Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МИГРАЦИЯ ИОНОВ ИЗ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЙ В АТМОСФЕРУ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "МИГРАЦИЯ ИОНОВ ИЗ ПОЧВЫ И РАСТЕНИЙ В АТМОСФЕРУ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи УДК 631.5 :62«.81/.85: 581.Пв

ГЕХАЕВ Таус Япуевич

МИГРАЦИЯ ИОНОВ из почвы И РАСТЕНИЙ В АТМОСФЕРУ

(специальность 06.01.04 — агрохимия)

|

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА —1984

Работа выполнена на кафедре общей химии Горского сельскохозяйственного института.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор |Г. Е. Немерюк|.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук, профессор 3. И. Журбнцкий, кандидат биологических наук, доцент В. В. Кидин.

Ведущее предприятие — Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится « » 1984 г.

1 т /

в « .'Р. » час. на заседании Специализированного совета Д 120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, Тимирязевская ул., дом 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА. 1м

Автореферат разослан * //7» . й?, 198^.щ|

■ ■ Г'4-1

Ученый секретарь Специализированного совета -т. Д0ЦеНТ ^^сХ^ Л. А. Дороя

Цяп71, каучяп

1",'Л» .л

ЧЕЙ. Е. Л.

Й-------

■ V .1

1 л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В решениях XXVI съезда партии п последующих пленумов ЦК КПСС намечена широкая программа н пути существенного повышения продуктивности растениеводства, улучшения качества продукции. При этом уделяется значительное внимание мелиорации, химизации и механизации производства. В частности, дальнейшее существенное развитие получит орошение. Орошение будет развиваться не только в Средней Азии, на Украине, Северном Кавказе и Поволжье, но и в других районах аридной зоны.

В 1985 году площадь орошаемых земель СССР составит 18,5 млн. гектаров, в том числе на Северном Кавказе около 1,4 млн. га. В связи с этим важное значение приобретает изучение не учитываемых ранее потерь нонов минеральных веществ с водой, испаряющейся из почвы и растении в условиях орошаемого земледелия. Изучение этого вопроса позволит глубже подойти к познанию солевого баланса почвы, его прогнозированию и миграции солей в системе почва-растеппе-атмосфера. Это также необходимо для более точного перспективного программирования всевозрастающей продуктивности растениеводства.

Кроме того, разработка вопросов управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур требует глубокого познания закономерностей поступления питательных веществ в растения, их передвижения, метаболизма и миграции из растительного организма в окружающую среду,

Выделение питательных веществ корнями растений в почву в общих чертах изучена. Известно также частичное улетучивание азота из почвы и удобрений в атмосферу. Но вопросы миграции ионов питательных веществ из растении и почвы в атмосферу в связи с факторами среды до настоящего времени не получили должного освещения, В связи с этим тема диссертационной работы является актуальной.

До сих пор учитывались только те ионы минеральных веществ, которые отчуждаются из почвы с урожаем. Однако при этом не принимались во внимание естественные потери минеральных веществ, происходящие при испарении воды из почвы и растений.

Цель и предмет исследования. Задача исследования состояла в выяснении ряда вопросов, касающихся потерь минеральных веществ с парами воды в атмосферу овощными л некоторыми другими сельскохозяйственным» культурами в процессе их вегетации в условиях орошения, для более глубокого представления о солевом балансе почвы.

Кроме того, целью опытов было изучение вопроса потери минеральных веществ при испарении воды из почвы, обратив особое внимание на потерн азота в виде различных ионов при внесении азотных удобрений.

Для решения поставленных задач были проведены исследования в период с 1971 по 1974 годы в учебно-опытном хозяйстве Серноводского сельскохозяйственного техникума в Чечено-Ингушской АССР,, в овощном севообороте на маломощном карбонатном черноземе. Опыты были проведены с овощными культурами: томатами, капустой, огурцами, луком, а также с участвующими в севообороте кормовой свеклой, озимой пшеницей и люцерной.

Методика исследования. Опыты были проведены следующими методами: конденсация паров производилась по методике, предложенной Г, Е. Немерюком, под колпаками из плексигласа или плотного полиэтилена на каркасе из алюминиевых угольников, накрывающих 0,25 н 0,49 м2 почвы, Колпаки снабжались конденсаторами, охлаждаемыми извне сухим льдом, лары воды конденсировались в виде инея. Жидкий конденсат выводился- наружу через резиновую трубку, объем его измерялся мензуркой. Конденсаты хранились в полиэтиленовых сосудах. Опыты проводились в трехкратной повтор'Костн. Нитрат и сульфат аммония вносили поверхностно и в почву на глубину 7—8 см.

Химические анализы конденсатов проведены с применением высокочувствительных методов, позволяющих анализировать раствор с содержанием ионов от 1 до 20 мг/л.

