Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологические особенности влияния малых доз хелатов металлов на биологические показатели ячменя и фитоэкстракцию ксенобиотиков

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологические особенности влияния малых доз хелатов металлов на биологические показатели ячменя и фитоэкстракцию ксенобиотиков"

На правах рукописи

САПРЫКИНА ТАТЬЯНА ВИТАЛЬЕВНА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОЗ ХЕЛАТОВ МЕТАЛЛОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЯЧМЕНЯ И ФИТОЭКСТРАКЦИЮ КСЕНОБИОТИКОВ

03.02.08 - экология (биология)

2 9 МА? 2012

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владимир 2012

005020714

Работа выполнена на кафедре ботаники естественно-географического факультета Курского Государственного Университета

Научный руководитель

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Проценко Елена Петровна

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, Курская государственная сельскохозяйственная академия,

профессор Глебова Илона Вячеславовна,

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая

Григорьевича Столетовых, профессор Зинченко Сергей Иванович

Ведущая организация: Курский НИИ агропромышленного производства

Защита состоится «20» апреля 2012 года в 13 часов на заседании диссертационного совета ДМ. 212.025.07 во Владимирском государственном университете имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, корпус 1, аудитория 335).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87.

Автореферат разослан 2012 года

Ученый секретарь // Н.В.Мищенко

диссертационного совета, кандидат ^/(/Ь^) биологических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность. В научной литературе описаны значительные эффекты от применения очень слабых концентраций хелатов микроэлементов (Цой, 2007; Митрохина, 2008), эффект от которых сопоставим с действием макроудобрений на продуктивность культур. В настоящее время при выращивании пивоваренного ячменя по интенсивным технологиям на практике начали применяться некорневые подкормки удобрениями с микроэлементами, что связано с появлением на рынке агрохимикатов широко доступных удобрений в растворимых формах. По имеющимся в научной литературе данным такие подкормки могут быть высокоэффективными: при малых дозах применения (1-3 кг/га в физической массе) они оказывают достоверное положительное действие, вызывая повышение урожайности сельскохозяйственных культур, в частности озимой пшеницы и сахарной свеклы (Гуреев и др., 2005; Митрохина, Проценко, 2009). Однако, экологические аспекты применения металлов изучены не в полной мере. В ряде случаев применение металлов в качестве удобрений вообще бывает не обоснованным. Так, исследования последних лет показали, что в некоторых регионах РФ наблюдалось превышение ПДК в почвах и сельскохозяйственных культурах таких элементов как медь, цинк, молибден и др. (Прохорова, Матвеев, 2006), превышение ПДК ТМ в зерне озимой пшеницы (Бриндукова, 2010). Изменение

биоморфологических показателей растений ячменя под действием тех или других микроэлементов при применении их в малых дозах в настоящее время практически не изучено. Под действием синергетических и антагонистических свойств отдельных элементов (Глебова, 2010) обработка хелатами металлов может изменять показатели фитоэкстракции ячменя по отношению к некоторым металлам, в том числе, ксенобиотикам. Поэтому вопрос изучения экологической целесообразности применения того или иного элемента для увеличения продуктивности культур является в настоящее время весьма важным. Одним из способов изучения необходимости и возможности применения микроэлементов является оценка потребности в них растений по фотохимической активности хлоропластов.

Научная новизна. Впервые в ЦЧЗ изучено воздействие отдельных металлов в хелатированных формах и их сочетаний на продуктивность и биоморфологические показатели ячменя интродуцированного сорта «Скарлет», показатели его качества и фитоэкстракцию по отношению к тяжелым металлам.

Целью работы является изучение влияния некорневого применения некоторых химических элементов, в том числе хелатов металлов, на биоморфологические показатели ячменя, его продуктивность и качество зерна, а также особенности выноса биомассой ячменем некоторых ксенобиотиков.

Для реализации цели были поставлены следующие основные задачи:

• Изучите действие хелатов металлов на рост растений ячменя, длину и количество междоузлий растений, длину, ширину, озерненность колота.

• Выявить действие хелатов металлов на особенности роста листовой пластины ячменя сорта «Скарлет» и коэффициент продуктивности фотосинтеза.

• Изучить, изменение показателей урожайности и качества зерна ячменя:: крупности, выравненное™, энергии и способности прорастания, а также показателей биомассы в зависимости от действия хелатов металлов: железа, марганца, цинка, меди на серых лесных и черноземных почвах.

• Изучить действие обработок хелатами металлов на фитоэкстракцию культурой ячменя тяжелых металлов.

• Изучить потребность растений ячменя в элементах питания методом экспресс-диа гн осгики с помощью полевой переносной лаборатории «Аквадонис» на основе фотохимической активности хлоропластов.

• Установить влияние экологических факторов на фотохимическую активность глоропластов ячменя на черноземной и серой лесной почве.

Практическая значимость работы заключается в том, что совершенствование приемов некорневой обработки ячменя сорта «Скарлет» с учетом его биологических особенностей и внедрение методов экспресс-диагностики могут обеспечить получение высоких и гарантированных урожаев пивоваренного ячменя в Курской области.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Проценко за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследований. Особую благодарность автор выражает заведующей кафедрой ботаники Овсянниковой Елене Николаевне за ценные научные консультации, а также Сидорову Владимиру Ивановичу - директору СПК «Русь» - за предоставленную возможность для реализации практической части работы. Автор также благодарен всем сотрудникам кафедры ботаники КГУ, оказавшим помощь в работе.

На защиту выносятся следующие положения:

• Влияние некорневых обработок ячменя хелатами металлов на

биоморфологические, физиологические показатели растений,

продуктиЕмость зависит от типа почвы, ее свойств и содержания в ней

эссенциальных элементов.

• Потребность растений ячменя в различных элементах питания может определяться по фотохимической активности хлоропластов с учетом действия экологических факторов на процесс фотосинтеза.

• Некорневая обработка хелатами металлов может изменять ремедиационную способность культуры ячменя, причем неоднозначно для разных металлов.

Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований кафедры ботаники Курского государственного университета, ее результаты включены в научные отчеты кафедры. Результаты исследования были доложены ею на научных конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007); на научно-практических конференциях Курского отделения Межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева» (Курск, 2007,2008); на международной научно-технической конференции в Курском государственном техническом университете «Медико-экологические информационные технологии-2007».; на Международной научной конференции Российской академии сельскохозяйственных наук «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции» (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 146 стргиицах компьютерного текста, включает 33 таблицы и 20 рисунков. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 113 наименований, в том числе 15 наименований зарубежных авторов.

2. Содержание и основные результаты работы

Глава 1. Изменения биологических показателей пивоваренного ячменя под действием химических элементов (обзор литературы)

В первой главе диссертации на основании анализа литературных источников дается обоснование выбранного направления работы. Приводятся материалы по потребности растений ячменя в макро- и микроэлементах, их функциях и физиологической роли. Подчеркивается значимость изучаемых микроэлементов. Показано влияние микроэлементов на биологию ячменя, описаны биологическая характеристика ячменя, его признаки, требования, предъявляемые к пивоваренному ячменю, предшественники, фазы развития культуры и изменение потребности в элементах питания в период вегетации ячменя данного сорта, показана реакция растений на дефицит отдельных элементов питания в почвах.

5

Глава 2. Объекты, методы и условия проведения исследований.

Схема и методика проведения опытов

Основные исследования проводились в СПК «Русь» Советского района Курской области и на базе Агробиостанции Курского государственного университета. Культура интродуцированного ячменя сорта «Скарлетг» возделызапась на типичных черноземах и серых лесных почвах. Растения обрабатывались слабыми растворами микроэлементов (хелатов металлов) на стадии кущения ячменя. Для сравнения эффективности действия металлои проводилась обработка комплексным минеральным удобрением «Акварин-4», молибдатом аммония и борной кислотой. Исследования проводились із нескольких направлениях: исследовались био морфологические показатели ячменя: высота растения, длина междоузлий, их количество, длина, ширина и озерненность колоса, масса растений в снопах, и масса зерна после обмолота. Изучалось влияние микроэлементной обработки на содержание хлорофилла в листьях растений ячменя, на качество зерна растений ячменя, а именно на такие показатели как способность и энергия прорастания растений ячменя, масса 1000 зерен, натура, крупность и выравненность. Проводились исследования по изучению микроэлементного состава растений как количественно (на атомно-абссрбционном спектрофотометре), так и на качественном уровне экспресс-методом с помощью переносной полевой лаборатории «Аквадонис».

Для выполнения поставленных задач были заложены следующие полевые опыты.

Опыт 1. Влияние некорневой обработки микроэлементами на фотосинтетическую активность, биоморфологические показатели и качество зерна ячменя сорта «Скарлетг».

