Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Поведение и взаимодействие микроэлементовв системе почва-растение на территории Приобского плато Алтайского края

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Поведение и взаимодействие микроэлементовв системе почва-растение на территории Приобского плато Алтайского края"

На правах рукописи

РГ Б ОД

Ткаченко Татьяна Николаевна

2 5 мая

Поведение и взаимодействие микроэлементов в системе: почва -растение на территории Приобского плато Алтайского края

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул - 2000

Работа выполнена на кафедре химии Алтайского государственного аграрного университета

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор С.Ф.Спидына

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Антонова О. И. кандидат сельскохозяйственных наук, Пудовкина Т.А.

Ведущая организация: Институт водных и экологических проблем.

Защита состошся «» *ЛС-ОЬ¿¿^ 2000г. в » часов на заседании диссертационного совета Д.120.01.01 в Алтайском государственном аграрном университете.

Адрес: 656099, г. Барнаул, пр-т Красноармейский ,98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « /У » £ 2000г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения просим направлять в АГАУ ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук 13 4 Рассыгоов

/732, О

Г70)/4*> - с/ /у ЮЫ п

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Оптимизация питания растений в том числе и микроэлементами представляет собой научно - техническую основу современного рационального применения удобрений в условиях адаптированных систем земледелия и растениеводства.

В отечественной и зарубежной литературе накоплено достаточно данных о биологическом роли микроэлементов. Биохимическому и прикладному знамению микроэлементов, закономерностям их распределения и миграции в природных объектах различных ландтафшо-биохимлческих зон Советского Союза посвящены работы В .И. Вернадского (1940), А.П. Виноградова <1957), Н.В. Островской (1961), Я.В. Пейве (1961), К.В. Верегиной (1964), Е.К. Кругаовой" (1966), Я.Г. Баркана( 1963,1967), О.В.Макеева (1967), Н.Г. Зырина (1968), И.А. Чернавиной (1970), Г .П. Гамзшсова (1965, 1971), ГЛ. Ртшшса (1972), В.В. Ковальского (1974), МЛ. Школьника (1974), М.А. Мальгина (1978), В.Б. Илыта(1979), П. А. Власюка (1981), В.А. Ковды (1985), С.Ф. Сшщыной (1992), О.И. Антоновой (1997) и др.

ТТтг<т ^^оттотглтггллл лтгтт.'чгл i Mj-TviTTTJtT r»rt.T¿srrrrft- tí ттатгггхГ rrrfrrtrtrarrrrtr t тр."тп гптгт rrrrv

f I /I, VV/4JtUJ tWi ijjci>mu mi \J iUiiUlUIA ^/UblVIUiil Í> I^W^liUl lil/MJ 1WÍU1A imfj4.iiniii.iini| p¡

урожаев высококачественной сельскохозяйственной продукции очень важен дифференцированный подход к применению микроудобрений с учетом обеспеченности почв их доступными формами н экологической целесообразности.

Важным фактором, тормозящим получение высоких урожаев различных культур, является отсутствие данных о динамике поступления микроэлементов в растения и о взаимодействии их при этом. Для разрешения этого вопроса необходимо изучить действительную нуждаемость в различных микроэлементах тех шш иных сельскохозяйственных культур. Каждому виду растений необходимо определенное количество и соотношение питательных элементов. Если оно соблюдается, то растения дают высокий урожай хорошего качества. Если - не соблюдается, то наблюдается недобор урожая и ухудшается его качество.

Цель исследований. Изучить закономерности поведения меди, марганца и пинка в системе: почва - растение на уровне отдельных почвенных районов Приобского плато Алтайского края в связи с их содержанием в почве, потребностью в них различных сельскохозяйственных культур и теоретически обосновать необходимость применения микроудобрений под различные сельскохозяйственные культуры.

Задачи исследований. 1.Определить особенности микроэлеменшого состава материнских пород изучаемой территории. 2. Изучить закономерности пространственного варьирования содержания микроэлементов в почвах, выявить различия на уровне почвенных районов. 3. Определить диапазоны и средние величины содержания меди, марганца н цинка в различных культурах на уровне почвенных районов с целью выявления возможного недостатка н антагонистического взаимодействия между отдельными элементами. 4. Установить те значения содержаний меди, марганца и цинка в почве, которые определяют максимальное накопление их в растениях и те содержания, при которых в растениях начинают проявляться барьерные механизмы. 5. Выявить возможность синергическнх и

антагонистических эффектов, проявляющихся, благодаря химическому составу растений в зависимости от содержания в почве элементов - конкурентов, 6. Найтт взаимосвязь между поглощением растениями двух элементов - конкурентов в toi числе н через соотношение их содержания в растениях. 7.0пределить чере: коэффициенты биологического поглощения (КБП) и другие показ атеш биологическую значимость каждого из изучаемых элементов и найти наиболе< дефицитный элемент в условиях исследуемых агробиоценозов. 8.Выявихь т< содержания в почве микроэлементов, которые определяют наиболее высокие уровш урожайности сельскохозяйственных культур на изучаемой территории. 9.Устансвяп агрономическую и экономическую эффективность микроудобрений, содержании меда, марганец и ципк при использовании их раздельно н в смесях.