Максимальная ошибка не превышала 12,5%. Полагаем, что при определении небольших количеств ионов такие ошибки являются допустимыми. Как правило, сходимость миллиграмм-эквивалентов катионов и анионов была удовлетворительной.

Научная новизна. В работе изучался до сих пор не исследованный процесс потерн ионов минеральных веществ, мигрирующих из почвы и растений с транешнрационными парами овощных культур, а также содержание их в эвапотранс-пирационных парах кормовой свеклы, озимой пшеницы и люцерны.

Реализация результатов исследования. Основные положения диссертации освещены в опубликованных работах. Результаты исследования используются в хозяйствах объедине-

пня Чечен-Ингушплодоовощхоза при выращивании программированных урожаев овощных культур, особенно в совхозах с защищенным грунтом.

Практическая ценность работы. Установлено, что растения капусты при орошения за время вегетации при испарении 500 мм воды теряют из почвы с парами 14,26; томаты — 15,40; огурцы— 15,49 и лук— 12,97 кг/га ионов. Данные работы могут быть использованы для конкретного суждения о балансе дефицитных н более распространенных минеральных веществ, потребляемых растениям л из почвы в процессе вегетации. К тому же всестороннее исследование биологического круговорота предоставляет возможность для прогнозирования баланса питательных веществ и их миграцию в системе «атмосферные осадки — почва — растение». Они позволяют, наконец, более глубоко понимать процессы жизнедеятельности растений и учитывать потери ионов почвой и растениями с парами воды, которые до сих пор не принимались во внимание. Накопление и анализ данных по этому вопросу помогут разработать мероприятия по рациональному использованию удобрений и активному воздействию на метаболизм растений, а также иметь более глубокое представление о солевом обмене в природе. Кроме того, при создании оптимального уровня минерального питания и оптимума влажности почвы учет потерн ионов позволяет устанавливать истинный оптимум питания растений, как необходимое условие для получения высокого урожая, Такой учет потерн ионов крайне необходим и при программировании урожаев.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на научной конференции в Горском сельскохозяйственном институте (1973 г.) г. Орджоникидзе, на конференциях по итогам научно-исследовательской работы в 1973 и 1974 гг. и на Всесоюзном совещании «Биологические и агротехнические основы орошаемого земледелия» в августе 1979 г. в г. Орджоникидзе.

Объем работы. Результаты исследований, проведенных в 1971 —1974 гг., изложены на 149 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы в количестве 305 наименований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ 1—1. Изучение содержания ионов в испаряющейся воде удобренного поля

Исследования в этом направлении проводились в связи с тем, что при испарении воды из почвы наблюдается переход ионов с пар'ами в атмосферу. Из этого следует, что парующая почва так же, как и растения, непроизводительно теряет

часть ионов минеральных веществ, которые в ной содержатся. Это явление имеет определенное значение в связи с тем, что значительная часть площади в междурядьях под овощными и другими пропашным к культурам» находится И парующем состоянии.

Наряду с изучением потерь почвой ионов при испарении воды в условиях орошения, было обращено внимание на изучение потерь азота в зависимости от способов внесения удобрений и влажности почвы. В полевых опытах в качестве азотного удобрения применял» аммиачную селитру и в одном случае сульфат аммония для сравнения величины потерь аммония, связанного с различными анионами. Результаты лабораторных исследовании показали, что в случае применения аммиачной селитры потери аммиака были примерно в два раза меньше, чем при внесении сульфата амлгання. Одновременно с этим изучались влияние на потери ионов влажности почвы и глубины заделки удобрения.

В результате полевых опытов установлено, что с поверхности удобренной и неудобренной почвы с парами воды теряются не только ноны летучих соединений, как аммиак, окислы азота, но и ионы металлов, которые содержатся в почве (таблица 1). При этом и случае внесения аммиачной селитры на поверхность почвы в конденсатах в наибольшем количестве содержится аммонии. При 'внесении указанного удобрения на глубину 7—8 см содержание аммония в конденсатах значительно уменьшается и колеблется в тех же пределах, которые наблюдаются на неудобренной почве.

При внесенин нитрата аммония на поверхность почвы наблюдается повышение содержания в конденсатах не только аммония, но и гидрокарбоната, при этом на долю этого аниона приходится до 96,14% от суммы мэкв. Почти эквивалентное соотношение МН4Т и НСОа- свидетельствует о том, что эти ноны образуются в присутствии паров воды в результате взаимодействия аммиака н двуокиси углерода. Вероятно, что еще в почве эти газы переходят в ионное состояние и потом мигрируют с парамп воды. Присутствие указанных компонентов повышает рН и общую минерализацию конденсатов (табл. 2). Общее содержание всех ионов в конденсатах испарения почвы прн поверхностном внесении нитрата аммония колеблется в пределах от 11,92 до 83,40 мг/л. Тогда как по результатам наших исследований этот показатель для вариантов без полива и удобрений и после внесения азотных удобрений с заделкой их в почву и -последующим пол1гвом соответственно составлял от 1,89 до 3,88 н 3,67—5,49 мг/л. На варианте без удобрений после полнва общее содержанке всех ионов в эвапорашюнных парах колеблется в пределах — 2,38—6,39 прн средней величине 3,38 мг/л.