Опыт закладывался в 2007-2009 пг на базе СПК «Русь» Советского района Курской области. Способ закладки - мелкоделяночный, площадь делянки 20 м2. Почвы - чернозем типичный. Посевы ячменя обрабатьтапись хелатами микроэлементов некорневым способом в фазы кущения и трубкования. Опыт включал 8 вариантов и проводился в трехкратной поБторности по схеме. Содержание микроэлементов представлено в схеме в действующем веществе элемента на гектар (в скобках - в процентах водного раствора действующего вещества).

1. Контроль -ИзоРзоКзо под основную обработку. (Фон)

2. Фон+йциОЗ'Ю"4*)

3. Фон +• Реї 62 (5,1" 10"4%)

4. Фон -- Мп, »(З,»' 10-"%)

5.Фон-Сио3{1-

6. Фон- В(1,6 (2-104%)

7. Фон - Мо0,:.2<4-10"5%)

8.Фон + Акварин-4- 3,0кг/га(1%раствор)

Количество отдельных микроэлементов при некорневом применении соответствовало их концентрациям при внесении 3 кг/га Акварина-4 некорневым способом, растворенного в 300 л раствора, то есть 1% раствору Акварина-4. Содержание элементов питания в удобрениях Акварин-4 в %:

Макроэлементы: Ы-Ы03 - 4,5 %, - 1,5 %, всех форм N - 6 %,

Р205 - 12,0 %, К20 - 33,0 %, М§0 - 3%, Б - 7,0 %;

Микроэлементы: Ре (ДТПА) - 0,054 %, Ъа. (ЭДТА) - 0,014 %, Си (ЭДТА) - 0,01 %, Мп (ЭДТА) - 0,042 %, Мо - 0,004 %, В - 0,02 %.

Опыт 2. Изучение влияния микроэлементов на биоморфологические и некоторые биологические показатели растений ячменя сорта «Скарлет».

Опыт закладывался в 2008 - 2009 годах на Агробиостанции Курского государственного университета г. Курска на серых лесных почвах. Способ закладки - мелкоделяночный, площадь делянки 4 м2. Опыт включал в себя 11 вариантов, проводился в трехкратной повторности. В условиях полевого опыта изучалось влияние различных микроэлементов и их доз - основных (как в опыте 1) и при десятикратном увеличении дозы микроэлементов на биоморфологические показатели растений ячменя. Применялась функциональная диагностика с помощью прибора «Аквадонис» в период вегетации растений.

Схема и основные дозы внесения микроэлементов. Основные: При десятикратном увеличении:

1. Контроль- ЫзоРзоКзо под 1. Контроль - ЫзоРзоКзоПОД

основную обработку. (Фон) основную обработку. (Фон)

Опыт 3. Изучение качества зерна ячменя сорта «Скарлет» в зависимости от некорневого применения «Акварина-4».

Полевой опыт закладывался в 2008-2009 годах на Агробиостанции Курского государственного университета (Курский район) на серых лесных почвах. Опыт включал в себя 2 варианта: обработка Акварином и контроль (растения не прошедшие обработку). Было выделено два участка, на одном из которых в фазу весеннего кущения была проведена некорневая обработка акварином в дозе 1,5 кг/га. Второй участок акварином не обрабатывался. Учёт урожая проводился в 6-ти кратной повторности методом отбора снопов с площади 1 м2.

Агротехника опытов - общепринятая в зоне и области. При проведении полевых и лабораторных исследований использовались общепринятые методы, методики.

2. (Фон) + В о,б

3. (Фон) + Ъ\ о,4

4. (ФОН) + Ре 1>62

5. (Фон) + Мп [д6

6. (Фон) + Сио,з

2. (Фон) + В 6,о

3. (Фон) + 7л 40

4. (Фон) + Ре ,6,2

5. (Фон) + Мп 12,б

6. (Фон) + Си з о

Дня характеристики качества зерна ячменя применяли методы, предусмотренные ГОСТом - (Зерно. Методы анализа, 2001). Определялись следующие показатели качества зерна: масса 1000 зерен (ГОСТ 10842-89); натура зерна (ГОСГ 10840-64); микроэлементы в зерне (ГОСТ 30178-96), крупность, выраинениость, энергия и способность прорастания.

Для агрохимической характеристики почвы из пахотного слоя отбирали средний образец почвы. В почвенных образцах определяли: гумус - по Тюрину (ГОСГ 26213-91); азот щелочногидролизуемый - методом мокрого озоления по Корнфилду; рН - в 1,0 н КС1 вытяжке (ГОСТ 26483-85); гидролитическая кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212-91); сумма поглощенных оснований - по Калпену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); фосфор н калий подвижный - по Чирикову (ГОСТ 26204-91); степень подвижности фосфора - по методу Скофилда; (подвижная медь (ГОСТ Р 50683-94); подвижный марганец (ГОСТ Р 50682-94); подвижный цинк (ГОСТ Р 50636-94).

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась на ПЭВМ с применением стандартных программ.

Погодмо - клима тические условия района исследований

Погодные условия в период проведения исследований были в целом типичны дня территории юго-западной части Центрально-Черноземного региона, а методика проведения опытов позволяет интерполировать полученные данные на всю территорию юго-западной части Центрального Черноземья. Из четырех лет наблюдений периоды вегетации яровых зерновых культур (апрель-июль) 2006 и 2007 годов характеризовались как умеренно засушливые, 2008 год - влагообеспеченным, а полевой сезон 2009 года — оптимальным.

Характеристика почв в районе исследований.

Исследования проводились на полях опытного хозяйства в СПК «Русь» Советского района Курской области, расположенном в 120 км на юго-восток от г. Курска на черноземе типичном. Опытный участок с серыми лесными почвами находится в Курском р-не, в 3 км восточнее г. Курска. Изучались свойства пахотных горизонтов чернозема типичного среднесуглинистого и серой лесной среднесуглинистой почвы, агрохимические свойства которых приведены в таблицах 1 и 2. Образцы отбирались ранней весной перед посевом ячменя. Как следует из таблиц, пахотный слой чернозема по сравнению с серой лесной почвой имеет более высокую обеспеченность основными макроэлементами (азотом щелочногидролизуемым по Корнфилду, подвижными фосфором и калием по Чирикову), имеют актуальную кислотность, близкую к нейтральной и невысокие значения гидролитической кислотности по сравнению с серыми лесннлми почвами, для которых высокая кислотность может являться ограничивающим фактором (табл. 1).

Объекты (образцы почв, гор. А пах., 0-20 см) рНка Нг Сумма обм. Осн. Гумус, % N щг. Р205 К20

мг-экв на 100 г почвы мг/кг почвы

Чернозем типичный (Советский р-н) 6,4 1,15 32,1 6,1 180 109 87

Серая лесная почва (Курский р-н) 4,1 5,92 7,9 2,7 90 70 65

Почвенный покров пашни СПК «Русь» представлен в основном типичными черноземами с тяжелосуглинистым механическим составом. Мощность гумусового горизонта составляет в среднем 65-75 см. Содержание гумуса - 6,1 %. Пашня по содержанию элементов питания и степени кислотности распределяется следующим образом: по содержанию подвижных форм фосфора: высокообеспеченных почв - 1 % от площади. По содержанию обменного калия высокообеспеченных почв-25 %. По степени кислотности почвы, близкие к нейтральным, составляют 35,4 %. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почве пашни составляет 109 мг, обменного калия - 87 мг на 1 кг почвы.

Обеспеченность микроэлементами изучаемых типов почв также отличается: в черноземе наблюдалось высокое содержание подвижных форм марганца, бора, молибдена, среднее содержание меди и низкое содержание цинка, в то время как серые лесные почвы слабо обеспечены всеми изучаемыми подвижными микроэлементами, содержание которых представлено в таблице 2.

Таблица 2. Содержание подвижных форм микроэлементов в пахотном слое изучаемых почв, мг/кг_

Объекты (образцы почв, гор. А пах., 0-20 см) Мп Си Ъп Мо В

ААБ 4,8 оксалатный буфер водорастворимый

мг/кг почвы

Чернозем типичный 31,2 0,24 1,53 0,45 1,60

Серая лесная почва 7,3 0,05 0,44 0,19 0,54

Содержание валовых форм основных микроэлементов не превышает предельно допустимых концентраций (таблица 3), находясь на уровне средних для зоны содержаний (Протасова, Щербаков, 2000).

9

Таблица 3. Содержание валовых форм микроэлементов в пахотном слое изучаемых почв, мг/кг _ ____

Объесты (образцы почв) Мп Си 1п Со Мо В

Чернозем тип ичный 501 13 33 10 235 238

Серая леснгія почва 338 8 31 8 216 210

пдк 1500 33 55 11* 2* -

*) фоновые значения по Н.А. Протасовой и М.Т. Копаевой (1995)

Свойства почв опытных полей, на которых проводились наши исследования, представлены в таблице 4. Как следует из таблицы, свойства почв данных полей близки к средним по хозяйству и близки между собой.