Научная новизна работы. Впервые в фитоценозах Приобского плато Алтайской края была обнаружена определенная специфика в миграции и распределенш микроэлементов в определенных подтипах и разновидностях черноземов. Бьш выявлены особенности профильного распределения меда, марганца и цинка i зависимости от их биофильности. Установлены коэффициенты биологическое поглощения микроэлементов растениями в зависимости от конкретны: бногеохимических условий и доказана повышенная биологическая значимость цннка i том числе и, благодаря данным о его накоплении в наиболее плодородных почвах Выявлена возможность как синергаческих, так и антагонистических взаимодействие при поступлении микроэлементов в растения. Определены те содержания в почва; микроэлементов, которые соответствуют максимальному накоплешпо их в растения: на уровне различных почвенных районов и установлен факт наличия негативно сл повышенного содержания в почве некоторых микроэлементов.

Защищаемые положения 1. Микроэлементные ситуации в почвах Приобскоп плато в большой степени определяются гранулометрическим составом матерински; пород. Наиболее плодородные почвы Предгорий Алтая характеризуются относителью высоким содержанием цинка. Цинк в фитоценозах Алтайского края является нанболе дефицитным и биологически значимым элеменгом.2.Поглощение меди, марганца i цинка растениями в условиях фитоценозов Приобского плато зависит не только от и содержанием в почве, но и от индивидуальной потребности растений в каждом га ни н от проявления антагонизма и синергизма. Наиболее вероятным антагонистом ni отношению к меди и цинку на изучаемой территории является марганец. З.Наиболе высокие уровни урожайности различных сельскохозяйственных культур н территории Приобского плато характерны дня среднего содержания в ночв подвижных форм марганца и меди и повышенного содержания подвижного цинка.

Практическая значимость работы заключается в выявлении почв и почвенны районов северо- восточной части Приобского плато, где наиболее сильн проявляются антагонистические взаимодействия между микроэлементами. Был установлено, что в изучаемых атробиоценозах удобрения, содержащие цинк и сравнению с другими наиболее эффективны под яровую пшеницу.

Публикации полученных результатов. По теме диссертация опубликовано 5 статей.

Структура н объем диссертации. Объем диссертации 187 страниц машинописного текста Состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Список используемой литературы включает 165 наименований, го них 37 на иностранном языке. Экпериментальный материал иллюстрируют 47 таблиц в тексте и 20 рисунков.

Глава 1 Объекты, методы исследований

Объектами исследований были основные почвы Приобского плато и растения. Особое внимание было уделено агробяодеяозам 10-го, 11-го и 12-го почвенных районов, выделенных на территории Приобского плато согласно почвенно -географического районирования Н.И. Базчлевич и П.И. Шаврыгина (Почвы Алтайскою края, 1959).

Микроэлементный: состав почв указанных районов изучали с помощью инструментальных и аналитических методов предусмотренных ГОСТом. Валовое содержание микроэлементов в почве определяли с помощью спектрографа ИСП-22. Содержание подвижных форм микроэлементов в почве определялось с помощью методов, предложенных Г.Я.Рияысксом (1965) и методических указаний по агрохимическому обследованию почв на содержание микроэлементов (Методическое указания по агрохимическому обследованию и картографированию почв на содержание микроэлементов, 1976).

Для изучения влияния предпосевной обработки семян препаратами, содержащими медь, марганец и цинк на рост н развитие пшеницы в течение 1996-1998тг на опытном участке учхоза АГАУ «Пригородное» проводились полевые опта. В опытах проводили комплекс наблюдений, учетов и исследований, которые были выполнены при соблюдении требований методики опытного дела (Доспехов, 1985) и «Программы и методики постановки опытов и проведения исследований по программированию урожаев полевых культур»(1978).

При анализе микроэлеменгных ситуаций в системе почва - растение на изучаемой территории, а также при постановке полевых опытов был использован информационно- логический анализ, изложенный в работе Ю.Г.Пузаченко и А.В.Мошкнна (1969) и апробированный в почвенно-агрохимическнх исследованиях Л.О. Корпачевским с соавг. (1970), Л.М.Бурлаковой (1977) и др.