Содержание катионов в конденсатах ларов води из почвы удобренного к неудобренного карбонатного чернозема, 1972 г.

Дата К4" Ка*- X Кати-

% ОГ % от % от | % ог % «Г онов

мг/л <сумми мг/л суммы мг/л суммы мг/л суммы мг/л суммы

М'эКВ мэкв МЭКП | шкв мэкв

Внесение нитрата аммония на поверхности почвы

8. VI 17,00 04,02 0,14 0,35 0,28 1,21 0,44 2,20 №7 2,22 18,13

а\ч 17,50 94,68 0,00 0,15 0.10 0,67 0,13 2,10 0.20 3,40 18,45

Ю.\г1 И,СО 91,59 0,05 0,18 0,20 ,1,22 0,0 3,(1» а.го 3,52 12,04

19. VI 3,63 83,15 0,13 1,28 0,20 3,35 0,30 5,81 0,20 6.38 4,08

20.VI 2,53 ' 79,08 0,07 ,1,03 0,10 2,44 0,38 10,38 0,13 0,07 3.21

Внесение нитрата аммония на глубину 7—8 см

8ЛТ1 0,01 37,52 0,08 2,12 0,19 8,67 0,00 31,73 19,97 1,74

9. VI 0,77 38,43 0,01 0,00 0,15 5,01 0,48 21,60 0,10 Э»,03 .1,90

10.У1 0,50 33,75 0,03 1,36 0,24 110.91 0,47 21,00 0,31 '29,38 1,60

19 Лг I 0,50 37 Д5 0,10 3,Е0 0,20 15,23 0,34 22,01 0,10 31,19 .1,39

20Л'1 0,41 27,05 0,07 2,14 0,29 14,36 0,58 ЗМО 0,22 21,46 1,57

Неудобренная почва

1Л1 0,71 53.25 0,03 1,75 1 0,18 10.54 0,23 15.54 0,17 18,92

2Л'1 0,61 50.82 0,03 1,20 | 0,13 8,43 0,23 17.25 0,19 22,26

1—2. Изучение содержания конов в парах воды после полива и внесения удобрений

Опыты по нзучеиию потерь соединения азота и фосфора и других ионов были проведены после внесения аммиачной селитры на поверхность почвы и на глубину 7—8 см.

Данные химического анализа конденсатов {табл. 3) показывают, что при внесении аммиачной селитры в почву, увлажненную до полной полевой влагоемкости, потерн аммиака достигают 13,05 мг/л. По мере высыхания почвы на четвертый день потери уменьшаются в 5 раз, но и в эгом случае они значительно больше тех, которые наблюдаются при внесении удобрения на глубину 7—8 см.

Посл>е дождя, но при меньшей влажности почвы (ниже ППВ) потерн аммиака уменьшались до 5,77—6,48 мг/л. При поверхностном внесении и почву сульфата аммония после сильного дождя {30 мм) потери аммиака составляли 16,7, а на. третий день— 13,00 мг/л, что существенно больше, чем при применении в качестве удобрения аммиачной селитры.

Окислы азота, содержащиеся в конденсатах в виде нитратных н нитритных ионов, теряются из почвы парами воды в значительно меньших количествах, чем аммиак. Потери их также уменьшаются с глубиной заделки удобрения.

Соединения фосфора в пересчете на днгидрофосфатный нон теряются с парами воды в небольших количествах. Величина этих потерь выражается в мкг/л.

■Потери калия — одного из основных элементов питания растений—на одни порядок выше потерь соединений фосфора. Полив в большей степени сказывается на потдрях натрия, кальция и магния. Общее содержание их в конденсатах в среднем равно 1,27 мг/л, па 0,64 мг больше, чем на неудобренной и неиолитон почве. Таким образом, при орошении и поверхностном внесении в почву аммонийных удобрений наиболее резко возрастают потерн аммония в виде аммиака и в значительно меньшей сгеп-ени в виде других катионов. Эту утечку азота можно подсчитать. Так, если 8 мая за сутки, согласно данным опыта, испарилось 21,7 м3/га воды, которая содержала 13,05 мг/л МН41, то потери выражаются в 220 г/га азота в течение суток, или около 0,7% от азота, внесенного с аммиачной селитрой. Это количество азота соответствует 1,26 кг аммиачной селитры. В условиях отдельных хозяйств потерн азота могут быть и не столь велики, но на миллионах гектаров они превращаются в существенную величину, которую нельзя игнорировать. В случае же, когда удобрение вносится на глубину 7—8 см, потери уменьшаются более чем в 20—40 раз. с

Таблица 2

Содержание анионов в конденсатах паров воды м почвы удобренного и ««удобренного карбонатного чернозема, 1972 г.