Таблица 4. Агрохимическая характеристика почв опытного поля

(пахотный слой) СГІК «Русь»

Год Площадь, га Тип почвы Гранулометрический состав Гумус, % рН водн. мг/кг

р2о5 К20

2007 145 типичный чернозем тяжел осуг-линистый 6,4 6,8 118 97

2008 120 типичный чернозем тяжелосуглинистый 5,8 6,6 105 84

2009 96 типичный чернозем тяжелосуглинистый 6,5 6,5 120 100

Глава 3. Влияние обработок микроэлементами на биоморфологические показатели растений ячменя

Изучение влияния некорневых обработок микроэлементами проводилось на двух типах почв: черноземах типичных в СПК «Русь Советского района Курской области (опыт 1) и серых лесных на Агробиостанции (опыт 2).

Эффективность применения некорневых обработок зависела от типа почеі и температурного режима года. Анализируя полученные данные в опытах с некорневым применением микроэлементов на чернозёмах типичных можно отметить следующее: наиболее отзывчивы растения ячменя были к применению хелатов железа - высота растений увеличилась на 12,5 см., длина колоса на 1,7 см, количество зёрен в колосе - на 6 штук

(рис. 1). Для Центрального Черноземья характерен дефицит усвояемых форм железа, особенно в засушливые периоды, когда весь, практически, фонд железа находится в окисленной форме.

Обработка борной кислотой также положительно повлияла на биоморфологические показатели, однако ее действие лучше проявилось в благоприятные погодные условия 2008 года. Длина колоса увеличилась на 0,9 см, озерненность - на 2 шт., средняя высота растения - на 6,8 см. В этом же году достоверным было увеличение высоты растений на варианте с обработкой хелатом цинка.

Изменение озерненности колоса 2007-2008гг, шт.

Рисунок 1. Изменение озерненности колоса на черноземах, 2007-2008гг.

Изучение влияния некорневых подкормок микроэлементами на биоморфологические показатели на серых лесных почвах показало, что наибольшее действие оказала обработка борной кислотой и хелатом железа - высота растений увеличилась на 10,5- 11,4 см, длина колоса и его озерненность достоверно не отличалась от контрольных вариантов.

Изменение средней высоты растений ячменя на серых лесных почвах, 2008-2009гг.

□ бор

Ш марганец И медь

□ железо

■ цинк

О контоль Средняя высота растений, см

Рисунок 2. Изменение средней высоты растений ячменя на серых лесных почвах 2008 - 2009гг

Глава 4. Влияние некорневой обработки микроэлементами на фотосинтетическую активность растений ячменя.

Об уровне фотосинтетической деятельности растений ячменя можно судить по площади листовой поверхности, величине фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза.

Анализируя данные динамики накопления сухого вещества растениями ячменя, следует отметить следующую закономерность: чем большую листовую поверхность формируют растения, тем больше они накапливают сухой массы, так как фотосинтетический аппарат работает на создание сухого вещества (таблица 5).

Таблица 5. Динамика накопления сухого вещества растениями ячменя на черноземах типичных, среднее за 2007-2009 гг._

Вариант Сухая масса 25 растений, г

Кущение Выход в трубку Колошение

Контроль 4,5 7,5 10,6

Медь 6,2 12,4 16,0

Марганец 3,8 6,3 9,5

Бор 4,2 5,4 12

Цинк 4,5 8,2 10,2

Железо 5,0 10,3 18,7

Как видно из таблицы 5, обработка солями меди и железа особенно заметно увеличила сухую массу по сравнению с необработанными растениями контрольного варианта, в то время как некорневая обработка марганцем и цинком не показала существенного увеличения накопления сухой массы вещества. В фазе кущение-выход в трубку коэффициент корреляции сухой массы растений и чистой продуктивности фотосинтеза составляет 0,66, в фазе выход в трубку-колошение связь менее тесная (Л = 032).

Важным показателем также является «чистая продуктивность фотосинтеза» (Бегишев, 1953). Данный показатель определялся дважды за вегетационный период: в межфазный период кущение - выход в трубку и выход в трубку - колошение (таблица 6).

Таблица 6. Влияние некорневой обработки микроэлементами на чистую продуктивность фотосинтеза ячменя, 2008 - 2009 гг.__

Вариант Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2 * сутки

Кущение - выход в трубку Выход в трубку -колошение среднее

1 2 3 4

Контроль 8,45 5,72 7,08

Медь 8,84 5,92 7,38

Марганец 8,49 5,83 7,16

1 2 3 4

Бор 8,57 5,98 7,28

Цинк 8,82 5,86 7,34

Железо 8,92 6,05 7,48

НСР05 0,23 0,18 0,31

В среднем за годы исследований более высокий показатель «чистая продуктивность фотосинтеза» в период кущение - выход в трубку отмечен на вариантах опыта, прошедших некорневую обработку хелатами железа (8,92 г/м 2*сутки), меди (8,84 г/м 2*сутки) и цинка (8,82 г/м 2*сутки) по сравнению с растениями, не прошедшими обработку (контроль 8,45 г/м 2*сутки). Таким образом, обработка растворами железа, цинка и меди достоверно влияет на чистую продуктивность фотосинтеза.

Как известно, более полную характеристику деятельности ассимиляционной поверхности листьев дает фотосинтетический потенциал посевов. Расчеты величины фотосинтетического потенциала посевов ячменя показали, что обработка микроэлементами способствовала его увеличению, а, следовательно, увеличивала продолжительность периода работы ассимиляционного аппарата (таблица 7.), причем наиболее заметно увеличили площадь листовой поверхности растения, прошедшие некорневую обработку хелатом железа.

Таблица 7. Изменение фотосинтетического потенциала посевов ячменя, в зависимости от некорневого применения микроэлементов.__

Вариант Фотосинтетический потенциал посевов ячменя, тыс. м2/дн.

Кущение -выход в трубку Выход в трубку -колошение Колошение -молочно-восковая спелость Кущение -молочно-восковая спелость

Контроль 128,1 483,1 490,6 929,3

Медь 200,6 756,2 768,0 1455,3

Марганец 179,3 676,1 686,6 1300,9

Бор 195,6 737,5 748,8 1419,1

Цинк 144,4 544,6 553,0 1047,6

Железо 216,4 816,0 828,6 1570,3

НСР05 82,6 221,3 159,9 205,6

Глава 5. Влияние некорневой обработки растений ячменя микроэлементами на урожайность, показатели его качества и фитоэкстракцию тяжелых металлов

За годы наших исследований наблюдалось формирование разного по величине урожая зерна ячменя (таблица 8). Надо отметить, что реакция этой культуры на обработку микроэлементами по годам была различной,

13

зависела от типа почвы, но основные закономерности при этом оставались неизменными и прослеживались во все годы исследований. Средняя урожайность культуры растений, не прошедших некорневую обработку микроэлементами, с 2007 г по 2009 г колебалась от 2,7 до 3,4 т/га, в среднем составляя 3,0 т/га. При некорневой обработке хелатами металлов урожайность была достоверно выше, прослеживалось также положительное воздействие водорастворимого удобрения «Акварин», установлена достоверная связь между биоморфологическими показателями и урожайностью культуры. Наиболее заметные отличия в показателях урожайности наблюдались для растений ячменя, прошедших обработку хелатами цинка и меди (таблица 8).

Таблица 8. Изменение урожайности зерна ячменя на черноземах типичных в СПК «Русь», т/га за 2007-2009 гг. под влиянием микроэлементов при некорневом их применении.

Вариант 2007 2008 2009 Среднее

Контроль 2,8 3,4 2,7 3,0

В(НзВОз) 3,1 3,6 3,1 3,3

Мо (соль) 3,0 4,0 3,4 3,5

Мп (хелат) 3,0 3,1 2,9 3,0

Акварин 3,0 3,7 3,8 3,5

Fei 1% (ДТПА) 3,7 4,5 3,9 4,0

Fel3% (ЭДТА) 3,5 4,3 3,9 3,9

Си 4,1 4,5 3,8 4,1

Zn 4,2 4,6 4,2 4,3

НСР05 0,2 0,5 0,3 0,3

Так, в 2007 г разница по урожайности между обработанными и необработанными растениями составила 1,2 - 1,4 т/га, а в 2009 г - 1,5 т/га при обработке солями цинка и 1,1 т/га для растений, прошедших обработку хелатом меди. В данном случае прослеживалась тесная корреляционная связь между фотосинтетической активностью и урожайностью культуры (11=0,76). При обработке хелатами железа, меди и цинка средняя за 3 года прибавка урожая ячменя колебалась в пределах 1,1-1,2 т/га. При обработке солями марганца, независимо от года, метеорологических и климатических условий, показатели урожайности ячменя практически не отличались от контроля. Необходимо отметить, что растения ячменя, прошедшие обработку хелатами меди и цинка (таблица 9) значительно увеличивали энергию прорастания (на 15-20% по сравнению с контрольным вариантом), что сопровождалось достоверным снижением высоты растений и увеличением урожая зерна.