С помощью статистического анализа свойств почв и растений расчитаны средние арифметические (М), средние квадратичные отклонения (а), величины коэффициента варьирования (V) по алгоритмам Н.А.Плохинского (1970). Достоверность результатов полевых опытов была установлена с помощью дисперсионного анализа (Доспехов, 1979).

В работе обобщены также данные анализа почв и растений, полученные в лаборатории микроэлементов на кафедре химии АГАУ.

Глава 2 Условия формирования почвенного покрова Приобского плато

Геологическая история Алтайского края объясняет формирование поверхности состав почвообразующнх пород. Схемы развития и накопления отложений даны работах Н.И. Камбалова (1963) Г.Д. Рихтера (1968), И.Т. Трофимова (1966), Cj Архипова(1971) и Др.

Черты рельефа Приобского плато Алтайского края описаны И.П. Герасимова (1934, 1939, 1940), H.H. Соколовым (1936), М.С.Кадещой (1938), АЛ. Москвиппш (1940), Б.Ф. Петровым (194S), Ю.А. Кузнецовым(1950), К.П. Горшениным(1955 Р.В.Ковалевым с соавторами (1967), А.Д. Орловым (1975).

По характеру расчленения, высоте, проявлению современной эрозии Приобекс плато неоднородно. Эта неоднородность видна при рассмотрении нзутаемь почвенных районов Приобского плато. Каждому почвенному району этой территор? присущи определенные черты рельефа и материнских пород.

Почвообразуюшде породы черноземов на исследуемой территор; крупнопылевагае лёссовидные суглинки, которые подстилаются песками, супесями шяши.

По М8ХвЛ1{Ч2СКОМу COCTSSy» пачвообрззующяе породы изучаемой Teppirropi легкие и средние и тяжелые суглинки. По минералогическому составу они бога полевыми шпатами, слюдами и гидрослюдами (Петров, 1948; Трофимов, 1967).

По суммам температур выше 10°, по длительности безморозного периода, г коэффициенту увлажнения к началу фазы колошения яровой пшеницы в средние влажные годы; почвенные районы, являющиеся местом калик исследований Biosi расположить в ряд: 12> 10> 11. Одиннадцатый почвенный район (Каменск административный район) в этом отношении является менее благоприятным чем 10' и, особенно, 12-й (Тюменцевский и Павловский административные районы). Г агроклиматическим: ресурсам и классам бонитета почвенные районы мош расположить в ряд: 12>10>11.

Почвы изучаемых почвенных районов в свое время формировались пс разнотравно - тшггаково - ковыльной степью с березовыми колками и лесами.

Условия формирования почв в Алтайском крае очень разнообразны. Раздичнь географические области отличаются не только разнообразием почвенных типов, но их пределах часто различны и почвенные подтипы одних и тех же тгак (Розанов, 1959).

Основными почвами умеренно засушливой колочной степи Алтайского кр; являются черноземы обыкновенные и выщелоченные. Первый подтай преобладает i широкоувалистых равнинах. Второй - в более пониженных местах и на склон: увалов, исключая южные экспозиции.

Глава 3 Содержание микроэлементов в почвах Приобского плато Алтайского края

Почвы формируются при взаимодействии определенных природных факторов деятельности человека в результате длительных процессов изменения материнсю

пород. Они содержат продукты выветрив алия материнских пород и разложения растительных и животных организмов.

Таблица 1

Содержание микроэлементов в материнских породах 10, 11,12 почвенных районов и Центрального черноземья

Почвенный район Си Мп 7п

Диапазон Среднее м + <5 Диапазон Среднее м+ст Диапазон Среднее м+ <т

10-й 20-56 33 + 13 560-1300 930 + 370 25-47 36+11

11-й 30-50 40+10 5001300 900+400 40-80 60+20

12-й 30-40 35+5 600-120 900+300 46-70 58+12

Центральное черноземье (Яр* „асе^а с /№!

Микроэлементы

Мп Си 7л

Покровные лёссовидные легкие н средние суглинки 353+128 11+0,2 33+8

Покровыные лёссовидные тяжелые суглинки и глины 418 + 54 17+0,5 52+4

Клнрк литосферы 1000 47 83

Сопоставляя средние величины содержаний микроэлементов в материнских породах исследуемых районов, мы отметили, что они выгодно отличаются от пород Центальшго черноземья по валовому содержания меди, марганца и цинка. Наши данные более соизмеримы с кларками литосферы.