Дата С1- КОз- SO,1- HCOj- рН £ анио-

мг/л % от суммы мэкв ч г/л % от суммы мэкв мг/л % от суммы мэкн нов

Внесение нитрата аммония на поверхности почвы

8. VI 0,00 2,34 0,37 0,66 0,50 0,96 63,50 - 06,14 8,08 6527

9.VI 0,83 3,76 0,41 0,78 0,53 1,30 19,20 95.16 7,87 50,07

I0.VI 0,74 1,18 0,79 2,51 0,45 1,88 27,89 91,40 7,77 29,87

■19, VI 0,98 11,95 0.14 0,05 0,52 4,68 11,62 82.42 0,72 13,20

20. VI 0,08 <12,04 0,00 0.6G , 0,23 3,16 7,74 83,54 7,00 8,71

Внесение нитрата аммония на глубину 7- -8 см

&VI 0,82 60,79 0,00 3,08 0,50 35,5а ле обл. ___ 5,20 1,41

0.VI 0,00 70,16 0,12 5,25 0,53 24,59 то* же — 5.00 1,55

10.VI 0,70 55,81 0,18 3,22 0,45 25,97 де об[1. ,— 5.10 !£3

.I9.VI 1,08 50.27 0,14 4,34 0,52 ¡15,18 0,04 20,51 5,40 2,38

20, VI 1,11' 60,51 0,10 '3,10 0.23 •16,63 0,72 19,73 5,40 2,16

Неудобренная почва

I.VI 0,70 01,37 0,11 5.60 0,51 ' зз.оз не оби. 5,73 ' J ,32

2. VI 0,02 56,26 0,08 4,18 0,59 39,18 то «с — 5,33 J20

Таблица 3

а.

Содержание ионов в конденсатах паров почвы различной влажности при внесении удобрений на разную глубину (мг/л), 1973 г.

+

4 ь л 2 В 5 В Я «3 ч 1 ё Удобрения + X 4- н + Я -1-Сч Ы ,Х я 1 1 а 6 ] -1 О и ( я О I ** о 1 о с. § 2

ч ь- п ^ и 1 й 1С ^ и £ ЯО о <Л X ^ 15 X и

ал' поле р хн. ппв N-00 КНД'Оз 13,05 0,18 0.85 0,65 0.36 2,04 0,60 0,31 (аз,!?! 0,34 0,10 0,01 40,42

11. V » » > 2,16 0,15 0,18 0,36 0.20 1,19 0,58 0,27 5,89 0,21 0,04 11/о II р. 10Л4

8ДГ 7—8 см » N-00 0,27 0.И 0,29 0,07 0,40 1,47 0,58 0,19 2,20 0,03 н/опр. 0,02 1,75

Н.У » » » 0,13 0,10 0,28 Й,30 0,!Т 0,85 0,58 0,(5 1.95 л/опр. 0,01 н/оир. Х07

17ЛГ1 пад с р хп. п/дождя N—(50 В,23 0.20 0,68 1.89 о.&о 3,30 1,35 1,55 17,93 » 0,27 0,04 20,74

18. VI > 6.48 0,26 0,32 0,75 0,25 1,58 1,28 1,05 19,50 0,15 0,02 30,09

НШ » » > 5,77 0,13 0,35 0,31 0.07 0,86 0,58 0,15 15,06 0,30 0,12 0,01 23,15

17Л'1 » после СИЛЫ Г,

дождя (N11,) 10,70 0,07 0,18 0,50 0ДЭ 0,93 1,06 0.М 30,00 и/олр. 0,07. 0,02 49,97

19. VI > > » 13,00 0,14 0.23 0,16 0,17 1,еэ 1,60 0,54 26,11 » 0,26 0,01 42,52

25.Х п/культ. после

25.Х полива К-ООШ^Оз 0,12 0,00 0,25 0,39 0,16 0.89 0/18 0,43 0,21 » и/олр. 0,01 2,! 7

» без

полива > 0,20 0,06 0,24 0,46 0.16 0,92 0,71 0,28 0,81 0,07 > 0,01 3,03

25.Х > после

полива 0,34 0,13 0,30 0,&3 0,46 1,72 0,00 .1,06 3,60 0,06 > 0,03 7,71

25.Х 6/полнва > 0,70 0,01 0,22 0,36 0,13 0,75 0,81 0,17 из 0,10 0,01 3,86

29.Х по вер хн. » Л- '1,03 0,06 0,31 0,37 0,10 0,90 0,50 0,30 2,88 0,13 » 0,08 5.82