Таблица 9. Изменение средней энергии прорастания, % в СПК «Русь» за 2007-2009 гг при некорневой обработке микроэлементами.__

Вариант 2007 2008 2009 Среднее

Контроль 66 69 70 68

В 66 81 74 74

Мп 74 90 75 80

Ре13% (ЭДТА) 68 73 70 70

Си 86 90 89 88

гп 85 73 89 82

НСР05 11 10 13 П

При некорневом применении микроэлементов урожайность на серых лесных почвах была значительно ниже, чем на черноземах типичных (таблица 10).

Таблица 10. Изменение урожайности зерна ячменя на серых лесных почвах, т/га за 2008-2009 гг. под влиянием некорневых обработок микроэлементами.

Вариант 2008 2009 Среднее ;

Контроль 3,0 3,1 3,0 1

В(НзВОз) 2,9 3,1 3,0

Мо (соль) 2,7 3,5 3,1

Мп (ЭДТА) 3,0 3,2 3,1

Ре11% (ДТПА) 3,5 3,5 3,5

Ре 13% (ЭДТА) 3,3 3,4 3,3

Си(ЭДТА) 3,2 3,4 3,3

гп(эдтА) 3,3 3,3 3,3

НСР05 0,3 0,3 0,3

Общая тенденция влияния микроэлементов на продуктивность культуры ячменя на серых лесных почвах прослеживается гораздо слабей, чем на черноземах, урожайность на обработанных микроэлементами вариантах достоверно не отличалась от контроля, за исключением хелата железа.

Влияние некорневого применения микроэлементов на содержание тяжелых металлов в биомассе ячменя

Применение различных форм микроэлементов в виде некорневого внесения может оказывать влияние на поступление элемента в растительную продукцию (Проценко, 2007), причем не только того элемента, раствором которого производилась обработка.

В условиях полевого опыта (опыт 1) были определены содержания микроэлементов и тяжелых металлов (ксенобиотиков) в биомассе ячменя в фазе полной спелости при некорневом опрыскивании, и рассчитана фитоэкстракция элементов сухой надземной биомассой ячменя (табл.11). Как следует из таблицы, содержание элементов в целом было невысоким. Однако, содержание марганца в растениях даже на контрольных вариантах значительно превышало ПДК для растительных кормов, что связано с высоким содержанием марганца в почвах, высокое среднее накопление марганца, отмечалось также в условиях Самарской области, где в надземной биомассе ячменя накапливалось от 5 до 80 мг/кг марганца (Прохорова, Матвеев, 2006). Вероятно, именно с высоким накоплением связана низкая отзывчивость ячменя на обработку растений хелатом марганца.

Таблица 11. Фитоэкстракция микроэлементов и тяжелых металлов биомассой ячменя в фазе полной спелости при некорневом опрыскивании 3% растворами (Советский р-н, СПК «Русь», 2007-2009, среднее за 3 года)

Микроэлемент (некорн, опрыскивание) Фитоэкстракция элементов сухой надземной биомассой ячменя, мг/кг

Си Ъп Мп № РЬ* Сг

Контроль 7,3 32,5 8,4 1,1 234 1,6

Медь 6,5 24,1 8,9 1,5 227 1,5

Цинк 4,5 36,2 9,8 1,6 189 1,7

Марганец 6,3 26,4 11,5 1,2 178 1,7

ЖеЛ'ЕЗО 5,2 29,5 8,0 1,2 213 2,0

Акварин-4 5,2 26,5 8,0 1,5 345 2,0

ПДК для растительных кормов 30,0 50,0 0,1 3,0 5000

*)- содержание и ПДК для РЬ в мкг/кг сухой массы

Для уточнения особенностей поглощения тяжелых металлов растениями ячменя был проведен вегетационный мелкоделяночный опыт путем расщепления полевого опыта 1: на вариантах данного опыта вне учетных площадей были заложены площадки, площадью 2 м2 в 3-х кратной повторности, концентрации растворов элементов были увеличены до 3%, некорневая обработка также производилась в фазе кущения. Через 2 недели после обработки отдельно отбиралась и анализировалась корневая и надземная биомасса растений, в которой определялось содержание тяжелых металлов.

Согласно исследованиям последних лет установлено, что использование некоторых препаратов существенно изменяет устойчивость растений к загрязнителям, способствуя активизации ферментов,

например, гуминовые препараты позволили удвоить накопление свинца в корнях кукурузы и райграса, препятствуя транспорту свинца в надземную часть растений.

Как следует из данных таблицы 12, некорневая обработка хелатами металлов может как снижать, так и повышать ремедиационную способность корней ячменя в отношении различных металлов: при обработке хелатом цинка и акварином-4 содержание свинца в корнях ячменя увеличивается в 3-4-раза по сравнению с контрольным, а содержание железа при обработке хелатом железа и акварином-4 снижается в 1,5-2 раза по сравнению с контролем, что, вероятно, связано с отсутствием способности железа к реутилизации. При обработке хелатами железа и меди наблюдалось увеличение содержания данных металлов в надземной биомассе (того металла, которым обработали), при этом в корнях ячменя содержание элементов оставалось на уровне контроля или ниже. В данном случае опасность применения некорневых подкормок металлами заключается в том, что металл попадает на зеленый лист и может накапливаться в товарной части продукции, особенно в том случае, если почвы содержат его в избыточном количестве. На содержание свинца в корнях ячменя обработка хелатами железа и меди также не оказала существенного влияния. Необходимо отметить, что при обработке комплексным микроудобрением Акварин-4 увеличивается содержание меди в корнях растений ячменя, при том, что на контроле соотношение в надземной биомассе и корнях близко 1:1, в то время как содержание цинка в корнях, наоборот, снижается по сравнению с контрольным.

Таблица 12. Влияние некорневого опрыскивания микроэлементами на накопление тяжелых металлов в зеленой массе и корнях ячменя в условиях вегетационного эксперимента, мг/кг сухой массы____

Вариант Часть растения Свинец * Железо Медь Цинк

Контроль Корень 462 2916 70 113

Надземная часть 222 172 82 90

Акварин-4 Корень 1701 1561 237 31

Надземная часть 232 39 30 60

Хелат железа Корень 505 1400 60 100

Надземная часть 234 1204 62 84

Хелат меди Корень 245 2550 83 126

Надземная часть 148 120 102 98

Хелат цинка Корень 1808 1200 78 240

Надземная часть 248 45 75 125

*)- содержание РЬ в мкг/кг сухой массы

Глава 6. Функциональная диагностика.

Определение потребности растений в элементах питания с помощью анализа почв и растений.

Функциональная диагностика в настоящее время позволяет достаточно оперативно оценить взаимодействие всех элементов и дать рекомендации по изменению технологии выращивания растений. Некорневую обработку растений можно рассматривать как приём, повышающий при определённых условиях эффективность удобрений, внесённых в почву, и эффективность использования почвенного плодородия. При этом важным звеном цепи, связывающим некорневое и корневое питание, является фотосинтез.

Взаимосвязь между некорневым питанием и фотосинтезом может оказать влияние на растение двумя путями. С одной стороны, некорневые подкормки, повышая интенсивность фотосинтеза, могут обеспечивать интенсивный приток б корни энергетического материала. Это приводит к усилению дыхания, более быстрому росту корней, увеличению их попющающш поверхности, что в свою очередь способствует усилению поглощения минеральных веществ. Широкое внедрение в практику некорневых подкормок диюует необходимость сделать их более экологичными и рациональными, что позволяет использование метода экспресс-диагностики.

Методы определения потребности растений в элементах питания на основе функциональной экспресс-диагностики разработаны А. С. Плешкоиым и Б.А. Ягодиным (АС (II) 952168 А. С. Плешков, Ягодин Б. А., 23.08.1932 бюллетень № 31).

С помощью метода функциональной экспресс-диагностики нами определялась потребность растений ячменя в 14 элементах питания.

Целью данного исследования явилось изучение возможности широкого применения метода функциональной диагностики на практике, а именно использование метода для рационального применения некорневых обработок сельскохозяйственных культур по вегетации в полевых условиях. Во время вегетации культур в полевых условиях складываются самые различные условия увлажненности почв, освещенности посевов и наблюдаются отличия в обеспеченности почв элементами питания. Поэтому была поставлена задача - изучить влияние экологических обработок различными микроэлементами на показатели изменения фотохимической активности, измеряемой с помощью прибора «Аквадонис», растений ячменя в условиях различного увлажнения, освещенности на различных почвах (чернозем и: серая лесная почва). Использовались образцы пахотных горизонтов чернозема типичного среднесуглинистого и серой лесной среднесуглинистой почвы.