О степени накопления микроэлементов в гумусовых горизонтах почвы можно судить по коэффициентам накопления, или элювиально- аккумулятивным коэффициентам (ЭАК).

Таблица 2

Элювиально- аккумулятивные коэффициенты в

почвах почвенных районов Приобского плато_

Почвенные Эле- Почвы

районы менты Чернозем обыкновенный Чернозем выщелоченный

Си 1,0-1,2 1,0-1,1

10-й Мп 1,0-1,3 1,0-1,3

7л 1,2-1,4 1,0-1,5

Си 1,0-1,3 1,0-1,1

11-й Мп 1,0-1,3 1,1-1,2

2п 1,2-2,0 1,0-1,6

Си 1,1-1,2 1,1-1,2

12-й Мп 1,1-1,3 1,1-1,2

7л 1,2-1,6 1,0-1,4

ЭАК в зональных почвах изучаемых почвенных районов колебались: по меди марганцу в пределах 1,0-1,3; по цинку в пределах 1,2-2,0. Это говорит о том,, чт почвообразовательный процесс в изучаемых ландшафтах идет в большей степени пользу накопления в почве цинка. Оптимизация химического состава почв осуществляется через систему обратных связей, которые, благодаря растительны остаткам, обеспечивают накопление паибояее биологически значимых элементе (табл. 2).

Валовое содержание микроэлементов в почвах Алтайского кран, зависит от и содержания в материнской породе. Диапазоны валовых содержаний микроэлементе в изучаемых почвах, свидетельствуют, что на фоне «.стандартной груишроаки) разработанной группой авторов (Виноградов, 1957; Пейве, 1963; Зборшцу] Зырин, 1973; Важенин, 1974) содержание валовой меди находится на уровне 6-8 груш цинка - 5-8 групп, марганца - 4-6 групп (Рис.1). Это значит, что валовое содержали меди, марганца и цинка в почвах изучаемых районов достаточно высокое.

Группы почв

Микроэлементы

и стандартные группиро в-кн Си Содержание по труппам, мг/кг Мп Содержание по группам, мг/кг Zu Содержание по группам, мг/кг

1 <5 200-300 <10

2 5-7 200-300 10-15

3 7-10 300-500 15-22

4 10-15 500-700 22-33

5 15-25 ш&щ 700-1000 щш 33-50

6 22-33 шт 1000-1500 щШш 50-70

7 33-50 1500-2200 ШЁШ 70-110

8 Шт >50 >2200 i-fi >110

- Каменский район (11 п.р.)

- Павловский район (12 п.р.) Щ - Тюменцевский район (10 п.р.)

Рис. 1. Валовое содержание меди, марганца и цинка в почвах 10,11 и 12 почвенных районов Приобского плато согласно «стандартной» группировки

Одним из критериев степени обеспеченности растений микроэлементам является содержание в почвах их подвижных форм. Пределы колебаний говорят том, что содержание подвижных форм микроэлементов в черноземах обследуемы районов по отношению к группировке Ягодина - Верниченко (1989) соответствуй обеспеченности медью в 10-ми 11-м районах от «бедной» до «очень богатой», а в V. м районе от «бедной» до «богатой». Обеспеченность подвижным марганцем в 10-

районе на уровне «богатой», а в 11-м и 12-м на уровне от «средней» обеспеченности до «очень богатой», (рис.2)

Мгд*

1 2 3 4 1

Группы Очень бедная Бедная Средняя Богатая Очень богатая 1

МГ/КТ <1.4 1.4-3.0 3,0-4,4 4,4-5,6 >5,6 1

10-й почвезный р айон |

шшттт

11-3 почвенный район

12-Й почвенный рабов

! 1

Марганец

мггкг 1 [ <25 1 25-55 1 55-90 \ 90-170 1 |_ >170 |

| 10-й почвеНЕЫйрвйон |

1 1

11-й потаена ый район 1

! 1 { 8ШШШШ8ШШШШШДОШШ

Г_ _ 12-й почв еня ыа район

1

Цшае

мгбт 1 40 | 4,0-6,0 | 6,0-8,8 | >8,8 | - |

| 10-й почвенный район |

ЕШКЯЯШВЯ | " I

11-й почвенЕый раЗоя )

12-йпочвенныйрайон |

1 1

Рисунок 2 .Оценка обеспеченности Приобского плато подвижными формами

микроэлементов на фоне группировки Ягодана-Веряиченко

Глава 4. Закономерности поглощения микроэлементов растениями в условиях Приобского плато Алтайского края

Содержание микроэлементов в почве дает лишь ориентировочное представление об обеспеченности ими растений, которая определяется не только концентрацией элемента в питательной среде, но и избирательностью растений.