Э1.Х > * » 1,15 0,05 ол 0,32 0,15 0,83 0,44 0,35 2,96 ода > 0,0! оло

29.Х 7—в см > * 0,25 0,09 0,66 1.21 0,46 2,40 0,67 0,61 1,48 0,03 » 0,03 5,49

31.X > » 0,15 0,07 0,33 0,73 0,32 1,15 0.92 1,01 1,16 0,08 0,02 4,70

Рассмотренные данные позволяют сделать заключение, что влажная почва является постоянным источником миграции различных iroiroa в атмосферу.

1—3. Содержание ионов в конденсатах транспнрационных паров овощных культур (мг/л)

Конденсаты трансггирашюниых паров овощных культур содержат одни п те же ноны, которые они извлекают корневой системой из почвы (табл, 4) и часть их теряют с испаряющейся водой, вступая таким образом в обмен с окружающей газообразной средой. Последняя, в свою очередь, может быть источником для них не только кислорода н двуокиси углерода, которые растения поглощают через листовую поверхность, но также паров поды (Л. Н. Бабушкин, 1976; В. М, Свешникова, 1972 н др.), я возможно, и ионов минеральных солей.

Постоянной составной частью конденсатов транспнрационных паров является аммиак, который растения поглощают нз почвы в виде ионов. В связи с тем, что этот нон не только поглощается, но и образуется в растениях нз нитратов прн окислительно-восстановительных процессах н распаде органических азотсодержащих соединений, содержанке его в траисшграцпонных парах подвержено значительным колебаниям.

Как видно нз данных таблицы 4, количественно катионы и анионы в -конденсатах транспнрационных паров капусты в среднем располагаются в таком убывающем ряде: Ca2+>NH4<->Na*>Mfi^>K+ и HC03->Ct->S0^-. Общее содержание всех ионов в конденсатах паров капусты колеблется в пределах 1,96—3,86 при средней величине 2,52 мг/л. Зная количество испарившейся воды, можно рассчитать общие потери ионов растениями. В опытах с капустой за сутки 20/VI 1-72 г. нз растенлй испарилось 24,8 м3/га воды, следовательно, общие потерн ионов составили 2,52 г/м3 X 24,8 м3/га = 62,50 г/га.

Среди овощных культур наибольшее количество ионов с парами воды теряют огурцы и томаты. Повышенная концентрация ионов в конденсатах этих культур обусловлена, главным образом, высоким содержанием в них гидрокарбонат-пых нонов, содержание которых подвержено наибольшим колебаниям и коррелирует с величиной ipH. Чем ниже значение 1>Н, тем меньше в растворе гпдрокарбонатных нонов. Содержание хлоридных ii сульфатных ионов в пробах конденсатов транспнрацш менее подвержено колебаниям, но концентрация первых почти в два раза выше концентрации последних.

В конденсатах транешфацин в наибольшем количестве содержатся ионы кальция, хотя в ряде случаев первое место

о

Содержание ионов в конденсатах транспирацноннык паров овощных культур (мг/л)

Культура £ fcd" j-га х, « rt О i-Cl ex í Ч ¿ ? H в Л а о U X S о о « s 1* = m я У ía 1 О i Of 0 m i <5 z X И. о ' « s II V s s « S 1 a 5 5 к s U S ra s в E 2 Q 5

Капуста 0.19 0.07 0.17 0,22 0,12 0.77 0,0400 0,57 0,Í7 Ш 5,45 >1,73 0,0374 2,10

Томаты 0,17 0,08 0,17 0,20 0,10 0.87 0,0473 0,00 0,39 0,96 5,51 2.02 0,0428 2,89

Огурцы 0.25 0,00 0,18 ОДЗ 0,13 0,SS 0,0! 73 0,61 0,23 1,03 5,00 2,Об 0,0125 2,91

Лук 0,20 0,05 0,09 0,17 0,03 0,00 0,0341 0,58 0,34 0,55 5,50 il,52 0,0333 2,12

занимают ионы аммония. Содержание ионов магния почти в два раза меньше, чем ионов кальция. Концентрация ионов натрия несколько выше, чем ионов магния. Таким образом, химический соста-в конденсатов указывает не только на потерю некоторого количества ионов с ларами воды, ио к на изменение. относительного содержания ионов в конденсатах по сравнению с содержанием их в растении.