При огггамальном сочетании экологических факторов растения ячменя в лабораторном опыте на образцах серой лесной почвы проявляли потребность как в макроэлементах (азот, фосфор, калий), так и в

микроэлементах, а на черноземе только в микроэлементах - меди, цинке, йоде.

В течение полевых сезонов 2008-2009 гг на базе производственного опыта НИИ АПП применялся метод функциональной диагностики. Обработки производились однократно и двукратно. Так, однократная обработка солями бора и цинка дала незначительную прибавку урожая. При однократной обработке хелатом цинка урожай увеличился на 0,34 т/га, а при двукратной урожай увеличился на 1,53 т/га. При однократной обработке борной кислотой урожай увеличился незначительно - на 0,42 т/га, а при двукратной - на 1,53 т/га.

В начале вегетации ячменя до обработок микроэлементами были проведены исследования фотохимической активности хлоропластов ячменя на данном поле. Была выявлена высокая потребность растений в таких элементах как медь, молибден, бор, цинк и железо. Затем растения были опрысканы микроэлементами, и через неделю фотохимические исследования были повторены. Испытания показали, что после 1 обработки в фазе кущения дефицит железа, молибдена, меди для растений ячменя был снят, как следовало из показаний прибора «Аквадонис». Вторая обработка в фазу трубкования была проведена во всех вариантах, однако прибавки урожайности существенны были только для тех элементов, которые показали и второй раз недостаток для растений ячменя - цинк и бор, что подтверждается прибавками урожая после второй обработки.

Таким образом, методом экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов растений можно прогнозировать действие некорневого опрыскивания химическими элементами, что позволяет рационализировать применение микроудобрений с экологических позиций: метод дает возможность не использовать микроэлементы в том случае, если это нецелесообразно, в частности использование метода показало нецелесообразность применения марганца, что подтвердилось данными биологической продуктивности ячменя. Особенно это важно при работе на полях с различными локальными загрязнениями, когда применение микроэлемента не только нецелесообразно экономически, но и недопустимо в экологическом отношении.

Выводы

1. Эффективность действия некорневых обработок малыми дозами хелатов металлов на биоморфологические показатели ячменя зависела от типа почв и содержания в них макро- и микроэлементов. На черноземах типичных - наиболее отзывчивы растения ячменя были к применению хелатов железа - высота растений увеличилась на 12,5 см, длина колоса на 1,7 см, количество зёрен в колосе - на 6 штук, что связано с дефицитом усвояемых форм железа. Применение малых доз хелатов микроэлементов на

серых лесных почвах достоверно не повлияло на биоморфологические показатели растений ячменя.

2. Обработка хелатами железа и меди достоверно увеличила сухую массу 25 растений ячменя на черноземных почвах: к фазе колошения она достигла соответственно 18,7 и 16,0 г при массе на контрольном варианте -10,6 г.

3. Фотосинтетический потенциал посевов ячменя на черноземных почвах, начиная от фазы кущения до молочно-восковой спелости наибольших значений достиг на вариантах, обработанных хелатом железа-1570,3 тыс. м2/дн, хелатом меди - 1455,3 тыс. м2/дн, а также борной кислотой - 1419,3 тыс. м2/дн, при потенциале на контрольном варианте -929,3 тыс. м"/дн.

4. Чистая: продуютвность фотосинтеза ячменя на черноземах типичных в период кущение - выход в трубку на вариантах опыта, прошедших некорневую обработку хелатом железа составила 8,92 г/м 2*сутки, хелатом меда - 8,84 г/м 2*сутки и хелатом цинка - 8,82 г/м 2 * сутки по сравнению с растениями, не прошедшими обработку (контроль-8,45 г/м 2*сутки). В фазе кущение-выход в трубку коэффициент корреляции сухой массы растений и чистой продуктивности! фотосинтеза был наиболее высоким и составил 0,66.

5. По влиянию на. продуктивность на чернозёмах типичных наиболее отзывчивы растения ячменя были к применению хелатов таких металлов как: железо, медь и цинк, продуктивность культуры при этом увеличилась на 1,1-1,2 т/га по сравнению с контролем, и неотзывчивы на применение хелата марганца.

6. Исследования методом экспресс-диагностики по фотохимической активности хлороппасшв выявили, что

при оптимальном сочетании экологических факторов растения ячменя на серой лесной почве проявляли потребность как в макроэлементах (азот, фосфор, калий), так и в микроэлементах, а на черноземе типичном только в микроэлементах - меди, цинке, йоде;

- при крайне низком увлажнении почвы (8-9%) растения ячменя проявляли потребность практически во всех изучаемых элементах, то есть применение дан ного метода диагностики в условиях засухи ограничено;

- при низкой освещенности растения ячменя при исследовании с помощью метода экспресс-диагностики показывали потребность во многих элементе«: меди, кобальте, магнии, боре, цинке, марганце, железе, что не сооїветсгвовЕшо действительности, то есть применение данного метода в условиях дефицита освещения нецелесообразно.

7. Установлено, что с помощью метода экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов целесообразно прогнозировать действие микроэлементов: при дефиците микроэлемента, выявленном данным методом, применение его некорневым способом целесообразно, что подтверждается биологическими показателями продуктивности ячменя.

8. Установлено, что некорневая обработка хелатами металлов может как снижать, так и повышать ремедиационную способность корней ячменя: при обработке хелатом цинка и акварином-4 содержание свинца в корнях ячменя увеличивается в 3-4-раза по сравнению с контрольным, а содержание железа при обработке хелатом железа и акварином-4 снижается в 1,5-2 раза.

Предложения производству

Для рационального применения некорневого опрыскивания хелатами металлов рекомендуем применять метод экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов растений, который позволяет прогнозировать действие некорневого опрыскивания химическими элементами, что дает возможность рационализировать применение микроудобрений с экологических позиций: не использовать микроэлементы в том случае, если это нецелесообразно, что особенно важно на загрязненных тяжелыми металлами почвах.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Митрохина O.A., Сапрыкина Т.В., Проценко A.A. Эффективность применения микроудобрений на черноземе типичном под озимую пшеницу // Достижения науки и техники АПК. - 2009.- № 2. - С. 47-49.

2. Сапрыкина Т.В., Проценко Е. П., Караулова JI.H. Влияние агрохимических свойств почвы, влажности и освещенности на потребность ячменя в элементах питания // Проблемы региональной экологии 2009,- №6. - С. 82-88.

3. Сапрыкина Т.В., Дериглазова Г.М., Клеева H.A. Изменение фотохимической активности хлоропластов ячменя под действием экологических факторов.// Агрохимия. 2010. - № 6. - С. 59-64.

Статьи и тезисы в других изданиях:

4. Проценко Е.П., Проценко A.A., Сапрыкина Т.В, Митрохина O.A. Новые подходы к применению комплексных удобрений с микроэлементами // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии. Сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007.- С. 259-262.

5. Сапрыкина Т.В. Проблемы мониторинга микроэлементов в Центральном Черноземье // Медико-экологические информационные

технологии - 2007. Материалы X Международной научно-технической конференции. Курск: изд-во КГТУ, 2007. - С.260-264.

6. Сапрыкина Т.В. Влияние некорневого применения микроэлементов на показатели качества зерна ячменя // Проблемы почвоведения, земледелия и экологии Центрального Черноземья. Материалы научно-практической конференции Курского отделения Межрегиональной общественной орпінизации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева». - г. Курск, 2007. -С.40.

7. Митрохина O.A., Сапрыкина Т.В. Эффективность микроэлементов на посевах озимой пшеницы // Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции Материалы Международной научной конференции. Российская академия сельскохозяйственных наук. Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. И. Прянишникова (ВНИИА). - г. Москва: 2008. - С. 58-60.

8. Сапрыкина Т.В . Влияние некорневой обработки микроэлементами на биоморфологаческие показатели растений ячменя // Агроэкологические проблемы повышения плодородия почв и продуктивности селЕ-скохозяшявенных культур. Материалы научно-практической конференции Курского отделения Межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева». - г. Курск, 2008. -С. 38.

9. Сапрыкина Т.В. Влияние микроэлементов на фотосинтетическую активность растений ячменя // Агроэкологические проблемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Материалы научно-практической конференции Курского отделения Межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева». - г. Курск, май 2008. - С. 41.

Сапрыкина Татьяна Витальевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОЗ ХЕЛАТОВ МЕТАЛЛОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЯЧМЕНЯ И ФИТОЭКСТРАКЦИЮ КСЕНОБИОТИКОВ

Автореферат

Подписано в печать 15.03.2.012 г. Формат 60x90/16. Печать офсетная. Объем 1,4 пл. Заказ 56. Тир але 100 экз.

