешательство может создать как условия для проявления токсичности этих элементов, так и резкого недостатка их как элементов питания.
В данной связи установление количественных параметров накопления марганца и железа отечественными сортами яровой пшеницы из различных регионов России, выращенных на кислых и известкованных почвах, представляется актуальным. В условиях сложившегося в настоящее время дефицита известковых материалов не менее важным является установление отзывчивости на известкование различных сортов такой важной продовольственной культуры, какой является яровая пшеница.
Цель работы - в вегетационном опыте установить параметры накопления железа и марганца в надземных органах отечественных сортов яровой пшеницы, выращенных на кислой дерново-подзолистой почве, и выявить влияние известкования на изменение содержания этих микроэлементов в тканях растений.
Задачами исследования являлись:
- определение количества непрореагировав-ших карбонатов известкового удобрения в почве под отдельными сортами яровой пшеницы после уборки растений;
- выявление связей между количеством не-прореагировавших карбонатов известкового мелиоранта и накоплением марганца в тканях пшеницы;
- установление влияния известкования на продуктивность растений;
- ранжирование отечественных сортов яровой пшеницы по отзывчивости на известкование.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования были выбраны 6 отечественных сортов пшеницы из различных областей России: Ленинградская-97 (Россия, Ленинградская обл.), Владимирская (Россия, Владимирская обл.), Великовская (Россия, Костромская обл.), Горьковская (Россия, Нижегородская обл.), Опочецкая (Россия, Новгородская обл.), Ленинградка-6 (Россия, Ленинградская обл.) и бразильский сорт Жак-24, устойчивый к почвенной кислотности, послуживший вариантом сравнения.
Изучение проводили в 14-вариантном вегетационном опыте на кислой дерново-подзолистой почве. Физико-химическая характеристика почвы приведена в табл. 1. Масса почвы в сосуде -5 кг, повторность четырехкратная. Удобрения вносили из расчета 0.2 г д.в. КРК/кг почвы в виде АФК (16 : 16 : 16). В вариантах с известкованием применяли мелиорант (мел) с нейтрализующей способностью 90%. Мел вносили из расчета 4.26 г/сосуд. После прореживания оставляли по 15 растений в каждом сосуде.
Аналитические работы проводили по общепринятым методикам, определяли: гумус - по Тюрину, рНкС1 - потенциометрическим методом на иономере рН 150-МИ, гидролитическую кислотность - по Каппену, обменный алюминий - по методу А.В. Соколова. Обменные (подвижные) формы марганца и железа из почвы извлекали аце-татно-аммонийным буфером рН 4.8. Содержание
ВЛИЯНИЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ЖЕЛЕЗА РАСТЕНИЯМИ. Таблица 1. Физико-химическая характеристика почвы до и после известкования
Гумус, % рНКС1 Нг Са2+ Al3+ Mn** Fe**
ммоль/100 г мг/кг
До известкования
1.76 4.3 4.82 1.75 1.9 20 41
После известкования*
1.76 6.7 0.81 Не определяли Следы 12 11
* Приведены средние данные произвесткованной почвы варианта с сортом Ленинградская-97. ** Подвижные формы.
этих элементов в растениях устанавливали после сухого озоления. Определение металлов в почвах и растениях проводили на атомно-адсорбцион-ном спектрофотометре Spectr AA 240 FS фирмы Varían методом пламенной атомизации.
Содержание "свободных" карбонатов в почве устанавливали на приборе ПАК-1 [23]. ПАК-1 -портативном анализаторе карбонатов, который представляет собой кальциметр, состоящий из реагентной камеры и электронного блока. Чувствительность блока позволяет определять содержание карбонатов в объеме почвы 10 см3 при концентрации 0.05% и более. Принцип определения непрореагировавших карбонатов состоит в следующем. К фиксируемому объему почвы, помещенному в рабочую камеру, добавляют определенное количество HCl. В результате реакции карбонатов с кислотой выделяется CO2, создающий давление. Оно фиксируется детектором и результат выводится на экран. Пересчет выделившегося CO2 на CaCO3 проводят по калибровочному графику. Об активности взаимодействия мелиоранта с почвой судят по наличию непро-реагировавших карбонатов через определенное время после известкования. Установив различия в количестве "свободных" карбонатов в изученных вариантах опыта, можно сделать косвенное заключение об активности корневых выделений различных сортов яровой пшеницы и их влиянии на интенсивность реакции почва-мелиорант.
Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исходная почва характеризовалась кислой реакцией среды, легкосуглинистым гранулометрическим составом (содержание фракции <0.01 мм
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.