Было установлено, что культуры 11-го почвенного района содержат меньше меди л больше цинка, чем культуры 10-го и 12-го почвенных районов. В 10-м почвенном районе культуры характеризуются самым высоким содержанием марганца.

Анализируя частоту встречаемости (%) различных рангов микроэлементов в растениях изучаемой территории, можно отметить, что растения через свой химический состав показывают в одном случае - возможность недостатка элементов для растений, в другом - возможность избытка н проявления там антагонистических эффектов.(Табл.З).

Таблица

Частота встречаемости (%) рангов содержания микроэлементов в растениях Приобского плато

Микроэлементы Ранги, мг/кг Почвенные районы

10-й 11-й 12-й

Медь I <4 15 50 30

II 4-8 35 35 50

III 8-12 25 15 20

1У > 12 25

Марганец, I <50 12 30 25

II 50-100 50 60 50

III >100 38 10 25

Цинк I <20 10 - 30

II 20-30 55 10 40

III 30-40 25 70 10

ГУ >40 10 20 10

Первый ранг обеспеченности, который можно считать признаком недостаточное! наиболее вероятен по меди в 12-м и в 11-м районах, по моргать -в 11-м районе, > цинку - в 12-м районе. Последний ранг обеспеченности, который можно счита: признаком возможного избытка для растений, наиболее вероятен по меди - в 10-районе, по марганцу ь 10-ми 12-м районах.

Содержание и поступление микроэлементов в растения зависит не только < содержания в почве нх подвижных форм. По крайней мере, эта связь не всег; прямолинейна. Увеличение содержания в почве подвижных форм микроэлемента ; определенного предела способствует увеличению его содержания в растения Повышение концентрации микроэлемента в субстрате относительно этого предела I способствует поглощению его растениями. Поэтому иногда на фоне высоко] содержания микроэлемента в почве, растения не отличаются высоким еа содержанием. Онн при этом проявляют некоторую избирательность, формируя свс микроэлементный состав сообразно генотипу и потребности в тех или инь микроэлементах.

Для выявления закономерностей поглощения меди, марганца и цинка м используя информационно - логический анализ к специфичные состояния сопоставит данные о содержании микроэлементов в растениях и подвижных форм в почв (Рис.3)

содержания в почве подвижных форм

I

Была установлена криволинейная зависимость аналогичная зависимости, обнаруженной А.Л .Ковалевским (1972). У нее можно выделить д ва диапазона зависимости: прямой пропорциональной в области низких концентраций и обратной пропорциональной в области высоких концентраций. Такая зависимость связана с наличием у растений барьерных механизмов. Эти механизмы, препятствуют накоплению в растениях избыточных количеств микроэлементов, что необходимо для формирования в них определенного соотношения элементов. Оптимальное соотношение элементов в растениях может быть одним из свидетельств наличия благоприятных условий дая метаболизма при данной продуктивности ах. В то же время это соотношение не всегда соблюдается, что может быть связано с различиями микроэлемеятаого состава почв. Соотношение содержаний элементов в растениях дает информацию о степени сбалансированности питания растений, в частности о наличии избытка или недостатка элементов в питающей среде, а также о наличии синергизма или антагонизма ионов при поступлении их в растения.

Рассматривая наши данные в сравнении с данными ГЯ.Ринысиса В.Ф.Ноллендор' (1972) о соотношении микроэлементов в искусственном питательном еубстрап который был приготовлен на основании показателей среднего содержания соотношения микроэлементов в растениях, мы установили, что в почвах Прнобског плато относительно меди меньше валового и подвижного цинка и больше валового подвижного марганца. По отношению к меди в растениях Приобского плат повышено содержание марганца. На этой территории содержания меди и цинка растениях относительно сбалансированы. Способность растений поддерживат содержание цинка на оптимальном уровне, даже при наличии недостатка в почве ег подвижных форм, связана с его повышенной биогенностью. Цинк в условия Алтайского края, согласно коэффициентам биологического поглощения (КШ] является наиболее биологически значимым, потребляемым и дефицитных Коэффициенты биологического поглощения в ландшафтах Алтайского кра изменяются в порядке: 2п>Си>Мп. Относительно валового содержания в почвах он ориентировочно составляют соответственно: 2п=12, Си=5, Мп=1,4.

В наиболее плодородных почвах Предгорий Алтая соотношение элементов растениях (табл. 4) более близко к соотношению их по Рпнькнсу- Ноллендорф (1972 Формированию оптимальных соотношений элементов в растениях способствуют ил препятствуют синергические ш антагонистические взаимодействия между ионами.