Отпечатано в ООО «Учитель» г. Курск, ул. Садовая, 31.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сапрыкина, Татьяна Витальевна

Введение

Глава 1. Изменения биологических показателей пивоваренного ячменя под действием химических элементов

1.1. Биологическая характеристика культуры ячменя

1.2. Потребность культуры ячменя в макроэлементах

1.3. Влияние эссенциальных микроэлементов и ксенобиотиков на основные биологические показатели культуры ячменя

1.3.1. Функции эссенциальных микроэлементов в растениях ячменя

1.3.2. Физиологическая роль эссенциальных микроэлементов в растениях ячменя

1.3.3. Накопление микроэлементов (тяжелых металлов) растениями в условиях техногенного загрязнения

Глава 2. Объекты и методы

2.1. Климатические и метеорологические особенности района исследования

2.2. Погодные условия в годы исследований

2.3. Схема и методика проведения опытов

2.4. Характеристика почв в районе исследований

Глава 3. Влияние обработок микроэлементами на биоморфологические показатели растений ячменя

Глава 4. Влияние некорневой обработки микроэлементами на фотосинтетическую активность растений ячменя

Глава 5. Влияние некорневой обработки растений ячменя микроэлементами на урожайность, показатели его качества и фитоэкстракцию тяжелых металлов

Глава 6. Функциональная диагностика

6.1. Определение потребности растений в элементах питания с помощью анализа почв и растений

6.2. Методика определения фотохимической активности хлоропластов

6.3. Результаты лабораторных исследований, проведенные методом экспресс-диагностики

6.4. Использование метода экспресс-диагностики для коррекции микроэлементного состава растений при вегетации

Выводы

Предложения производству

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологические особенности влияния малых доз хелатов металлов на биологические показатели ячменя и фитоэкстракцию ксенобиотиков"

Целью работы является изучение влияния некорневого применения некоторых химических элементов, в том числе хелатов металлов, на биоморфологические показатели ячменя, его продуктивность и качество зерна, а также особенности выноса биомассой ячменем некоторых ксенобиотиков.

Для реализации цели были поставлены следующие основные задачи:

•Изучить действие хелатов металлов на рост растений ячменя, длину и количество междоузлий растений, длину, ширину, озерненность колоса.

•Выявить действие хелатов металлов на особенности роста листовой пластины ячменя сорта «Скарлет» и коэффициент продуктивности фотосинтеза.

•Изучить изменение показателей урожайности и качества зерна ячменя: крупности, выравненное™, энергии и способности прорастания, а также показателей биомассы в зависимости от действия хелатов металлов: железа, марганца, цинка, меди на серых лесных и черноземных почвах.

•Изучить действие обработок хелатами металлов на фитоэкстракцию культурой ячменя тяжелых металлов.

•Изучить потребность растений ячменя в элементах питания методом экспресс-диагностики с помощью полевой переносной лаборатории «Аквадонис» на основе фотохимической активности хлоропластов.

• Установить влияние экологических факторов на фотохимическую активность хлоропластов ячменя на черноземной и серой лесной почве.

На защиту выносятся следующие положения:

•Влияние некорневых обработок ячменя хелатами металлов на биоморфологические, физиологические показатели растений, продуктивность зависит от типа почвы, ее свойств и содержания в ней эссенциальных элементов.

•Потребность растений ячменя в различных элементах питания может определяться по фотохимической активности хлоропластов с учетом действия экологических факторов на процесс фотосинтеза.

•Некорневая обработка хелатами металлов может изменять ремедиационную способность культуры ячменя, причем неоднозначно для разных металлов.

Научная новизна: впервые в ЦЧЗ изучено воздействие отдельных металлов в хелатированных формах и их сочетаний на продуктивность и биоморфологические показатели ячменя интродуцированного сорта «Скарлет», показатели его качества и фитоэкстракцию по отношению к тяжелым металлам.

Практическая значимость работы заключается в том, что совершенствование приемов некорневой обработки ячменя сорта «Скарлет» с учетом его биологических особенностей и внедрение методов экспресс-диагностики могут обеспечить получение высоких и гарантированных урожаев пивоваренного ячменя в Курской области.

Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований кафедры ботаники Курского государственного университета, ее результаты включены в научные отчеты кафедры. Результаты исследования были доложены ею на научных конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007); на научно-практических конференциях Курского отделения Межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева» (Курск, 2007, 2008); на международной научно-технической конференции в Курском государственном техническом университете «Медико-экологические информационные технологии-2007»; на Международной научной конференции Российской академии сельскохозяйственных наук «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции» (Москва, 2008).

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Проценко за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследований. Особую благодарность автор выражает заведующей кафедрой ботаники Овсянниковой Елене Николаевне за ценные научные консультации, а также Сидорову Владимиру Ивановичу - директору СПК «Русь» - за предоставленную возможность для реализации практической части работы. Автор также благодарен всем сотрудникам кафедры ботаники КГУ, оказавшим помощь в работе.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Сапрыкина, Татьяна Витальевна

выводы

1. Эффективность действия некорневых обработок малыми дозами хелатов металлов на биоморфологические показатели ячменя зависела от типа почв и содержания в них макро- и микроэлементов. На черноземах типичных - наиболее отзывчивы растения ячменя были к применению хелатов железа - высота растений увеличилась на 12,5 см, длина колоса на 1,7 см, количество зёрен в колосе - на 6 штук, что связано с дефицитом усвояемых форм железа. Применение малых доз хелатов микроэлементов на серых лесных почвах достоверно не повлияло на биоморфологические показатели растений ячменя.

2. Обработка хелатами железа и меди достоверно увеличила сухую массу 25 растений ячменя на черноземных почвах: к фазе колошения она достигла соответственно 18,7 и 16,0 г при массе на контрольном варианте -10,6 г.

3. Фотосинтетический потенциал посевов ячменя на черноземных почвах, начиная от фазы кущения до молочно-восковой спелости наибольших значений достиг на вариантах, обработанных хелатом железа

2 2 1570,3 тыс. м /дн, хелатом меди - 1455,3 тыс. м /дн, а также борной кислотой

- 1419,3 тыс. м /дн, при потенциале на контрольном варианте - 929,3 тыс. м2/дн.

4. Чистая продуктивность фотосинтеза ячменя на черноземах типичных в период кущение - выход в трубку на вариантах опыта, прошедших некорневую обработку хелатом железа составила 8,92 г/м * сутки, хелатом меди - 8,84 г/м 2*сутки и хелатом цинка - 8,82 г/м 2*сутки по сравнению с растениями, не прошедшими обработку (контроль-8,45 г/м *сутки). В фазе кущение-выход в трубку коэффициент корреляции сухой массы растений и чистой продуктивности фотосинтеза был наиболее высоким и составил 0,66.

5. По влиянию на продуктивность на чернозёмах типичных наиболее отзывчивы растения ячменя были к применению хелатов таких металлов как: железо, медь и цинк, продуктивность культуры при этом увеличилась на 1,1

1,2 т/га по сравнению с контролем, и неотзывчивы на применение хелата марганца.

6. Исследования методом экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов выявили, что

- при оптимальном сочетании экологических факторов растения ячменя на серой лесной почве проявляли потребность как в макроэлементах (азот, фосфор, калий), так и в микроэлементах, а на черноземе типичном только в микроэлементах - меди, цинке, йоде;

- при крайне низком увлажнении почвы (8-9%) растения ячменя проявляли потребность практически во всех изучаемых элементах, то есть применение данного метода диагностики в условиях засухи ограничено;

- при низкой освещенности растения ячменя при исследовании с помощью метода экспресс-диагностики показывали потребность во многих элементах: меди, кобальте, магнии, боре, цинке, марганце, железе, что не соответствовало действительности, то есть применение данного метода в условиях дефицита освещения нецелесообразно.

7. Установлено, что с помощью метода экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов целесообразно прогнозировать действие микроэлементов: при дефиците микроэлемента, выявленном данным методом, применение его некорневым способом целесообразно, что подтверждается биологическими показателями продуктивности ячменя.

8. Установлено, что некорневая обработка хелатами металлов может как снижать, так и повышать ремедиационную способность корней ячменя: при обработке хелатом цинка и акварином-4 содержание свинца в корнях ячменя увеличивается в 3-4-раза по сравнению с контрольным, а содержание железа при обработке хелатом железа и акварином-4 снижается в 1,5-2 раза.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ Для рационального применения некорневого опрыскивания хелатами металлов рекомендуем применять метод экспресс-диагностики по фотохимической активности хлоропластов растений, который позволяет прогнозировать действие некорневого опрыскивания химическими элементами, что дает возможность рационализировать применение микроудобрений с экологических позиций: не использовать микроэлементы в том случае, если это нецелесообразно, что особенно важно на загрязненных тяжелыми металлами почвах.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сапрыкина, Татьяна Витальевна, Владимир

1. Абутылабов М.Т. Значение микроэлементов в растениеводстве. Баку: Кн. Изд-во, 1961. 252 С.