Так, несмотря па большое сходство химических свойств натрия и калия, концентрация ионов натрия в конденсатах испарения более чем в два раза превышает концентрацию ионов 1калня. Это указывает на избирательный переход ноиов из растений в атмосферу с парами воды. Наименьшее количество ионов натрия содержалось в конденсатах испарения на луковичном поле. Следует отмстить, что конденсаты, собранные над луком, отличаются меньшим содержанием всех катионов, кроме аммония, по сравнению с конденсатами испарения других культур,

В процессе проведения опытов установлено, что в ночное время в среднем испарялось 38,2% валового расхода воды, а потери ионов с парами составили 27,0% общего их количества, мпгрнровавшегося в атмосферу за сутки. Из этого следует, что ночыо растения теряют нонов относительно несколько меньше, чем в дневное время {Т. Я. Гехаев, Н. В. Острп-кав, 1974).

Одновременно проведенные опыты на парующей почве показали, что из нее за сутки в среднем испарилось 10,04 м3/га, нлн 28,7% от валового расхода воды, потерянной почвой к растениями капусты, равного 34,98 м3/га. Испарение воды из почвы тесно связано с температурой воздуха. Максимальная дневная температура (18—20/VII) составляла 32,7—34,6"С, была примерно !в два раза выше минимальной в ночное время. Аналогичным образом изменяется и количество испарившейся воды.

Благодаря транопирации растений, потери воды из почвы возрастают примерно в два раза. Так, днем воды испарялось 73—82%, в среднем 77% валового ее расхода растениями. Следовательно, количество испаряющейся воды определяется отношением площадей парующей н занятой растениями почвы, В опытах, проведенных 18/VI на участках, занятых капустой, огурцами и томатами, на долю почвы приходилось около 30% испарившейся воды. При этом необходимо учитывать, что почва, так же как и растения, теряет с парами воды ноны. В указанном выше опыте с капустой установлено, что из 91,94 rira ионов, потерянных капустой и почвой за сутки, на долю почвы приходится 36,16 г/га, или 39,3%.

Таким образом, при изучении потерь ионов важно знать количество воды, потерянной отдельно растениями и почвой.

il

Не имея возможности в каждом опыте определять эти величины, мы для ориентировочных расчетов принимаем испарение из почвы равным 40%, а из растении—60% валового расхода воды за вегетационный период в 500 мм. Это среднее соотношение взято из тех соображений, что в начальной стадии вегетации капусты основная масса воды испарялась из почвы, а затем из хорошо развитых растений — до 70% (Т. Я. Гехаев, Н. В. Остриков, 1974).

На основании средних данных о содержанки ионов в конденсатах паров, испаряющихся из орошаемой почвы и растении, подсчитаны общие потерн ионов (табл. 5). Согласно данным (Л. И. Ермаков н В. В. Лрасимович, 1961) о минеральном составе сухого вещества, при урожае 232 ц/га растения капусты поглощают: К+ — 56,0; Ла4- — 5,3; Са2+ — 16,2 и —3,5 кг/га, то есть калия поглощается соответственно п 10,6; 3,4 и 16,0 раза больше, чем других катионов, а выделяется транснирационнымн парами в 2,4; 3,0 и 1,7 раза меньше. Указанные выше потери катионов растениями соответствуют; К+ —0,37; — 9,62; Саг^ — 3,90 и М^24" — 10,30%, а вместе с почвой соответственно: 0,80; 16,41; 10,00 и 19,42% от количества! ионов, содержащихся в вышеуказанном количестве урожая. ■

Таким образом, в процессе вегетации капусты, а также а других культур расходуется не только вода, но и часть ионов как из растений, так н. из почвы.

Исходя из данных таблицы 5, следует отметить, что из растений капусты и почвы в атмосферу в наибольшем количестве мигрируют гидрокарбоиатные ионы, а сульфатные занимают ^последнее место среди анионов. Среди азотсодержащих ионов в наибольшем : количестве мигрируют аммонийные ноны. За вегетационный период растения капусты теряют ионов аммония 0,57, почва 0,64, а в сумме — 1,21 кг/га. Всего при орошении из по-чвы за время вегетации капусты при испарении 500 мм. воды: с парами переходит в атмосферу 14,26 кг/га различных ионов.

Для определения величины потерь ионов с парами воды с поля, занятого томатамн, мы принимаем водопотребление, равное водопотребленню капусты, так как расход воды на полив их был одинаков.. Используя средние данные анализа ' конденсатов транспирацнонных паров томатов и эвапора-цнониых паров почвы, нами: рассчитаны поте,рн катионов за вегетацию (табл. 5). !

Из почвы через растения в атмосферу .мигрируют катионы в таких величинах, которые позволяют расставить их в следующий убывающий ряд;-Саг*>Ман">М824'>1С*'. Однако эти: потери составляют небольшую часть ионов, накапливающихся в растениях. Средний урожай томатов за два года составил

12 !