Таблица

Соотношение микроэлементов в растениях, субстрате и почве (Ринькис, Ноллендорф, 1972)

Соотношения

Си Zn Мп

В питательном субстрате по Рннькису-Ноллендорф 1,0 3,3 7,0

В растениях, по Рннькису - Ноллендорф 1,0 3,1 6,3

В почвах Приобского плато:

а) по валовому содержанию 1,0 1,3 25

б) по содержанию подвижных форы 1,0 0,25 25

В типичных черноземах Предгорий Алтая 1,0 3-5 4-8

В растениях Приобского плато 1,0 <3 ->5 <8->16

Микроэлементы

Взаимное влияние элементов при их поступлении в растения обнаружено многим исследователями (Dikshit, Sliaima, Singh, 1971; Вильдфлуш, Дударе; 1972; Ринькис 1972; Шикана, Овсянникова, 1972; М.П. Моргун, В.АЛуйков, 1973; Bowen, 1973). Он утверждают, что поглощение растениями любого элемента зависит от поглощени других элементов и при этом наблюдаются как синергические, так ] антагонистические взаимодействия.

Используя информационно - логический анализ и специфичные состояния (рис.4 мы установили, что зависимость метду содержанием элемента в растениях и eri конкурентов в почве чаще всего криволинейная. Достаточно часто при низки содержании элемента- конкурента в почве (N) наблюдается также низкое содержали

в растениях изучаемого элемента (I). Дальнейшее повышение валового содержания микроэлемента в почве также повышает его содержание в растениях. Эту зависимость можно отнести к прямой пропорциональной, свидетельствующей о наличии синергаческого взаимодействия между элементами - конкурентами. Максимальное содержание в растениях элемента (I) наблюдалось , как правило, при близком к среднему содержанию в почве элемента-конкурента. Дальнейшее повышение содержания в почве элемента - конкурента (К), как правило, приводит к снижению содержания в растениях данного элемента (I), т.е. имеет место обрягао -пропорциональная зависимость. Это связано с антагонистическими взаимодействиями ионов при поступлении их в растения.

-10-й почвенный район — -11-й почленный район — ' — -12-й почвенный район Рис -Зависимость содержания мнкрголементов в растениях от содержат« в почве подвижны* форм элементов - коккуренгов

Аналогичное взаимодействие элементов при поглощении их растениями особен хорошо проявляется, когда речь идет о подвижных формах элементов в почвах (] Оно сопровождается часто понижением содержаний в растениях элемента ,

¿2п

аномально низких. Это наблюдается в паре - в 12-м районе, в паре- в 10

ПМп Пси

Р 9 9

__ с Мп *~Мп „ ^Си и 12-м районах, в парах-и -»о всех районах; в паре-в 11 и 12

Пси Пг» Пмп

£Си

районах, в паре-в 10-ми 11-мрайонак.

Пъг

10-й почвенный район

и

Мг'кг

40 \ 40 / \ 8 И \

10 / Ч 1 » 6 /

20 :о / / 4

4 6 8 Р ,

! ¡-и псчбскнып р«1гк;ь

-ц \

-Г \

ы

51) 100 150 / м.

/ \

\

/ \

4 6 8 50 100 150 Си„ 50 100 150 /^,, Мг'<

12-и почвенный район

Ал, (с.

/ 3 40 \ 8

30 1 ч| «

У 20 / 4

1Ы

4 6 8 £(.и 50 100 150 РЧг 50 100 ( Рис 5. Содержание элементов в растениях в зависимости от содержания в них

элементов - конкурентов

При изучении закономерностей накопления растениями одного элемента в зависимости от накопления другого с помощью информационно - логического и специфичных состояний были установлены те концентрации при которых наблюдаются синергические и антагонистические взаимодействия между ионами. Те части кривых, которые отражают прямую зависимость можно считать проявлением сннергических взаимодействий, а обратную зависимость - антагонистических (Рис.5).

Глава 5 Микроэлементы и урожай

Состояние и поведение микроэлементов в почве нельзя рассматривать в отрыве от почвенного плодородия. Наиболее плодородные почвы Алтайского края - типичные черноземы Предгорий Алтая, судя по количественным критериям агроэкологического районирования оцениваются по сравнению с другими наиболее высоким баллом. Их микроэлементный состав мы сочли возможным считать эталонным, т.к. он сопряжен с наиболее высокой урожайностью основных сельскохозяйственных культур. По сравнению с почвами Приобского плато в почвах Предгорий Алтая больше подвижного цинка и меньше подвижных форм меди и марганца. Это сопряжено с более высокими уровнями урожайности различных сельскохозяйственных культур. (Рис.6).