2. Авдонин Н.С. Почвы. Удобрения и качество растениеводческой продуции / Н.С. Авдонин. М.: Колос, 1979. 303 С.

3. Агафонова, А.Ф. Поглощение и использование железа растениями при питании через листья /А.Ф. Агафонова // Роль минеральных элементов в обмене веществ и продуктивности растений. М.: Наука, 1964. С. 139-145.

4. Агроклиматические ресурсы Курской области. JL: Гидропромиздат, 1971,- 104С.

5. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. - 656С.

6. Агроэкология / Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. М.: Колос, 2000.536 С.

7. Александрова J1.H., Найденова O.A. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: учеб. пособие для вузов /. 3-е изд., перераб. и доп. - Л. : Колос, 1976. 276 С.

8. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 С.

9. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Наука, 1990.142 С.

10. Байбеков Р. Ф. и др. Экологическое земледелие с основами почвоведения и агрохимии. Москва, 2006. - 87с.

11. Бегишев АН. Работа листьев различных сельскохозяйственных растений в полевых условиях // Тр. института физиологии растений АН

12. СССР. 1953. т.8. Вып.1. С. 113-118.

13. Бойченко Е.А, Захарова Н.И. Железо и марганец в реакциях фотосинтеза-156// Физиология растений. 1959. Т. 6. Вып. 1. С. 88.

14. Бойченко Е.А. Значение металлов в окислительно-восстановительных реакциях растений // Успехи соврем. Биологии. 1966. Т.62. Вып.1. 246 С.

15. Большаков В.А., Гальпер Н.Я., Клименко Г.А., Лычкина Т.И. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами. М.: Гидрометеоиздат, 1978. 49С.

16. Борисоник З.Б. Ячмень яровой М.: Колос, 1974. 356 С.

17. Бриндукова Е.Е. Закономерности аккумуляции валовых и подвижных форм тяжелых металлов в черноземе типичном юго-западной лесостепи, автореф. канд. диссер. с.-х. наук, Курск, 2005. 20 С.

18. Булгаков Н.И. Химия пивоварения, М.: Пищепромиздат, 1954. 356С.

19. Веселов И.Я. Технология пивоварения. М.: Пищепромиздат, 1955. 327 С.

20. Вильяме В.Р. Земледелие с основами почвоведения / Вильяме В.Р. М.: Сельхозиздат, 1949. 305С.

21. Вильяме В.Р. Почвоведение : общ. земледелие с основами почвоведения : учеб. пособие для с.-х. вузов. 3-е, пересмотр, и доп., изд. - М.: Сельхозгиз, 1936. 648 С.

22. Водяницкий Ю.Л. Оксиды марганца в почвах / Водяницкий Ю.Л. М.: ин-т им. В.В. Докучаева, 2005. 95 С.

23. Возделывание пивоваренного ячменя (практические рекомендации)/ сост. В.Д. Муха, И. А. Оксененко, И.Я.Пигорев. Курск: Изд-во КГСХА, 2004. -24с.

24. Галиулин Р.В., Галиулина P.A. Возняк В.М. Фитоэкстракция меди и никеля из загрязненного выщелоченного чернозема // Агрохимия. 2004. № 12. С. 36-40.

25. Галлиулин Р.В., Галиулина P.A. Фитоэкстракция тяжелых металлов из загрязненных почв // Агрохимия. 2003. №3. С. 77-85

26. Глебова И.В. Сорбция тяжелых металлов в почвах Центрального

27. Черноземья. / Глебова И.В. Курск.: изд-во. Курск. Гос.с.-х. ак., 2010. -285 с.

28. Гуревич С.М. Отзывчивость на минеральные удобрения разных сортов ярового ячменя на типичном черноземе левобережной лесостепи УССР/С.М. Гуревич/// Агрохимия. №6 1981. - с. 54-59.

29. Гуреев И.И. Эффективность комплексных удобрений при выращивании сахарной свеклы //Сахарная свекла. 2005. №3. С. 41-43.

30. Дудкин В.М. Севообороты и удобрения основные факторы управления формирования урожая// Земледелие. 2002. №1. С. 25-26.

31. Жукова, JI.A. Механизм ионообменной сорбции тяжелых металлов почвы / Жукова JI.A., Глебова И.В., Канунникова Т.В. // Матер. Науч.-практ. конф. Курск, 2004. С. 25 -33.

32. Зерно. Методы анализа: Сб. ГОСТов. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

33. Золотарева Б.Н. Основные характеристики миграционных циклов и баланс тяжелых металлов на территории Верхнеокского бассейна / Золотарева Б.Н., Учватов В.П. // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. М.: Наука, 2006. С. 394-409.

34. Иванов H.H. Биохимия культурных растений: хлебные злаки. M.-JL: Сельхозгиз, 1936. T.I. 250 С.

35. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новособирск:1. Наука, 1991. 151 С.

36. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / Кабата-Пендиас А., Пендиас К. М.: Мир, 1989. 439 С.

37. Карпова Е.А., Потатуева Ю.А. Кадмий в почвах, растениях, удобрениях// Химизация сельского хозяйства. 1990. № 2. С. 44-47.

38. Кирсанов А.Т. Изменение подвижности К в почве под влиянием растений и удобрений. В кн.: По вопросам фосфорных и калийных удобрений и известкования. JL, 1963, С.67-84.

39. Ковалевский A.JI. Основные закономерности формирования химического состава растений //Биогеохимия растений. Улан-Удэ: Бурятское кн. Изд-во, 1969. С. 6-28.

40. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М: Наука, 1985. 263 С.

41. Коданев И.М. Влияние условий возделывания на урожай и пивоваренные качества ячменя. Горький, 1958. 327 С.

42. Козьмина Н.П. Зерно и продукты его переработки. — М.: Заготиздат, 1961.520 С.

43. Козьмина. Н. Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки. Издание четвертое, исправленное и дополненное. Под редакцией Опарина A.M. М.: Заготиздат, 1950. 360С.

44. Кошеленко H.A. Эколого-агрохимическая оценка влияния различных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на подвижность тяжелых металлов в почве // Тр. Куб. ГАУ «Экологические проблемы. Экологическое образование» Краснодар, 2004. С. 36 46.

45. Кретович В.Л. Основы биохимии растений. М.: Советская наука, 1952г. 494 С.

46. Кулаковская Т.Н. Применение удобрений / Т.Н. Кулаковская. Минск, 1970.125 С.

47. Кушниренко Ю.Д., Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения / Ю.Д. Кушниренко, Х.С. Юмашев // Земледелие. 2004. № 5, С. 4-6.

48. Ладонин, Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах проблемы и методы изучения / Ладонин Д.В. // Почвоведение. 2002. № 6. С. 682-692.

49. Лазарев В.И., Айдиев А.Ю., Золотарева И.А., Трутаева H.H. Динамика эффективного плодородия черноземов при его длительном сельскохозяйственном использовании. Курск, 2007. - 122с.

50. Лазарев, В.И. Динамика эффективного плодородия чернозема при его длительном сельскохозяйственном использовании / В.И. Лазарев, А.Ю. Золотарева, H.H. Трутаева. Курск: КГСХА, 2007. 121с.

51. Ламан Н. А. Биологический потенциал ячменя/ H.A. Ламан, H.H. Стасенко, С.А. Каллер. Изд-во Наука и техника, 1984. - 216с.

52. Леберле Г. Технология пивоварения. Приготовление пива. М,- Л.: Пищепромиздат, Т. 2. 1937. 502 С.

53. Линтер К., Люерс Г. Основы пивоварения. М.: Пищепром-издат, 1947. 227 С.

54. Малюга Н.Г. Агроэкологический мониторинг содержания тяжелых металлов в почве / Малюга Н.Г., Гайдукова Н.Г., Кошеленко H.A. // Тр.Куб ГАУ, Краснодар, 2005. С. 169 172.

55. Методы биохимического исследования растений/ Под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд.; перераб. и доп. -Л.: Агропромиздат.,1987. - 430 с.

56. Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. Изд-во МГУ, 1999. 332 С.

57. Минкина Т.М. Взаимодействие ТМ с органическим веществом чернозема обыкновенного / Минкина Т.М., Мотузова Г.В., Назаренко О.Г. // Почвоведение. 2006. №7. С. 804-811

58. Муха В.Д. Агропочвоведение / Муха В.Д., Картамышев Н.И., Муха Д.В. М.: Колосс, 2004. 528С.

59. Муха В.Д. Естественно антропогенная эволюция почв (общие закономерности и зональные особенности). М.: Колос, 2004. 336 С.

60. Муха В.Д. Полевое исследование почв / Муха В.Д., Сулима А.Ф., Сергеев MB. Курск: Изд-во КГСХА, 2002. 32 С.

61. Муха В.Д. Почвы Курской области: учебное пособие / В.Д. Муха, Сулима А.Ф., В.И. Чаплыгин. Курск: Изд-во КГСХА, 2006. 119 С.

62. Неттевич Э.Д. Сергеев A.B., Лызков Е.В. Зерновые фуражные культуры. 2-е изд., перераб. и доп. Минск, 1974. 180 С.

63. Неттевич Э.Д., Аниканова З.Ф., Романова JIM. Выращивание пивоваренного ячменя: монография Москва: Колос, 1981. 207 С.

64. Ничипорович A.A. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев // XV Тимирязьевское чтение: сб. науч. тр. м.: АН СССР, 1956. С. 94-103.

65. Носатовский, А.И. Пшеница: Биология. М.: Сельхозгиз, 1950. 407 С.

66. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай /. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1977. 416 С.

67. Пейве Я.В. Микроэлементы в сельском хозяйстве / Пейве Я.В. // Природа. 1983. № 11. С.2-6.

68. Петропавловский М.Ф. Селекция ячменя // Теоретические основы селекции растений. М,- Л.: Сельхозгиз, 1935. Т.2. С. 267-336

69. Пивоваренный ячмень в алтайском крае: метод, рекомендации/ РАСХН. Сиб. отд-ние АНИИЗиС. Барнаул: ОАО «Барнаульский пивоваренный завод», 2003. - 43с.

70. Протасова H.A. Микроэлементы в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья / H.A. Протасова, А.П. Щербаков, Воронеж: ВГУ, 2003. 368 С.

71. Прохорова Н.В., Матвеев Н.В. Распределение тяжелых металлов в посевах важнейших сельскохозяйственных культур в Самарской обл., Самара, изд. Самарский университет, 2006. 141 С.

72. Прохорова Н.В., Матвеев Н.В., Павловский В.А. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном Поволжье, Самара, изд. Самарский университет, 1998г. 132 С.

73. Прохорова Н.В., Матвеев Н.В., Павловский В.А. Вовлечение тяжелых металлов в основные трофические цепи в агрофитоценозах Высокого Заволжья, Самара, изд. Самарский университет, 2008. 144 С.

74. Проценко Е. П. Базовые свойства и режимы почв полярно-ориентированных склонов/ Е.П. Проценко// автореф. дис. д-ра с.-х. наук. -Курск, 2004.-46с.

75. Прянишников Д.Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР. Избранные сочинения / Прянишников Д.Н. М.: Колос, 1965. Т. 3. 448 С.

76. Ренард, К.Г. Влияние отдельных приемов возделывания ячменей на их пивоваренные качества / К. Г. Ренард // Записки Городец. с/х Академии, Т. IV. 1927. С. 23 26.

77. Рубин Б.А., Чернавина И.А., Кренделева Т.Е. // Физиология растений. 1965. Т.12. Вып. 2. С. 204-209.

78. Рустамбекова С.А. Микроэлементы и факторы экологического риска / Рустамбекова С.А., Барабошкина Т.А. М.: Университетская книга; Логос, 2006. 112 С.

79. Слезкин П.Р. Ячмень и его возделывание в России. М.: Сельхозгиз, 1912. 260 С.

80. Смиренский Н.В. Пути повышения качества ячменя // Селекция и семеноводство. № 8. 1948. С. 35-39.

81. Смирнов П.М., Муравин Э.А., Агрохимия, М. 2 изд. 1984. 304 С.

82. Соколова И.А. Влиянии гербицидов на засоренность, азотфиксацию и фодуктивность сои на темно-серых лесных почвах центрального Чернозема: автореф. канд. диссер.с.-х. наук. Курск, 2009. 19с.

83. Сташко С.П., Самойлова В.Е. О причинах пониженной прорастаемости ячменя. Труды ВНИИПа.1954. Вып. 4. С. 99 105.

84. Стебаев И.В., Пивоварова Ж.Ф., Смоляков Б.С., Неделькина С.В. Общая биогееосистемная экология. Новособирск: Наука, 1993. 288 С.

85. Степанов А.И. Экономика производства и повышение качества зерна. М.: Колос. 1978.- 287 с.135.

86. Стифеев А.И. Содержание тяжелых металлов в почвах и растениях пригородной зоны г.Курска / Стифеев А.И., Бабенко О.В. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2008. №3. С. 36 38.

87. Трифонова Т.А., Ширкин JI.A., Селиванова Н.В. Исследование миграции тяжелых металлов в системе «гальваношлам-почва» // Безопасность жизнедеятельности. 2002. № 3. С. 28 30.

88. Фомин Г.С. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам: Справочник/ Фомин Г.С., Фомин А.Г. М.: Изд-во «Протектор», 2001. 304 С.

89. Химико-технологический контроль производства солода и пива. /Под редакцией Мальцева П.М. М.: Пищевая промышленность, 1976. 447 С.

90. Шейн, Б.В. Курс физики почв: учебник. М.: Изд-во МГУ, С. 2005.-432.

91. Щербаков А.П. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО / Щербаков А.П., Васенев И.И. Курск, 1996. 326С.

92. Щербаков А.П. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья / Щербаков А.П., Протасова H.A., Копаева М.Т. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. 168 С.

93. Экология Центрального Черноземья / Муха Д.В., Стифеев А.И., Герасименко В.П. и др. Курск: Изд-во КГСХА, 2002. 191 С.

94. Ютимашевский Э.Л. Генетический аспект минерального питания растений. М: Агропромиздат, 1991. 415 С.

95. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. М.: Колос, 2002. 582 С.

96. Ягодин Б.А.; Смирнов П.М.; Петербургский A.B. Агрохимия: учебное пособие для студентов вузов по агрономическим специальностям / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1989. 639 С.

97. Якушкин И.В. Растениеводство. М.: Сельхозгиз, 1947. С. 139.

98. Brückener, G. Prof. Weitere Beiträge zur Gerstenmehlmillerei und zur Beurteilung der Gerste als Mahlgetreide. Zeitschrift für das gesamte Getreidewsen, 30, 1943. P. 4 6.

99. Barrow, N. J. Reactions with variable-charge soils / Barrow, N. J. Martinus Nig- hoff. Publ, 1987. P. 191.

100. Bheemalingeswara K. Geochemical exploration data: Utility in environmentalstudies// Rapp. och medd 1991. № 69 P. 123-125.

101. Brückener, G. Prof. Weitere Beiträge zur Gerstenmehlmillerei und zur Beurteilung der Gerste als Mahlgetreide. Zeitschrift für das gesamte Getreidewsen, 1943. № 30, P. 4 6,

102. Burgevin H. et Sarazin J., Oservation sur la jumure azotee de l'orge de drasserie comptes rendus de l'Academie d'agriculture de France. 1938, t. 24 -31, P. 1026- 1036.

103. Clarke R.T. Malting barley. Agriculture, 1941,v.49 № 4, p. 206 208

104. Dickson B. A. Achronosequence of soils and vegetation near Mt Shastra, California, m. Some properties of the mineral soil / Dickson, B. A., Crocker, R .L. // Soil Sei. 1954.V. 5, № 2. P. 173-191.

105. Filgueiras, A.D. Chemical sequential extraction for metal partitioning environmental soil J samples /Filgueiras, A.D., Lavilla, L., Bendicho, C //J. EviroaMonit-2002. V. 4. P. 823-857.

106. Haase J. Deutsch. Landw. Presse, № 49, 1903.

107. La Force, MJ. Solid-phase iron characterization during common selective sequential extraction / La Force,MJ., Fendorf, S. // Soil Sei. Soc. Am. J. 2000. -V. 64. P. 1608- 1615.

108. McKinney M.L. Evolving behavioral complexity by extending development. Biology, Brains and Behavior. Eds Taylor Parker S., Langer J., McKinney M. L. Santa Fe. SAR ,1931. P. 25—40.

109. Potel P., La qualité de l'org de brasserie. La Patasse. 1938. Fev. v. 12, №108, P. 23 -25.

110. Robson, AD. Zinc in soil and plants. Klumer: Acad. Publ. Australia, 1993.

111. Russell E.J. and Watson D. The composition and quality of the barley grain. The Rothamsted field experiments 011 barley. 1852 1957. Part III. The Empire Journal of Experimental agriculture. 1939 July, vol. VII, P. 27.

112. Sutton, S.R, Rivers ML. Hard X-ray synchrotron microprobe techniques and applications / Synchrotron X-ray methods in clay science II Clay Min. Soc. Am-1999. P. 146-163.