л

Количество ионов, мигрировавших за вегетационный период т почвы и растений (кг/га)

Культура Источник конденсатов Испарилось воду, кбм + V я 2: » в и 1с и V катионов 1 У ( <5 « I •п 0 и X т1 аиионш

Почва 20СЮ 0,24 0,36 0,08 0,32 .1,90 150 1,36 1,66 4,22

Капуста Растения 3000 0,21 0,51 0,6Э 0,30 '5,71 1,71 1,47 2,04 5Д2

Всего 5000 ОН 5 0,87 .1,61 0,68 3,61 3,01 2,83 3,70 9,44

Почва 2000 0,24 0,30 0,9» 0,32 1,90 ,150 1,36 1,66 •4.22

Томаты Растения 3000 024 0,54 0,&4 0,48 2,10 .1,98 1,17 № 0,03

Всего 5000 0,48 0^0 .1,82 0,80 4,00 3,18 2,53 4,54 10,25

Почва 5000 0,21 0,36 0,08 0,32 ¡,90 1,20 1,30 1,06 •152

Огурцц Растения 3000 0,27, 0,54 0.03 0,39 ¡,89 1,8,1 0,09 357 6,09

Всего 5000 0,51 0,90 1,67 0,71 3,79 3,03 2,35 4,93 10,31

Растения лука 3000 0,15 057 0,51 0,27 (1,20 1,74 1,02 1,65 4,41

Почва с растениями 5000 0,30 0,03 1,49 0.59 3,10 2,04 2,38 3,31 8,63

220 ц/га, а содержание 'катионов в сухом веществе равно 5%, следовательно, в плоды томатов из почвы поступило (кг): К+ — 46,75; Са2* — 4,86 и Mg2* — 3,41, то есть калия поглощается соответственно в 9,6 и 13,6 раза больше, чем кальция и магния. В транспирацнонных парах, наоборот, калышя и магния находится соответственно в 3,5 и 2 раза больше, чем калия, то есть с парами их теряется больше, чем калия. Количественные потери с ^транспирационными парами равны: К"* — 0,5; Са24- — 17,3 'и Mg24" — 14,0% по отношению к количеству, накопленному в плодах. При учете потерь ионов с парами воды из почвы эти величины возрастают и имеют соответственно следующие значения; 1,0; 37,4 и 23,0%. В этом случае поле -томатов теряет с парами кальция относительно больше по сравнению с полем капусты, -потому что в плодах томатов его накапливается меньше, чем в кочанах капусты.

При среднем урожае огурцов в 152 ц/га по нашим расчетам должно содержаться: К* — 42,98; Na4- — 3,15; Са2"1"— 4,93; — 2,71 кг. Отношение количества калия к этим

элементам соответственно составляет; 13,64; 8,71 и 15,86. Из этого следует, что интенсивность накопления в пл-одах указанных элементов убывает. в следующем порядке: К+> >Ca2J->Na+>Mig2+, а.потерн с парами воды Ca2+>Na+>

При сопоставлении данных, полученных в опытах с огурцами (табл. 5), с аналогичными, полученными в опытах с томатами, следует отметить, что последние с ларами воды теряют больше кальция и магния, чем огурцы. Потерн аммиака в виде NH«"- из почвы и растений на огуречном поле равны 1,39 кг/га. Всех ионов за вегетационный период огурцов теряется 15,49 кг/га. .

С урожаем лука (луковиц) в среднем 170 ц/га примерно отчуждается из почвы; Са2*—26,5 и Na^ — 4,1 кг. Если при образовании урожая; испарилось всего 500 мм воды и из них за счет трапспирацин 60% (300 мм), то при этом с парам)! воды должно улетучиться следующее количество катионов: К+—0,15; Na+—0,27; Са2* — 0,51, —0,27, а в сумме —1,20 кг/га.

Приведенные данные свидетельствуют, что растения лука теряют с парам,и катионов меньше, чем растения огурцов, томатов, капусты и почва. Наименьше теряется ионов калня и магния, В целом нз|растений лука с парами выделяется почти одинаковое количество хлоридных и гидр о карбонатных ионов. При этом соотношение ионов аналогично показанным выше для других растений, с которыми 'Проводились опыты. С поля, занятого луком, за вегетацию теряется 1,24 кг/га аммиака, а всех ионов— 12,97 кг/га.

Проведенные исследования с плодами овощных культур

также показали, что из них с испаряющейся водой мигрируют те же ноны, что и с транспнраншшными парами .из веге-тирующих растений, и почти в одинаковых соотношениях и количестве. Некоторая ¡разница наблюдается в том, что в парах поды, испаряющейся из плодов огурцов и корнеплодов свеклы, содержится меньше магния, чем в транспирзцнонных парах этих растений.

Изучение эвапотранспнрационных ларов поля кормовой свеклы и люцерны показало аналогичную картину. Однако необходимо отметить, что в парах поля люцерны натрия содержится в среднем в два раза больше, а калия — меньше, чем в парах свекловичного поля.