Горох

X-

х

0.5 1.0 1.;

Урожайность г/га

2.0 / \

1,5 1 1 ! к

3 Урожайность г/гд 5 Пс. СТ"

50 100 150 Лкшсрия /7Уп

3 4 5 50 100 150

Пс, Кукуруза п

1 / Ч

У :

X

1

(1,5 1.0 1.5

... и-

/1

3 ( 5 50 100 150 0.5 1.0 1.5

Пс. Пи. II,._

Рисб. Смпь межлу урожаГшостью н сш1г.р*.и|мсм л гючм пол*1Шп.1х (рорм цели, ««ртачш и пш> I Пг. . П Пь,)

0.5 1,0 1

Проблема повышения продуктивности сельскохозяйственных культур Алтайсш 1фая тесно связана с обеспеченностью их элементами питания, в том числе микроэлементами.

Наши опыты, проводимые в 1996, 1997 и 1998 годах и предусматривав:™ применение микроудобрений, содержапщх цинк, медь и марганец под пшениц показали, что агрономическая эффективность микроэлементов изменялась в порядк гп>Си>Мп.(табл.5).

Таблица 5

Влияние цинка, меди, марганца и их смесей на урожайность яровой пшеницы

Контроль гл Си Мп

96 97 98 96 97 98 96 97 98 96 97

Урожайность зерна, т/га 1,47 1,16 1,84 2,35 1,63 2,66 1,55 1,37 1,86 1,48 1,18 1

Прибавка т/га - 0,88 0,47 0,82 0,08 0,21 0,02 0,01 0,02

Прибавка, % 59,9 40,5 44,6 5,4 18,1 1,0 0,6 1,7

Контроль гп+с. гп+Мп - Си+Мп 2п+Си+М

96 97 98 96 97 98 96 97 98 96 97 98 96 97

Урожайность зерна, т/га 1,47 1,16 1,84 2,25 1,55 2,60 15,0 1,55 19,5 1,40 1,20 1,7 0 1,80 1,60

Прибавка т/га 0,78 0,39 0,86 0,03 0,39 0,38 0,03 0,4 - 0,33 0,44

Прибавка, % 53,1 33,6 46,7 2,0 33,6 5,9 2,0 1,0 - 22,5 37,9

Контроль гп Си Мп гп+ си гп+мп' Си+Мп- 2п+Си(

Средняя урожайность за 3 года, т/га 1,49 2,21 1,59 1,49 2,13 1,67 1,53 1,87

" Прибавка т/га 0,72 0,10 0,64 0,18 -0,04 0,38

Прибавка, % 48,3 6,9 - 42,9 12,0 2,7 25,5

Прибавки от применения цинка по годам колебались от 40,5 до 59,9%; < применения меди они были значительно меньше (1,0 - 18,1%); от применен! марганца они были недостоверными. Совместное применение микроэлементов парах «2л+Си» и «2п+Мл» обеспечивало значительные прибавки урожая, котор! были, однако ниже, чем прибавки от применения цинка. Совместное применение ме; с марганцем, как правило, не давало эффекта. Использование для предпосевнс обработки семян всех трех элементов в варианте «Си+Мп+гл» было бол эффективным, чем совместное применение только меди и марганца.

Экономическая эффективность применения микроудобрений определяется роете урожая, размером дополнительной продукции, затрат на внесение удобрений, убор] и реализацию прибавки урожая, величиной чистого дохода, полученного в расчете 1 1 га посева и на 1 рубль дополнительных затрат. Наиболее высокий урове] рентабельности был в варианте «гю>. Несколько менее рентабельными были вариант

йп+Мп+Си», «гп+ Си» и «2п+ Мп»т.е. варианта, где обязательным компонентом был цшк. Варианты без цинка были менее рентабельными, а вариант «Мп» по )ентабельности приближался к контролю. Таким образом, анализ экономической эффективности указал на то, что не все сочетания меди, марганца и цинка экономически эффективны и что экономически целесообразно применять лишь цинк и ¡го сочетания с другими элементами.

Выводы

1. Содержание меди, цинка и марганца в материнских породах почв изучаемых )айонов соизмеримо с кларком литосферы. Валовым марганцем наиболее обогащены материнские породы 10-го почвенного района, валовыми медью и цинком - 11-го ючвенного района

!. Валовое содержание микроэлементов в почвах изученной территории очень !ариабельно и колеблется в зоне среднего н высокого содержания. 1. Почвы всех изученных почвенных районов характеризуются низким содержанием годвиетсго цинка. Недостаток подвпзксй меди наиболее вероятен в 10 - м ючвенном районе, подвижного марганца в 11-м почвенном районе. (.Установлено, что медью и марганцем в большей степени обеднены растения 11-го ючвенного района. Цинком обеднено 25 - 30% растений всех районов. Выявлено, что говышенным содержанием меди и марганца обладают растения 10-го почвенного района, а цинка 11-го почвенного района.

5. Выявлено взаимосвязь между содержанием микроэлементов в почве и растениях. Максимальное накопление растениями меди (>8 мг/кг) соответствует ее валовому удержанию в почве 30-35 мг/кг, марганца (>150 мг/кг) соответствует валовому удержанию в почве 800-1200 мг/кг, цинка (> 40мг/'кг) его валовому содержанию в точве 40-50- мг/кг.

5.Установлена взаимосвязь между содержанием в растениях и в почве подвижных }>орм микроэлементов. Максимальное накопление в растениях меди соответствует удержанию в почве 4,0-5,0 мг/кг ее подвижных форм. Максимальное накопление в 1 астениях марганца соответствует содержанию в почве 50-90 мг/кг подвижных его }юрм. Максимальное содержание цинка соответствует содержанию в почве 0,9-1.1 .ст/кг его подвижных форм.

/.Установлена криволинейная зависимость между поступлением в растения данного шемента и валовым содержанием в почве элемента - конкурента. Поступление в застения данного элемента зависит от содержания в почве подвижных форм элемента ■ конкурента Наиболее высокое содержание в растениях цинка соответствовало удержанию в почве подвижных форм марганца < 100-140 мг/кг и меди 3-5 мг/кг. Наиболее высокое содержание в растениях марганца соответствовало содержанию в точве подвижных форм меди 3-4 от/кг и цинка < 0,7-1,1 мг/кг. Наиболее высокое удержанием в растениях меди соответствовало содержанию подвижных форм марганца 100-180 мг/кг и цинка - 0,9-1,1мг/кг.

3.Урожайность сельскохозяйственных культур сопряжена с определенными «отчествами микроэлементов в почве. Наиболее высокой урожайности яровой

пшеницы соответствует содержание в почве подвижных форм: меди 3-4 мг/1 марганца 50-100мг/кг, цинка > 1мг/кг. Наиболее высокой урожайности горо: соответствует содержание в почве подвижных форм: меди 3-4 мг/кг, марганца 100мг/кг; цинка >1,0 мг/кг. Наиболее высокие урожаи зеленой массы кукуру: соответствуют содержанию в почве подвижных форм: меди 3-4 мг/кг, марганца 50-1< мг/кг; цинка> 1,0 мг/кг.

9. Была установлена закономерность, согласно которой агрономическ эффективность микроэлементов изменялась в порядке: 2п > Си > Мл. Прибавки > применения препаратов, содержащих цинк по годам колебались от 40,5% 59,93 Прибавки от меди были значительно ниже и составляли 1,0-18,1%. Прибавки ( марганца были не достоверными

Ю.Наиболее высокий уровень рентабельности при возделывании пшеницы был варианте «2хо>. Несколько менее рентабельным были варианты «2п+Си+Мп «&1+Сш>, (&г+Мп), т.е. варианты где обязательным компонентом был цинк.

но материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1).Спицына С.Ф., Назаренко Н.В., Григорьева Т.Н. Специфика формирован] микроэлементного состава растений и кормов в Алтайском крае.// Сб. Актуадьш проблемы ветеринарного образования. Барнаул 98.C.129.

2).Григорьева Т.Н., Гуляева С., Николаенко Л., Томаровский A.A. Микроэлемет - фактор оптимизации питания картофеля./ Материалы региональной научно практической конференции 4-5 марта 1998г,с.15б.

3).Спицына С.Ф., Томаровский A.A., Григорьева Т.Н. Микроэлементный дисбала кукурузы в условиях Алтайского края./ Почвенно - агрономические исследоват Сибири. Сб. Трудов к 100-летию профессора Орловского.с.82.

4).Григорьева Т.Н., Сиицына С.Ф., Лесных E.H. Мпкроэлеменгный сост эродированных почв./ Почвенно- агрономические исследования Сибири. Сб. Трудов 100-летию профессора Орловского.с.85.

5).Спицына С.Ф., Григорьева Т.Н., Томаровский A.A. Некоторые особенное микроэлементов в раетеннях./Сб. Экологические проблемы использования водных природных ресурсов на Юго- Западе Снбири.с.143.