Выводы

1. Переход ионов солей в атмосферу с эвапорашюниыми нарами рассматривается как одно из звеньев солевого обмена в системе почва — растение— атмосфера,

2. Конденсаты трансниранни растений и э&анорашш представляют собой сложные дисперсные системы, содержащие различные ионы. Суммарное количество их на протяжении вегетационного периода и под действием ряда факторов среды, а также биологических особенностей различных растений колеблется. Так, суммарное количество ионов в конденсатах транспнраннн разных культур в среднем составляло 2,12— 3,59 мг/л. В конденсатах эвапораиионных паров общее содержание ионов без полива составляло 1,89—3,88, после внесения азотных удобрений с заделкой их в почву и последующим поливом—3,67—5,49 и, наконец, при поверхностном удобрении с таким же увлажнением — 5,82—40,42 мг/л, В последнем случае большая потеря минеральных веществ наблюдалась в мае при высокой температуре, а малая — при похолодании в конце октября.

3. В процессе вегетации овощные и другие культуры с транспирацшжнымн парами теряют катионы в атмосферу п следующем убывающем порядке (в среднем): Са2*>МИ4*>

в сумме 0,58—1,22 мг/л н анионы: НС0-г>С!->5042->1Ч03->;\Ю2->Н2Р0«~, в сумме 1,03— 2,81 мг/л.

4. По среднему возрастающему количеству теряемых ионов овощные и другие культуры располагаются в следующем порядке: лук — 2,12; капуста — 2,52; озимая пшеница — 2,82; томаты и огурцы соответственно 2,89—2,94; кормовая свекла — 3,59; и люцерна — 3,87 мг/л. При учете затраченной воды на выращивание урожая и по количеству теряемых минеральных веществ указанные выше культуры располагаются в том же порядке.

5. После сбора угрожая в процессе его хранения также наблюдаются потер-и не только воды, но и минеральных веществ, в частности, : соотношение ионов в плодах овощных культур почти такое же, что и в транспиранионных парах, выделяемых растениями во время вегетации. Из этого следует, что содержание минеральных солей в сухом веществе ниже, чем в свежеубранном урожае, особенно высокооводнен-ных плодов. Это необходимо учитывать при определении выноса питательных веществ.

6. Химический состав конденсатов свидетельствует об изменении количественного соотношения отдельных нонов в конденсатах по сравнению с их содержанием в растении. ,В частности, отмечено относительное увеличение нонов натрия, концентрация которых в конденсатах испарения значительно превышает концентрацию ионов калия. Избирательный переход ионов натрия объясним с точки зрения теории натриевого насоса и биологической избирательности растений. Кроме того, количество данного элемента в поливной воде было гораздо выше, чем других ионов.

7. Поверхностное внесение азотных удобрен-ш! приводит к большим потерям азота в виде аммиака и двуокиси азота, чем при заделке в почву. Для лучшего сох;ранения азота аммиачные удобрения следует вносить с обязательной заделкой в почву. Под пропашные культуры удобрения лучше вносить не по всему полю, а локально, с целью Солее полного их использования растениями.

8. Наши экспериментальные данные получены в производственных опытах,, в основном при обычно применяемых дозах удобрения и средних урожаях. Есть все основания полагать, что при внесении высоких доз удобрения, интенсивном приросте биомассы и существенном повышении эвапо-транегшрашш, миграция ионов минеральных солей в атмосферу значительно повысится,

9. При перспективном программировании всевозрастающей продуктивности сельскохозяйственных культур необходимо учитывать'эвапотранспирационные потерн питательных веществ из почвы- и удобрений с учетом особенностей форм азотных туков. |

; « я

! *

Па материалам диссертации'опубликованы следующие 1 работы

1. Гехаев Т, Я., Осташков Н. В. Потерн ионов с транспи-р а иконными парами овощными и другими с/х культурами. В Сб. трудов молодых ученых н аспирантов ГСХИ, Орджоникидзе, 1974, вып. IV, с.: 45—50.

2. Немерюк Г. Е., Кцоев Б. К.. Гехасв Т. Я., МоПрамуко-ва Р. Б. Потерн соединения азота н других элементов почвой при внесении аммнчных удобрений на разную глубину. Ж. Агрохимия, № 4, 1976 г., с. 20—24.

3. Немерюк Г, Е., Гехаев Т. Я., Остриков Н. В. Вынос ионов растениями с трансппраииовнымн парами из почвы в атмосферу при вегетации овощных и кормовых культур, Тр. Кубанского СХИ, вып. 132 (160), 1976 г., с. 55—57.

ч

Л 68792 17/1—84 г. Объем 1V* п. л. Заказ 107. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно