ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ

Маркина, Анна Васильевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ
ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ"

На правах рукописи

МАРКИНА Анна Васильевна

ВЛИЯНИЕ ГУ МАГА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ шСа И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ

Специальность 03.00.01 - Радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических иаук

Обнинск - 2006

Диссертация выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии я агроэкологии Российской академии сельскохозяйственных наук

Научные руководители: Доктор биологических наук Доктор биологических наук

Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор

Доктор сельскохозяйственных наук

Ульяненко Лилия Николаевна Круглое Станислав Валентинович

Дричко Владимир Федорович Шаповал Ольга Александровна

Ведущая организаций: Республиканское научно-исслеловательское унитарное предприятие «Институт радиологии», Беларусь, г, Гомель

Защита диссертации состоится £¿¿¿20Т2006 г. в часов

На заседании диссертационного совета Д 006.068.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. 249032, Калужская обл., г, Обнинск, Киевское шоссе 109 км., ВНИИСХРАЭ, Диссертационный совет.

Факс: (08439)68066. Электронная почта: а]ехакЬ(п@паглhninslt.org

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСХРАЭ

Автореферат разослан "ЛД. " &/.£<£ЛШ> г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук / О.А.Шубина

^У^ол,

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Загрязнение сельскохозяйственных угодий в результате радиационных аварий (ПО «Маяк», 1957 г., Чернобыльская АЭС. 19В6 г., Сибирский химический комбинат, 1993 г,) привело к формированию радиоактивных следов на территории России, Авария на Чернобыльской АЭС затронула 21 административный субъект РФ, а общая площадь загрязнения составила более 50 тыс. км2. Одной из задач ведения сельского хозяйства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, является уменьшение содержания долгоживушего радионуклида ,3,С$ в продукции растениеводства и, как следствие, снижение лозовых нагрузок на население.

В радиоэкологических исследованиях, начатых в середине прошлого столетия, изучены общие закономерности миграции радионуклидов в системе почва-растение (Клечковский, Гуля кия, 1958, Юдннцева, Гуяякнн, 1968., Паалоцкая, 1974; Алексахнн, Моисеев, Тихомиров, 1977 и др.)- После аварии на Чернобыльской АЭС получены новые данные о поведении радионуклидов (Санжарова, Кузнецов, Аксенова, Котик,1996; Фесен-ко C.B., Алексахнн P.M., Санжарова Н.И.,1998;Кругяов, Суслина, Анисимов, Алексахнн, 2005 и др.). Вместе с тем, проблема регулирования поведения радионуклидов в системе почва-растение на физиологическом уровне, который, наряду с почвенным уровнем, определяет накопление радионуклидов в растениях, остается малоизученной. В связи с этим изучение факторов, влияющих на метаболические реакции растительных организмов, ответственные, в частности, за транспорт минеральных веществ, является актуальным в современной радиоэкологии, поскольку дает представление о механизмах, детерминирующих направленность и интенсивность процессов накопления радионуклидов в биомассе и урожае сельскохозяйственных культур.

В современном растениеводстве необходимым элементом технологий возделывания сельскохозяйственных культур является применение большой группы химических веществ, обладающих физиологической активностью, повышающих устойчивость растений к биотическим и абиотическим факторам, продуктивность культур и качество продукции (Калинин, 1986; Ульяненко, Филипас, 1994; Шаповал, 2005). В то же время применение на радиоактивно загрязненных почвах физиологически активных веществ, различающихся по цели действия и/или способу применения, может приводить к изменению поглощения радионуклидов и их распределения между различными частями растений (Ульяненко, Филипас, Дьяченко, 1993; Ульяненко, Круглов, Филипас, Алексахин, 2002).

Интерес к гуминовым препаратам, получаемым из природного сырья (торф, бурый уголь, сапропель), связан с их доступностью, дешевизной, высоким стимулирующим эффектом роста и развития сельскохозяйственных культур, а также формирования адаптационных способностей растений к неблагоприятным условиям окружающей среды (Христе-ва, 1973; Горовая, 1984; Гельаср, 1990; Озерцковскак, 1994; Еезуглова, 2003; Paleg, 196); Ziechmann, 1976; Jacson, 1978; Уоринг, Филипс H, 1984; Никелл Л. Дж., 1984),

Безопасность для окружающей среды, регуляторные и адаптогенные свойства гу-матов позволяют рассматривать целесообразность их применения для получения экологически чистой продукции растениеводства на территориях с интенсивным техногенным загрязнением, в том числе и радиоактивным.

Вместе с тем, несмотря на большой объем экспериментальных данных, механизм действия гуминовых веществ на ростовые процессы я метаболические реакции растений к настоящему времени до конца не выяснен. Можно предполагать, что гумусовые вещества, влияя на эффективность усвоения растениями калия, способны изменять накопление его химического аналога lTÏCs ь урожае.

Шли и задачи исследования: Целью диссертационной работы явилось изучение влияния способов применения гумата калия на накопление и вынос и макроэлементы* и ярового ячменя

' ' ГЧ^-'Л"^ I

при выращивании его в почвах с разной обеспеченностью элементами минерального питания.

Для реализация поставленной пели необходимо было:

- изучить влияние гумата калия на динамику накопления l37Cs, его химического аналога К и макроэлементов (Са и Mg) растениями ячменя в онтогенезе (30- н 60-ти суточные растения, солома, зерно);

- выявить рааднчия в эффективности разных способов примененнд гумата калня и внесения в почву элементов минерального питания (К и N в аммонийной форме) на процессы транспорта 13TCs и макроэлементов (К, Са и Mg) из почвы в растения ячменя;

- оценить влияние гумата калия на вынос 137Cs и макроэлементов (К, Са и Mg) с биомассой и урожаем ячменя.

Научная новизна работы:

- впервые в рамках комплексного эксперимента дана оценка влияния разных способов применения гумата калия (предпосевная обработка семян и опрыскивание растений в фазу кущения) и внесения в почву калня н аммонийного азота на динамику накопления шСз и макроэлементов (К, Са н Mg) растениями ячменя в онтогенезе;

• установлено превалирующее значение почвенных факторов регулирования поглощения растениями Cs (внесение К и аммонийного N) по сравнению с механизмами, определяющими его поступление за счет изменения скорости и направленности метаболических реакций (применение гумата калия на разных стадиях развития растений);

- впервые показано, что приращение биомассы и урожая ячменя под влиянием применения гумата калия не обязательно сопровождается снижением удельной активности mCs в растениях;

• установлена более высокая способность гумата калия изменять поглощение растениями ячменя на менее обеспеченных К и аммонийным N почвах, и модификация эффекта калийных удобрений на фоне применения препарата;

- впервые дана оценка выноса Cs, К, Са и Mg с биомассой растений па различных стадиях их развития и с урожаем ячменя.

Практическая значимость работы:

Применение гумата калия при выращивании ячменя в условиях радиоактивного загрязнения почвы с целью повышения продуктивности культуры целесообразно при различной степени обеспеченности почвы элементами минерального питания, однако наиболее эффективно при недостатке, как К, так н N. Использование препарата приводит к изменению накопления lJ1Cs и распределения его в различных частях растений, в зависимости от обеспеченности почвы К и N, что необходимо учитывать при оценке выноса радионуклида с урожаем и распета коллективной дозы облучения населения. Предложения по использованию гумата калия в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур отражены в «Методических указаниях по получению экологически чистой сельскохозяйственной продукции на техногенно загрязненных территориях, 2005».

Положения, выносимые на защиту:

Применение гумата калия при выращивании ячменя в дерново-подзолистой почве приводит к изменению поступления "TCs и макроэлементов (К, Са и Mg) н их распределения между вегетативными и генеративными органами растений.

Накопление mCs в биомассе и урожае ячменя зависит от уровня обеспеченности почвы элементами минерального питания и способа применения гумата калия и отличается на разных этапах онтогенеза растений.

Вынос ,J7Cs, К, Са

и Mg с ячменем зависит от уровня обеспеченности почвы элементами минерального питания, способа применения гумата н определяется соотношением скоростей двух процессов: прироста биомассы и корневого поглощения ионов.

Публикации и апробация работы.

Основные результаты диссертации представлены на III Съезде по радиационным

исследованиям «Радиобиология, радиоэкология», Киев, 200Î; международной научно-практической конференции «Экологические проблемы сельскохозяйственного производства», Воронеж, 2004; 6-Й международной научной конференции «Экология человека и природа», Москва-Плес, 2004; 3-еЙ .чеждународной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы - биофилы в окружающей среде», Семипалатинск, 2004; 2-ой международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами», Тула, 2004; международной научно-практической конференции, посвященной 30-летик> со дня основания Смоленского сельскохозяйственного института «Наука - сельскохозяйственному производству и образованию», Смоленск, 2004; V Съезде по радиационным исследованиям «Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность», Москва, 2006; International Workshop „Soil protection strategy - needs and approaches for policy support", Pulawy, Poland, 2006.

По материалам диссертации опубликовано 12 работ н 3 находятся в печати.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа выполнена н рамках ряда тем н заданий в соответствии с планом фундаментальных и прикладных исследований по Программе РАСХН.

Диссертация состоит из введения, обзора литературных данных и 4-х глав, в которых описаны материалы н методы исследований, а также собственные результаты исследований и их обсуждение. Кроме того, и диссертации представлены Заключение, Выводы, список цитируемой литературы и Приложение.

Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков, 16 таблиц и Приложение (14 таблиц). В списке цитируемой литературы 267 источников, в том числе 244 отечественных и 23 иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Растения. В качестве объектов исследования были выбраны растения ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Эльф (Белорусская селекция). Под эту культуру, хорошо приспособленную к различным почвенно-климатическим условиям, заняты значительные посевные площади на территории РФ, Украины и Западной Белоруссии.

Почва. В вегетационных опытах использовали дерново-подзолистую средиесугли-нистую почву, отобранную из пахотного горизонта сельскохозяйственных угодий на территории Калужской обл. н имеющую следующие характеристики: pH (KCl) 6.7; гумус 1.1 %, емкость катионного обмена 10.4±0,2 смоль/кг; содержание Р3О5, обменных 1С и NH/ соответственно 67±11; 126±10и 13.5±0.4 мг/lOOr почвы.

Агрохммикяты

Минеральные удобрения. NPK вносили в почву виде растворов солей (fJHt)}S04, K2SO4 и СаНРО«. Дозы внесения (в расчете на действующее вещество) зависели от варианта и года проведения опыта.

Регулятор роста растений (РРР). Гумат калия (торговое название АгроспеЙс) - гу-Ми новый препарат со стабилизацией свойств и сохранением функций, присущих гумнио-вым соединениям. Выпускается ЗАО НТО «Агроэкология» в условиях промышленного производства по запатентованной технологии {№ roc, per. 09-0493-0238-0 от 01.12.2001 года). Является продуктом щелочной обработки обогащенного сапропелевого сырья - донного ила, обладает рострегулирующими свойствами и рекомендован для применения в целях стимулирования прорастания семян, ускорения роста и развития растений, созревания урожая. Применяется также для повышения устойчивости растений к неблагоприятным физическим (жара, холод), химическим (засоление, тяжелые металлы, радионуклиды) и биологическим (грибные, бактериальные и вирусные болезни) факторам.

Фунгицид. Бай тая универсал, СП. Выпускается компанией Байер АГ по запатентованной технологии (№ гас. per. 45 4234-1 от 01.12 2001 года), применяется как протравитель семян для зерновых культур.

Методы исследований

Методика лабораторного опыта. При проведении лабораторных опытов no оценке влияния гумата калия на морфометрические показатели развития проростков семян, обработанные и контрольные семена ячменя сорта Эльф инкубировали в рулонах фильтровальной бумаги, которые помешали в стеклянные стаканы емкостью I л с 50 мл дистиллированной воды (Семена сельскохозяйственных культур, 1991). Обработку семян гума-том (750 мл/т) проводили на лабораторной роторной установке типа RVO-64 с применением рекомендованных норм расхода (Справочник пестицидов н агрохимикатов..., 2003),.

Для оценки адаптационных возможностей растений семена, облученные на гамма» установке «Радиолог» в дозе 100 Гр при мощности 8,33 Гр/мин, проращивали в термостате при 24*С И определяли морфометрические параметры развития проростков и их поражен-ность корневыми гннлямн из рода Fusarium.

Методика вегетационного опыта. Ячмень выращивали до технической спелости в условиях теплицы по общепринятой методике (Журбицкий 3. И., 1968). Необходимое для проведения эксперимента количество н просеянной через 2 мм сито воздушно-сухой почвы увлажняли дистиллированной водой до 60% от полной влагоемкости (ПВ), после чего при тщательном перемешивании вносили раствор хлорида l37Cs с расчетной активностью 50 кБк/кг. Общую массу подготовленной таким образом почвы делили на части н, в соответствии с вариантами опыта, вносили калий, аммоний и фосфор в дозах 70 (опьгг 2003 г.) или 140 мг/кг почвы по д.в, (опыт 2004 г.). Почву расфасовывали в полиэтиленовые вегетационные сосуды и выдерживали в течение 14 суток.

Равномерность распределения l37Cs в почве оценивали по результатам у-сцектрометрнческого анализа проб, отобранных перед посевом. Относительное отклонение результатов измерений от среднего для опыта значения не превышало 10-12%.

Перед посевом почву увлажняли дистиллированной водой до 60% от ПВ и высевали семена в количестве 25 иггук на сосуд, содержавший 5 кг воздушно-сухой почвы. Во всех вариантах опыта семена предварительно обрабатывали фунгицидом Байтан универсал, СП из расчета нормы расхода препарата 2 кг/т.

Согласно схемам экспериментов, в соответствующих вариантах опытов проводили предпосевную обработку семян туматом калия (0,5 л^г в 10 л рабочего раствора) или опрыскивание препаратом растений в фазу кущение - начало выхода в трубку (из paciera 0,25 л/га в 300 л рабочего раствора).

Растения выращивали при температуре 18-20 "С в условиях постоянной влажности почвы (60% ПВ). Размещение вегетационных сосудов меняли ежедневно по схеме, обеспечивающей равномерную освещенность растений.

Фенологические и биометрические методы оценки развития растений. В течение всего вегетационного периода вели наблюдение за развитием растений: отмечали время наступления фенофаз, измеряли высоту растений L (см) от корня до конца флагового листа, рассчитывали площадь листовой поверхности s (смг), используя измеренные величины длины и ширины каждого листа, когда он был полностью сформирован.

Для оценки динамик» поглощения радионуклида и некоторых макроэлементов ячменем в процессе вегетации, растения отбирали в фазах конец кущения - начало выхода в трубку (30-ти суточные), колошения (60-ти суточные) и в момент созревания урожая (100 сутки). При отборе определяли сырую т„ и абсолютно сухую та (после высушивания растительного материала при 105 °С в течение 6 часов) массу растений. Полностью растения убирали через 3.5 месяца после посева и определяли основные показатели структуры урожая. В подготовленном к анализу растительном материале измеряли удельную активность 137Cs и концентрацию макроэлементов К, Ca и Mg в расчете на абсолютно-сухую массу.

Аналитические методики. Гранулометрический состав почвы определяли лнпеточ-ным методом в варианте Н. /V Качннского (Вадюнина и да., 1986), агрохимический анализ почв проводили по общепринятым методикам. Значение pH измеряли потенциометрнче-ским методом в суспензии почва : IM KCl при соотношении твердой н жидкой фаз 1:2.3

(Агрохимические методы исследования почв, 1975). Определение органического вещества почвы проводили по методу Тюрина в модификации ЦИНАО с колориметрическим окончанием (ГОСТ 26213). Емкость катнонного обмена устанавливали по Бобко н Аскняази (Минееви др., 2001).

Активность n7Cs в почве и растительном материале измеряли методом полупроводниковой Y-cncKipoMeTpH и на детекторе из сверхчистого германия (ORTEC) и анализаторе спектра Canberra LP 1510.

Концентрацию макроэлементов К, Са и Mg в почвенных вытяжках и растениях (после мокрого озоления измельченного растительного материала смесью кислот HNOj н НСЮ.) в соотношении 3:1) определяли методом атомной абсорбции в пламенном варианте на приборе Varían SpectrAA 250+.

Для количественной оценки поглощения 13,Cs растениями ячменя применяли показатели: [Cs]p (кБк'кГ1) - удельнад активность mCs в растениях (в расчете па абсолютно-сухую массу); Кн (кБк*кг"'/кБк*кг~[) - коэффициент накопления, определяемый как соотношение содержания ,JTCs в растениях [Cs]p к валовому содержанию радиоцезия в почве. Кроме того, определялся вынос Q l3,Cs (Бк) из почвы с урожаем, равный произведению удельной активности [Cs]p в зерне и его массы.

Схемы экспериментов

Лабораторный опыт, С целью выявления адалтогенпых свойств г у мата калия определяли развитие 7-ми суточных проростков и поражение их болезнями после действия дополнительного фактора- гамма-облучения семян в дозе 100 Гр.

Вегетационные опыты. Влияние гумата калия на рост и развитие растений ячменя, формирование продуктивности н накопление l37Cs в урожае изучали в сери» экспериментов, проведенных в 2003-2004 гг. в условиях теплиц института

I Елок — агрохимический фон (без применения регулятора роста) (2003 г.)

Ni Вариант Внесено, мг/кг почвы Внесено

вар. К N Р IJ,Cs, кБк/кг

1 KoN» (Фон (к)) 0 0 70 S0

2 •КтоЫс 70 0 70 so

3 KoNw 0 70 70 50

4 KjoNIO 70 70 70 50

Здесь м далее к - контроль; *- поскольку содержание ,J'Cs и Р во всех еарнавтах опыта было одинаковым, кх символы и концентрации не указывали а названии вариантов; повторность опытов 4-хкратная

II Блок. Предпосевная обработка семян гуматом калия

J& Вариант Внесено в почву, мг/кг почвы: Внесено

вар. 1С N Р '"Cs, кБк/кг

5 KoNo (Гс* (к)) 0 0 70 50

б KjoNO (Гс) 70 0 70 50

7 KoNTO(rc) 0 70 70 50

S KTON„ (Гс) 70 70 70 50

Здесь и далее Гс* - обработка семян гуматом калия 111 Блок. Обработка растений гуматом кал на

№ Вариант Внесено в почву, мг/кг почвы: Внесено

вар. К N Р IJ'Cs, кБк/кг

9 KoNo (Гр* (к)) 0 0 70 50

to К™Н,(Гр> 70 0 70 50

11 KeN™ (Гр) 0 70 70 50

12 KjuN-o (Гр) 70 70 70 50

Здесь и далее Гр* -обработка растений гуматом калия в фазу кущения - иачхи выхода в трубку

В эксперименте 2004 г. схема исследований была идентичной, однако дозы вносимых удобрений составляли 140 мг/кг почвы по д.в. (1С N и Р).

Статистическая обработка результатов

Влияние гумата калия на ростовые процессы, приращение биомассы н накопление ,37Cs в растениях оценивали но отклонению усредненных для варианта значений соответствующих показателей от их средних значений в контроле. Достоверность различий между вариантами устанавливали на основе парного двухвыборочного t-теста для средних.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с применением пакета прикладных программ в составе Microsoft Excel 97.

Коэффициент аддитивности (Кц.) рассчитывали по формуле: К1г = Sk*n /(Sk + Sm), где Sk+n- величина показателя при совместном действии ионов калия и аммония; SK- величина показателя при действии ионов калия; Sn — величина показателя в присутствии ионов аммония.

РЕЗУЛЬТАТЫ II ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ I1A НАКОНЛЕНИЕ шСя И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМ И ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ СОРТА ЭЛЬФ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ

ОНТОГЕНЕЗА

В основе механизма поглощения питательных веществ корнями лежат физико-химические и биофизические процессы, протекающие в ризосфере. Скорость поглощения ионов пропорциональна их концентрации в корневой зоне, которая, в свою очередь, зависит от общего количества ионов в почве, относительного содержания нх подвижных форм, способности твердой фазы почвы пополнять концентрацию ионов в жидкой фазе, снижающуюся в результате их поглощения корнями. Основным процессом, влияющим на динамическое равновесие потенциально доступных растениям соединений в почве, является диффузия (Барбер, 1988). Под влиянием диффузии на место поглощенных ионов доставляются новые их количества. В результате, осуществляется перенос элементов питания к корням из областей почвенного пространства, свободных от корней, и процесс питания растений продолжается непрерывно.

Поглощение элементов питания корнем происходит не всей поверхностью корневого эпидермиса, а, главным образом, растущими корневыми волосками. Корневые волоски расположены перпендикулярно к продольной оси корня и, образуя активную всасывающую область ризосферы, расширяют радиус эффективной диффузии ионов. Однако даже в очень плотных посевах почва никогда не может быть освоена корнями полностью, так как объем нх составляет лишь несколько процентов от объема почвы (Milthozpe., Moorby,1974). Поэтому часть свободных ионов почвы всегда оказывается не поглощенной, хотя они и находятся в доступной для растений форме.

Скорость поглощения и количество поглощенного растением элемента зависят не только от содержания его доступных форм в почве, но и от поглотительной способности корневой системы, фазы развития растений и интенсивности метаболических реакций, а также ряда других биологических, физических, химических и климатических факторов (Климашевский, 1990).

Поглощение растениями UTCs. как и любого другого химического элемента, включает ряд процессов и реакций, протекающих в почве, на границе раздела почва — корни и в самом растении. В отличие от биогенных макро- к микроэлементов, 1,7Cs не относится к элементам, жизненно необходимым растениям. Его способность поглощаться корнями и в разном количестве накапливаться в органах и тканях растительных организмов во многом определяется фнзико-химичсским подобием ионов радионуклида и элементов с важными физиологическими функциями и, в силу этого, возможностью использования одних и тех же систем ионного транспорта через биологические мембраны. В случае таким аналогом является К. Кроме того, имеющие близкие физико-химические характеристики ионы К* и NH4* влияют на сорбцию liTCs в почве.

Гуматы, обладая универсальными (ростстимулируюшнми, алапто генным и, иммуностимулирующими) свойствами, могут оказывать прямое или опосредованное действие на интенсивность метаболических процессов, регулирующих как прирост биомассы (и, в

конечном счете, изменение урожайности культуры), так и поступление минеральных веществ в течение всего периода вегетации растений.

Влияние гумата калия на рост и развитие ярового ячменя при выращивании растений в условиях загрязнения почвы 1ЭТС». Формирование высокопродуктивного посева зерновых требует большего, чем у других культур, регулирования многочисленных факторов, определяющих рост и дифференциацию вегетативных и генеративных органов. Ростовые процессы растений в значительной мере детерминированы внешними (вода, свет, тепло и питательные вещества) и, особенно, внутренними факторами, среди которых основное место занимает генетическая и гормональная регуляция (Шевелуха, 1980). Интенсивность и направленность метаболизма в растениях зависит, прежде всего, от условий минерального питания. Подбором состава, количества, соотношения основных элементов питания можно изменить обмен веществ в растительном организме (Гордеев, 1991). Условия среды и применение физиологически активных веществ могут приводить х изменениям роста н развития растений (Антокенко, Гойса, 1986),

При уменьшении объемов применения удобрений и других агрохимикатов в нынешнем сельскохозяйственном секторе РФ, производство продукции растениеводства может, в известной мере, определяться внедрением методов повышения продуктивности культур за счет применения природных и синтетических соединений, способствующих более эффективному усвоению элементов питания растениями и стимуляции внутренкнх резервов организма. К их числу относятся и вещества гумиповой природы.

По мнению авторов некоторых работ (Хриегева, 1957, Пивоваров, 1962) ведущая роль в стимуляции ростовых процессов принадлежит «ядру» Гумилевых молекул, а не их периферической структурной части. Интенсификацию ростовых процессов связывают с влиянием гумусовых веществ на биоэнергетические реакции (Комиссаров, 1971), углеводный обмен (Вафина, 1930), поступление в растения минеральных элементов (Станчев, 1977, Вафина, 1980). По мнению Шаповал (2005) применение гумата кадия на семенах приводят к улучшению развития растений на ранних этапах онтогенеза, а обработка растений усиливает их рост за счет мобилизации труднодоступных элементов питания.

Иамя установлено, что наиболее интенсивное увеличение высоты ячменя наблюдается на ранних фазах его развития. После фазы «выход в трубку» скорость прироста существенно замедляется (рис. 1).

Рис. 1. Эффект раздельного и сое «лестного внесения калия и аммоний в почву из высоту растений ячменя

Рис. 2. Влияние обработки семян и вегети-рующих растений гуматом калия (ГК) на высоту растений в онтогенезе

При выращивании растений без применения гумата калия, внесение в дерново-подзолистую почву калия н аммония в дозе 70 мг/кг-ускоряет рост растений, однако ста-

тистически значимое, по сравнению с контролем (КоКа), увеличение скорости роста отмечается лишь в фазы колошения н нветення. 13 фазу цветения величина показателя в соответствующих вариантах опыта на 14-16% выше, чем в контроле, причем достоверные различия между вариантами с раздельным или совместным добавлением в почву калия и аммония не выявлены.

Присутствие в почве шСв с удельной активностью около 50 кБк/кг не могло отрицательно сказываться на роете растений, поскольку, как установлено ранее, такой уровень был недостаточен для проявления прямых радиационных эффектов и не вызывал статистически значимых изменений в показателях структуры урожая ячменя по сравнению с контролем (Ульянетто, Круглов и др., 2002),

Стимуляция ростовых процессов в результате применения гумата калия для обработки ссмян или опрыскивания растений в фазу кущения — начала выхода в трубку также сильнее проявляется на более поздних стадиях развития растений (рис, 2), Следует отметить, что в фазах «колошением и «цветение» влияние минеральных удобрений и гумата калия на интенсификацию ростовых процессов сопоставимо по величине эффекта.

Вместе с тем, инкрустация ссмян гуматом калия либо не влияет на рост ярового ячменя сорта Эльф (вплоть до начала колошения), либо даже несколько снижает скорость роста на ранних стадиях развития растений в вариантах с добавлением в почву аммония н совместно аммония и калия. В более поздние сроки развития растений отмечена стимуляция ростовых процессов, и в фазы колошения и цветения выявлено увеличение высоты растений (р<0,05) в варианте КоЫм.

После опрыскивания препаратом к началу колошения ячменя наблюдали стимулирующее действие гумата на рост главного побега. Величина эффекта составляла 9-17% (в фазах колошение-цветение) в варианте без дополнительного внесения элементов питания в почву; около 14% (начало колошения) при добавлении К и примерно 10% (цветение) в варианте с внесением азота. При совместном внесении К н аммонийного N в почву и опрыскивании растений гуматом увеличение высоты растений на 9-16% по сравнению с контролем наблюдалось практически в течение всего периода вегетации (начиная с фазы колошения), однако аддитивного эффекта взаимодействия двух факторов не отмечается.

Аналогичные зависимости были выявлены н в эксперименте 2004 г., в котором применялись увеличенные вдвое (140 мг/кг почвы но д.в.) дозы минеральных удобрений, но величина эффекта калия и аммония на ростовые процессы ячменя была, как правило, выше, хотя не пропорционально увеличению дозы. При поступлении в почву аммония и, особенно, в варианте с одновременным внесением К и аммония, влияние элементов питания на ростовые процессы проявлялось сильнее, чем при добавлении только калийного удобрения. Предпосевная обработка семян ярового ячменя гуматом калия при его выращивании на исходной почве (внесен только фосфор нэ расчета 140 мг/кг почвы) не влияла на интенсивность ростовых процессов на ранних стадиях развития растений, но способствовала увеличению высоты в фазу цветения на 27,6 % (различия с контролем достоверны на уровне р<0,05). При использовании препарата для обработки вегетирующих растений величина эффекта была практически такой же.

В лабораторном опыте показано, что обработка гуматом калия семян, подвергшихся острому гамма-облучению в дозе 100 Гр, действительно оказывает положительный эффект на рост и развитие проростков ячменя. Отмечено снижение поражения проростков корневой гнилью и ее распространения. Выявленные эффекты позволяют рассматривать гумат калия как препарат, способствующий интенсификации жизненных процессов растительного организма в условиях действия неблагоприятных факторов среды, в том числе обеспечивающий и повышение иммунитета к болезням.

Влияние гумата кадия на формирование и активность ассимиляционного аппарата ячменя. Площадь листовой поверхности растений и фотосннтетическая активность оказывают большое влияние па продуктивность растений, так как до 45% сухой массы формируется с органическим веществом, первично образующимся в листьях

(Lourwerse, Sibma, Van Klef, 1990). Огромное значение при этом имеет продление срока жизни листьев, особенно верхних, выполияющнх функцию снабжения органическим веществом формирующиеся зерновки. Отмечалось (Шаповал, 2005), что обработка семян гуматами приводит к формированию более крупных по размерам листьев озимой пшеницы.

Результаты нашего опыта показывают, что в контрольном варианте (без дополнительного внесения минеральных удобрений и использования гумата калия) показатель площади листовой поверхности (ПЛП) растений возрастал от 11,3-15,7 до 18,2-24,6 см1 при переходе от фазы кущения (начало измерений) до фазы выхода в трубку, а затем, по мере усыхания нижних листьев, убывал до 2,8-7,2 см1 к началу колошения {рис. 3). Добавление в почву калия н аммония в дозе 70 мг/кг стимулировало формирование ассимиляционного аппарата ячменя, но при совместном поступлении их в почву выраженного аддитивного эффекта не наблюдалось. Внесение аммонийного азота, отразилось на увеличении площади 5-, 6- и 7-го листьев примерно на 20% и суммарной ПЛП в среднем на 11%, тогда как комплексное внесение азотно-калийиых удобрений способствовало увеличению ПЛП в более поздние фазы развития растений (7-9 листья) и было более выраженным (на 20-40%). Вместе с тем, суммарная ПЛП увеличивалась практически на ту же величину • 12%.

Предпосевная обработка семян гуматом калия либо не оказывала влияния на значения показателей, либо снижала их величину. Использование препарата для опрыскивания растений в фазу кущения вызывало лишь кратковременный стимулирующий эффект, проявлявшийся в фазу начала выхода в трубку (рис. 4).

Следует заметить, что эффективность этого приема использования гумата заметно возрастала при выращивании ячменя в почве, лучше обеспеченной азотом (вариант KoNtc). В этом случае площадь 8-, 9- и 10-го листьев и суммарная ПЛП были выше, чем в контроле, на 30-56% и 11%, соответственно. Внесение аммонийного азота увеличивает общую ПЛП ярового ячменя, прежде всего, за счет формирования более крупных по длине и ширине листьев. В соответствующих фазах развития ячменя величина эффекта составляла: 24,9% - начало кушення; 6,8% — выход в трубку; 80,0% - начало колошения и 54,7%—цветение. Тем не менее, положительный эффект, регистрируемый при добавлении в почву аммония, в период формирования генеративных органов в значительной мере зависел от уровня обеспеченности почвы доступным К. При совместном внесении азотно-калийных удобрений отмечено повышение обшей ПЛП на 76,7% яа начало колошения, а в фазу цветения • более чем в 2 раза. Внесение одного К обуславливает увеличение ПЛП на 30,9% к концу вегетации.

29 20

h "io

♦ Контроль □ K7DNO А KONTO XK70N70

20 „ 40 Сутки

«о

"8 15

^ 10 ♦ Контроль

S □ Обработка семян ГК

О л, Обработка растений ГК

1 20 40 60 80 Сутки

Рис. 3. Влияние внесения а почву К и NH* на площадь листовой поверхности

Рис. 4. Эффект обработки семян и ееге-тирующих растений гуматом калия на площадь листовой поверхности ячменя

Предпосевная обработка семян РРР в варианте без дополнительного внесения элементов минерального латания способствует возрастанию общей ПЛП на 36,3% н 36,}% в фазы колошение и цветение, соответственно. Это выше, чем эффект внесения К в почву без применения гумата калия для обработки ссмян. Вместе с тем, на фоне раздельного применения азотных и калийных удобрений набяшдаххгся диаметрально противоположные эффекты: при внесении калийной соли использование гумата обеспечивает увеличение общей ПЛИ в течение всего периода вегетации от 6,4 до 44,8%, а на фоне аюгз, наоборот, снижение показателя на 9,4-16,6%. При совместном внесении азогно-кадийиых удобрений действие гумата кадия на стадии цветения выше, чем в случае раздельного их внесения (коэффициент аддитивности (К№) равен 0,86),

Применение гумата на растениях оказывает достоверно значимое влияние на формирование ассимиляционного аппарата в. аармаитах с »несением ь почву аммонийного азота как отдельно, так и совместно с калием. При совместном внесении азотно-калийных *

удобрений обработка растений гуматом калия способствует усилению нарастания ПЛП на 11,7-21,1% Ь течение всего периода вегетации ячменя, тогда как иа фоне применения N наибольшее увеличение ШШ отмечено в фазу цветения (30,3%). •

Полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что различные приемы обработки растений гуматом калия могут оказывать неоднозначное влияние на формирование ассимиляционного аппарата ячмета сорта Эльф при выращивании его в почвах с разной обеспеченностью элементами минерального питания.

Накопление "'с® м макроэлементов в ячмене при ряэмой степени обсеяечгн-ностн почвы элементами минерального питание. Накопление шСб, К, и Ме растениями ячменя на разных стадиях их онтогенеза и в урожае в зависимости от обеспеченности почвы калием н азотом в аммонийной форме показано на рис. 5. Максимальная скорость поглощения радионуклида и макроэлементов наблюдается у 30-тисуточкых растений. Это соответствует периоду интенсивного роста ячменя (рис. 1, 2) и максимальной фотосинтетической активности растений. Снижение удельной активности и концентрации К, Са и М8 в растениях на более поздних стадиях их вегетации может быть связано с уменьшением скорости поглощения ионов, либо с более высокой скоростью приращения биомассы и, соответственно, биологическим разбавлением концентрации элементов.

В целом, изменение скорости накопления 137С$ растениями на разных стадиях их онтогенеза лучше коррелирует с динамикой поглощения калия, химическим аналогом которого радионуклид является. Для Са характерно повышение концентрации в вегетативных органах растений (солома) в период формирования урожая, а содержание М£ на поздних стадиях развитая ячменя изменяется в меньшей степени, чем это характерно для *

других элементов. Неодинаковый характер наблюдающихся зависимостей для Се, а также К, Са и даст основание предполагать, что снижение содержания радионуклида и коицентрании макроэлементов в растениях на поздних стадиях их развития (60 сутки по- ,

еле посева) и в период формирования урожая (100 сутки после посева) обусловлено не только биологическим разбавлением, но и изменением скорости поглощения элементов.

Экспериментальные данные, приведенные ва рис. 5. (а-ф, дают представление и о характере распределения радионуклида, его макроаналога К н других элементов между вегетативными и генеративными органами ячменя. В случае Mg соотношение концентрации элемента в зерне и содоме ближе к I, что указывает яа однородное его распределение между органами растений. Для К н '"Сз эти величины составляют, соответственно, 0.40.8 и 0.25-0.5, а для Са - почти на порядок ниже (0,05-0.12). Таким образом, при транслокации в растениях цезий подвергается дискриминации в большей степени, чем его химический аналог калий, который сильнее подвергается метаболическому регулированию. Наименее однородно распределение кальция: концентрация элемента в зерне ячменя в 1020 раз ниже, чем в соломе.

Хотя физиологи растений придержи каются мнения, что поглощение растениями К, Са и осуществляется при помощи различных механизмов, содержание каждого из них в растениях, по-видимому, взаимообусловлено. Отмечалось, в частности, тго азотные удобрения снижают концентрацию Сй а растениях, особенно эффективным в этом отношении было внесение N в аммонийной форме. Калийные удобрения также обычно способствуют снижению Са (Уоллес, 1966).

Подученные нами экспериментальные данные показывают, что добавление аммонийного азота в количестве 70 мг/кг почвы приводит к существенному увеличению удельной активности '"Сб, но оказывает менее четко выраженное влияние на концентрацию К и других элементов. В первом случае, эффект проявляется на всех стадиях развития растений и в урожае, но абсолютная (и относительная) величина эффекта может быть различной. Во втором - выявляется некоторая тенденцию к снижению содержания К, различия в содержании Са и Ме часто статистически недостоверны, особенно на более поздних стадиях развития ячменя (и урожае), либо наблюдающиеся изменения имеют различную направленность.

О коыо ВК70М0 ОК0М70 ■ К70Ы70

30 суг 60 сут 100 сут зерно

ЁЭКОГЮ В К70!40

а ком 70

ШК70И70

30 сут €0 сут солом* зерно

а КОМО ПК70Ы0 О К0Н7О К70Ы 70

30сут 60сут ЮОсут зерно

3,5 а

3,0

2,5

2.0

1,5 и

1,0 ц

0,5 % '

0,0 у. И 1

О КОМ О IКТОМО □ КОНТО IК70Ы70

30 сут

ЮОсут зерно

Рис. 5. Динамика накопления С$, К, Са н Ме растениями на разных стадии нх развития и содержание радионуклида и макроэлементов в зерне ячменя (опыт 2005 г.)

С одной стороны, это может быть обусловлено тем, что, независимо от того, в каком соотношении элементы питания находятся в среде произрастания, растения способны поглощать питательные элементы в соотношении, обеспечивающем продукционный процесс. Так, например, при недостатке азота поглощение избыточных элементов будет неполным, хотя они находятся в почве в доступном для растений состоянии, поскольку их поглощение лимитировано количеством поглощенного азота (Федоров, 2002), С другой стороны, особенностью метаболических процессов в проростках является поглощение питательных элементов в ином соотношении, чем взрослыми растениями. Молодые, не не-

черпавшие запасов питательных элементов зерновки проростки, требую! больше калил и меньше азота, тогда как у взрослых растений зависимость потребности в элементах минерального питания обратная (Вахмистров, 1980).

Внесение в дерново-подзолистую среднесуглинистую почву калийной соли в дозе 70 мг К/кг сопровождается существенным уменьшением удельной активности повышением концентрации К и некоторым снижением содержания Са в растениях (рис, 5), В случае "ТС8 эффект четко выражен наверх стадиях развития растений и урожае, для Са и Ме проявляется на ранних стадиях, но о-агистически незначлм при анализе наблюдающихся изменений содержания рассматриваемых элементов в зерне ячменя. Как результат, при добавлении в почву калийных удобрений величина соотношения концентрации Са в зерне и соломе возрастает на 10-15%, тогда как выраженного влияния N в аммонийной форме на распределение Са между органами растений ячменя не выявлено. Для можно отметить статистически значимое (до 26%) снижение отношения содержания элемента в зерне и содоме.

Основные результаты, полученные в эксперименте 2004 г. в целом подтверждают выявленные зависимости и заключения, сделанные по материалам опыта 2003 г., хотя имеются и некоторые особенности. Максимальные концентрации К, Са н Мб в опыте 2004 г. также наблюдались в 30-тнсуточных растениях ячменя, но скорость снижения содержания радионуклида и макроэлементов в растениях на более поздних фазах их развития была меньше, а влияние раздельного п совместного внесения в почву К н N в аммонийной форме на накопление других элементов проявлялось сильнее. Так, при добавлении калийной соли в количестве 140 мг/кг (по д.в.) почвы уменьшение содержания Са и Ме по сравнению с контролем достигало, в зависимости от фазы развития растений, 15-40%, а при внесении аммонийного азота накопление этих элементов, как правило, возрастало на 20-40 % и более.

Поступление в растения элементов минерального питания, других макро- н микроэлементов, выполняющих важные физиологические функции, носит генетически детерминированный избирательный характер и подвергается физиологическому регулированию, В отличие от биогенных макро- и микроэлементов, цезий не относятся к элементам, жизненно необходимым растениям. Способность поглощаться из растворов корнями и в разном количестве накапливаться в органах и тканях растительных организмов во многом определяется физихо-химнческим подобием ионов радионуклидов н элементов с важными физиологическими функциями и, в силу этого, возможностью использования одних и тех же систем ионного транспорта через биологические мембраны.

В многочисленных работах прослежена связь накопления шСэ как с содержанием К в почве, так его концентрацией в растениях. При этом выявлена обратно пропорциональная зависимость накопления от концентрации К в почве (Гулякин, Юдинцева, 1956; Яогешеу, 1959; Поляков, 1970; Павлоцкая, 3974; Архипов и др., 1975) и прямо пропорциональная - от потребности растений в макроэлементе (Гулякин, Юдинцева, Горина, 1975; Архипов, 1975 и др.), хотя и отмечалось, что эта зависимость не является общебиологической закономерностью для всех сельскохозяйственных культур.

Внесение в дерново-подзолистую почву калия в количестве 70 мг/кг снижает удельную активность Сз в вегетирующнх растениях ячмеия и урожае на 20-40 %, добавление аммония в такой же дозе, напротив, способствует повышению накопления радионуклида на 20-80 % (рис. ба). При увеличении дозы минеральных удобрений вдвое, величина эффекта возрастает до 40-60 % в случае добавления в почву калия и примерно в 2 раза при внесении аммонийного азота (рис. 6Ь). При одновременном поступлении в почву, N11) снижает эффективность применения повышеш1ых доз калия в целях уменьшения накопления ,,7Сз в урожае сельскохозяйственных культур, хотя на ранних фазах развития растений (30 сутки) эффективность совместного внесения калия и азота в аммонийной форме сопоставима (или даже более значима) с эффективностью внесения только калия.

Как было установлено ранее, ингибнруютий эффект К* на поглощение |ЗТС5 достигается как за счет дополнительной фиксации и1Сз в почве вследствие индуцируемого возрастающими концентрациями калия коллапса глинистых минералов н, соответственно, снижения способности твердой фазы пополнять концентрацию радионуклида в почвенном растворе, так и в результате разбавления концентрации Сэ в почвенном растворе и смены доминирующей системы транспорта ионов К и шСб через биологические мембраны при поглощении их корнями растепий (Аниснмов, Круглое, и др.,, 2002.; Суслина, 2004). Повышенные концентрации аммония в почве снижают селективность сорбции шСз глинистыми минералами, так как ионы ТЧН/ эффективнее вытесняют его в почвенный раствор с занимаемых ими обменных позиций и частично блокируют селективные центры сорбции, но не влияют на'избирательность поглощения ,37С$ и К растениями из почвенного раствора. При добавлении аммония в хорошо обеспеченную обменным калием почву, когда значительная часть минералов уже подверглась коллапсу, избыток иояов N114* ин-гнбирует эффект ионов К+, способствует десорбции радионуклида в почвенный раствор и корневое поглощение п,Сз возрастает. (Круглое, Суслина, Анисимов, Алексахян, 2005),

Рис. 6. Влияние возрастающих концентраций калия и аммонийного йота при их разводном н совместном поступлении е почву на вахопленне "'Сз я распнмях на раяых стаамх их разлитая и урожае ячменя: а -2003 г„ Ь - 2004 г.

Особого внимания заслуживает тот факт, что направленность и величина эффектов К* и N11/ на накопление '"С* , выявляемых у 30-ти суточных растений и наблюдаемых на стадии формирования урожая, достаточно хорошо коррелируют, что отмечалось Анненковым, Юдинцевой (1991)- Это делает оправданным использование в подобных исследованиях метода проростков и определяет его прогностические возможности.

Полученные результаты показывают также, что почвенные факторы регулирования поглощения ,17Сз (взаимодействие конкурирующих ионов при сорбиии минералами) в данном случае играют большую роль, чем регулирование на биологическом уровне (конкуренция ионов при поглощении их корнями и транслокацин в растениях).

Влияние гумята калия и способа его применения на накопление 117Св н макроэлементов в ячмене. Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что, в отличие от влияния калия и аммония на накопление 137Ся, проявляющегося на всех стадиях развития растений, эффект применения гуминовых соединений не столь однозначен. Величина его зависит как от способа использования препарата, фазы развития растений, так и от условий выращивания ячменя (обеспеченность почвы элементами минерального питания) - рис.7.

При вырагцивании ячменя в почве без дополнительного внесения калия к аммония, инкрустация семян гуматом калия или опрыскивание растений препаратом способствуют

повышенному накоплению "'Сз в биомассе всгетирующих растений н соломе (различия достоверны на уровне р<0,05), но снижает удельную активность радионуклида в зерне. В результате отношение содержания 1:"Сзв зерне и соломе уменьшается в 1,5-1,8 раза, тогда как для К это значение, напротив, возрастает в 13 раза. Таким образом, использование гумата калия приводят к изменению распределения радионуклида между вегетативными и генеративными органами растений, что может бьгть связано с воздействием препарата на механизмы, определяющие степень дискриминации ионов С$ и К при их транслокации в растениях.

Рис. 7. Эффект гумата калия на накопление '"Сз в растениях и зерне ячменя, выращиваемого при разной обеспеченности почвы элементами минерального питания

При повышении концентрации доступного для растений К в почве и, соответственно, возможном изменении доминирующей системы ионного транспорта через биологические мембраны, влияние гумата калия на поглощение раяиоцезня в большей мере зависит от способа его применения. Инкрустация семян способствует увеличению содержании радиоцезия на 30 сутки, но вызывает снижение удельной активности радионуклида на 60 и 100 сутки (урожай). Тогда как использование этого препарата для опрыскивания растений - некоторому повышению накопления радионуклида растениями. В том и другом случае в наименьшей степени влияние препарата проявляется на зерне. При увеличении дозы вносимого в почву калия до 140 мг/кг (эксперимент 2004 г.) интибирующий эффект предпосевной обработки семян гуматом на накопление радионуклида в биомассе ячменя не наблюдается.

В эксперименте 2003 г. не наблюдалось статистически значимых эффектов влияния гумата калия на накопление '^'Сб, как при использовании его для обработки семян, так н на более поздних стадиях развития растений, при выращивании ячменя в почве с дополнительно внесенным аммонийным азотом (рис. 7). При более высокой дозе поступившего

в почву аммония (140 мг/кг почвы) отмечалось снижение накопления ,37Cs в зерне на 826% по сравнению с вариантом без применения гумата калня.

При одновременном добавлении в почву калия и аммония влияние гумата калия (предпосевная обработка семян препаратом) проявляется на 30 сутки развития растений и в момент формирования урожая (рис, 7) н выражается к заметном повышении содержания радиоиезня в соломе. Результатом действия препарата является уменьшение, по сравнению с контролем, величины отношения удельной активности wCs в зерне н соломе в 1,5 раза за счет более интенсивного накопления радионуклида в соломе. При более высоких дозах внесения элементов питания (140 мг/кг почвы) эффект гумата калия на распределение радионуклида в растениях не был выявлен.

Эффект гумата калия на концентрацию макроэлементов зависит от способа применения препарата, условий выращивания ячменя и фазы онтогенеза, физиологической роли элемента, но, в целом, можно утверждать, что его величина не превышает 20-40%, Наибольшая вариабельность значений (±30-40 %) наблюдается для К, наименьшая (±10-20%) для Ca. Обработка семян и растений гуматом чаше приводит к снижению накопления элементов в вегетативной массе ячменя, но практически не сказывается на нх концентрации в зерне. Внесение в почву NH< ингибируег эффект гумата.

влияпш; УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ II ПРИМЕНЕНИЯ ГУМАТА КАЛИН IIA ОТНОШЕНИЕ ,37Cs/K В БИОМАССЕ И УРОЖАЕ ЯЧМЕНЯ

Поглощение растениями ШС, как и любого химического элемента, включает ряд процессов и реакций, протекающих в почве, на границе раздела почва - корни и в самом растении. В качестве промежуточной среды между твердой фазой лочвы и корнями растений выступает почвенный раствор. Распределение радионуклида между твердой и жидкой фазами почвы регулируется физико-химическими процессами, включая сорбционно-десорбциониыс и ионообменные равновесия в почве. Поглощение wCs корнями растений из почленного раствора - процесс биологический, который определяется генетическими особенностями растений и контролируется физиологическими реакциями в организме.

Ионы Cs\ К* и NH«+ образуют гомологическую серию, характеризующуюся высокой степенью физико-химического подобия (Cline,, Hungate, I960; Schultz, 1965, Shaw G. and Bel), 1991 ). Поэтому К+ и NI I4* принадлежит важная роль в сорбциоино-десорбционных н ионообменных процессах в почве с участием t37Cs, а эффект, который каждый из ионов оказывает на перенос радионуклида нз почка в растения, является результатом баланса между их коихуретшей за адсорбцию глинистыми минералами и поглощение корнями растений (Shaw, and Bell, 1991). Однако указанные ноны не являются эквивалентными в физиологическом отношении и не ведут себя как абсолютные аналоги в системе почва-растение.

Действительно, отношение и сухой биомассе меняется в зависимости от фа-

зы растений (табл. 1). Это указывает на разную степень дискриминации радионуклида и его макроаналога при поглощении корнями, и может быть связано с неодинаковой потребностью в калии растений на различных стадиях нх развития. Добавление в почву калня вызывает резкое снижение значения этого показателя, внесение аммония, напротив, приводит к существенному его росту.

Как уже отмечалось, это является, главным образом, результатом разнонаправленного влияния указанных ионов на прочность связывания радиоцезия почленными минералами и, соответственно, количество l37Cs, доступного для поглощения корнями. Следует заметить, что концентрация калия в биомассе растений возрастает лишь в 1.1 - 1,3 раза (максимум - в 1.6 раза для 60-суточных растений) при внесении в почву калийной соли и снижается в 1.2-1.4 раза при добавлении аммония. Таким образом, изменение концентрации калия в растениях не может быть единственной причиной наблюдающихся изменений рассматриваемого показателя. При одновременном поступлении в почву, высокие концентрации аммония нншбируют эффект калия на цакопление

Применение гумата калия, напротив, позволяет выявить роль биологического регулирования поглощения ионов, обусловленного воздействием на метаболизм растений. Предпосевная обработка препаратом семян или растений приводит к увеличению опгоше* ння '"Са/К в ячмене на всех стадиях его развития, но к некоторому снижению величины показателя в зерне. Это является результатом неодинакового влияния гумт на удельную активность шСэ и концентрацию калия в растениях: в вариантах опыта с применением гумата содержание радионуклида в растениях, как правило, выше, чем в контрольном варианте, а концентрация калия либо ниже, чем в контроле, либо возрастает, но с меньшей скоростью. Величина эффекта больше при использовании препарата для инкрустации семян, чем при обработке растений в фазу кущения. Во всех случаях, отношение в зерне подвержено меньшим вариациям, чем в вегетативных органах ячменя.

Таблица 1. Отношение шСэ/К в биомассе и урожае ярового ячменя при разной обеспеченности почвы элементами минерального питания_

Варианты опыта опьгт 2003 г. опьгг 2004 г.

30-суг 60-сут со.юма зерно 30-сут 60-сут солома зерно

*КоН><фо«(«0) 0,12 0,19 0,16 0,09 0,36 0,18 0,11 0,10

0,07» 0,07* 0.08 0Л5* 0.09- 0,05* 0,06* 0,04*

КоМщ 0,21 0,26 0,27* 0,13 032 037* одз* 034*

КтоНта 0,04* 0,12 0,17 0,09 0,06* 0Д8* 037* 0Д1*

М (Гс(к)) 0.22 0,22 0,23 0,06* 0,45 0,24 0,14 0,09

КтоМо (Гс) 0,09* <М>6* 0,06* 0,06 0,05* 0,08* о.м* 0,02*'

КаЬМГс) 0.19 0,21 0,25 0,13* 0,31 0,65* 031* 030*

КщМто (Гс) 0,14* 0,12* 0,16 0,11 0,08* 0,14** 0,09* 0,17

КоИо (Гр (к» 0,15 0.16 0,24 0.08 033 0,15 0,16 0,10

К„ЛМГр) <т* 0,11* 0,18 0,05 0ДТ* 0,11* 0,04* 0,05*

КоЫМГр) 0,12 0,29* 0,24 0,15» 033 - 0,19 0,27«

к^ар) 0,11 0,17 0,20 0,09 0,03* 0,39* 0,18* 0,19*

Примечание: * - варианты опыта 2003 г; в опыте 2004 г. К и N добавляли а дозах 140 мг/гночэы;

различие между контрольным и опытным вариантами внутри блока достоверно при р-0,95; *- различие между данным в вариантом без обработки БАВ (блок I) достоверно при р=0,95

Таким образом, гумат калия изменяет степень дискриминации химических аналогов ,31С$ и К при их поглощении корнями и распределении в растениях. Увеличение концентрации в почве К нивелирует эффект применения препарата, а добавление N114 практически не оказывает влияния на его величину. Полученные данные свидетельствуют о большей эффективности почвенного пути регулирования накопления ШС$ растениями, и о меньшей рати в этих процессах биолотчески активного вещества- гумата калия. Кроме того, обрвшает на себя внимание, что при использовании гумата калия нарушается коррелятивная зависимость между накоплением 13,Сз на ранних фазах развития ячменя и его содержанием в зерне, что необходимо учитывать при использовании «метода проростков».

ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА ВЫНОС ,лСа И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ С УРОЖАЕМ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ СОРТА ЭЛЬФ При ведении сельского хозяйства на тсхногенно загрязненных территориях существенное значение имеет влияние отдельных технологических приемов возделывания культур н используемых агрохимикатов не только на концентрацию опасных и токсичных всшеств в производимой продукции, но и суммарный их вынос с урожаем. Особенно это важно в случае радиоактивного загрязнения, поскольку увеличение выноса радионуклидов нз почвы с урожаем продовольственных культур способствует увеличению коллективной дозы облучения населения.

Влияние гумата калия на биомассу растений ярового ячменя при разной обеспеченности почвы минеральным питанием

Важным показателем развития растений на всех этапах их роста является величина биомассы. Применение биологически активных веществ может оказывать влияние на темпы нарастания массы сухого вещества. Известно, что гумат налрия положительно воздействует на рост биомассы и урожайность яровой пшеницы сорта Иргина (прибавка на фоне N<0 достигала 46%), но с удвоением дозы азота прибавка от использования препарата снижалась (Завалин, 2003).

Анализ динамики нарастания биомассы ярового ячменя в опытах 2003-2004 тт. показывает, что реакция растений на поступление в почву калия и аммонийного азота в целом положительна. При этом эффект более выражен доя сухой биомассы, чем для сырой, сильнее проявляется для 60-ти суточных растений, чем для 30-тн суточных, в 1.5-2.5 раза выше для N в аммонийной форме, чем для К, и не пропорционален дозе элементов питания, Применение гумата калия также практически во всех случаях оказывает стимулирующее влияние и способствует дополнительному приращению биомассы, но влияние препарата на этот показатель зависит от условий выращивания ячменя, фазы развития растсний и способа применения биологически активного соединения.

В эксперименте 2003 г. приращение сухой массы 30-тн и 60-тисутопных растений по сравнению с контролем (КоЬГц) составляло, соответственно, 20,0 и 39,7 % в варианте с внесением в почву только калия; 33,3 и 52,4 % при добавлении аммонийной соли; 20 к 54 % при одновременном поступлении питательных элементов (табл. 2). Двукратное увеличение дозы минеральных удобрений, прежае всего аммонийной соли, значительно (в 1,5-3 раза) увеличивает биомассу растений ячменя сорта Эльф, особенно в фазы начало колошения и цветение.

Вариант1 30-ти суточные растения (средняя масса 1 растения, г) 60-ти суточные растения (средняя масса 1 растения, г)

сырая сухи сырая/сухая масса сырая сухая сырая/сухая масса

КЛ0 (к) 1,20 0,15 8,0 3,50 0,63 5,5

КтоН, 1.20 0,18 6.7 2,41* 2,7

К^то 1,41* одо* 7.1 3,40 0,96» 3,5

1,30 0,1« 7,3 3,00 0,97" 3,0

п [ждлосевная обработка семян гуматом калия

ВД, (Гс (к)) 1,30 0,19* 6,8 3,10 0,93* 3,3.

КтоЫо (Гс) 1,10 0,16 6,9 2,90 1,06* 2,7

(Гс) 1,47 0,21 7,0 4,41«* 1,12«* 3,6

КкЛтЛГс) 1,40 0ДЗ-* 6,1 4,15'* 1,41** 2,9

Обработке гуматом калия растений в фазу кущения

(Гр (к)) 1,24 0,16 7.7 1,75* 0,80 3,4

КтоИ^Гр) 1,30 0,18 7,2 3.55* 0,96 3,7

КЛ<Гр) 1,30 0,19* 6,8 4,46** 1,13** 4.0

К™Ы™(Гр) ио ода» 6,5 4,3»** 1,19** 3.7

НСР(,5 Г 0.20 0,03 0,90 0,24

Применение гумата калия в вариантах без добавления минеральных удобрений также положительно сказывается на нарастании биомассы. При использовании препарата для предпосевной обработки семян эффект проявляется на всех рассматриваемых фазах развития ячменя и составляет 26,7 и 47,6 % для 30-ти и 60-тисуточных растений, соответственно, т.е. сопоставим по величине с эффектом калия или аммония. При опрыскивании гуматом растений в фазу кущения его влияние проявляется на более поздних стадиях раз-

вития и применение препарата для обработки растений в ] ,8 раза менее эффективно, чем инкрустация семян. Как и при внесении минеральных удобрений в почву, применение ту* мата калия сопровождается снижением отношения сырой н сухой биомассы, что может указывать на изменение водного баланса растений.

Наиболее значимое прирадцение биомассы растений во всех фазах их развития и увеличение массы зерна под воздействием гумата халмя отмечено в вариантах без использования минеральных удобрений н при поступлении в почву одновременно калия и аммония (рис. 8). В последнем случае (инкрустация семян гуматом и совместное внесение в почву калия н аммония) наблюдается аддитивный характер суммарного эффекта (Кад ■»_ 0,62). Обработка препаратом растений при применении комплексного минерального удобрения оказывает менее значимое влияние на накопление как сырой, так и сухой массы ячменя.

Рис. 8. Изменение сухой массы растений в зависимости от фазы развита» и «веса зерна ячменя, выращенного при разной обеспеченности почвы К И N н аммонийной форме, в вариантах опыта без обработки и с обработкой семян (Гс) н рлстсннй (Гр) гуматоч калия.

В опыте 2004 г. значимое увеличение сухой биомассы ячменя при раздельном и совместном добавлении в почву N14« н К но отмечено, начиная с фазы начала колошения и вплоть до фазы цветения растений. При этом влияние гумата калия на биомассу ярового ячменя (увеличение на 30-40% сырой и сухой массы растений в фазе цветения) выявлено только в вариантах с предпосевной обработкой семян препаратом.

Таким образом, эффективность применения гумата калия в условия к радиоактивного загрязнения почвы (50 кБк/кг по %37Сз) во многом определена уровнем минерального питания и способом применения препарата. Повышение дома вносимых в почву азотных и азотно-калийных удобрений до 140 мг/кг обеспечивало нарастапие темпов накопления

cyxwo вещества растений ярового ячменя сорта Эльф но сравнению с внесением этих элементов в лозе 70 мг/кг почвы. При этом применение гумата калия для предпосевной обработки семян было более эффективным приемом, чем опрыскивание растений в фазу кущения.

Влияние различных приемов использования гумята калия на урожайность ярового ячменя при разной обеспеченности почвы элементами минерального питания, Продуктивность растений зависит от доступного количества элементов в почве, которое определяется содержанием присутствующих в почве н дополнительно внесенных с удобрениями элементов питания. Возрастающие дозы азотных удобрений увеличивают общее количество растений на единице плошааи, густоту продуктивного стеблестоя, массу зерна с одного колоса, массу соломы н высоту растений яровой пшеницы, Вместе с тем отмечаегся, что при увеличении доз азотного удобрения (от до Ni;[>) прослеживалась тенденция х замедлению темпов роста урожайности (Завалив, 2003).

Использование гумата калия для обработки семян н растений (а том числе совместно с друшмн гуми новыми препаратами) способствовало существенному возрастанию (до 3514) озерненности колоса яровой пшеницы. Однако дополнительная обработка веге-тнрующих растений не приводила к увеличению продуктивности. пшеницы (Маркина, Ульянеико и др., 2004). Отмечалось также, что применение гумата калия для обработки семян озимой пшеницы перед лосевом обеспечивает повышение зерновой лродуктнвно-сти (массы зерна с растения) не столько за счет деерненностн колоса, сколько за счет формирования большего числа продуктивных стеблей (Шалавая, 2003).

Как показывают наши исследования, внесение в почву калия н аммонийного азота в догах Кто и Niù положительно сказывалось на урожайности культуры, увеличивая массу зерна и соломы (табл. 3).

Таблица 3. Влияние гумата калия на урожай ярового »имен« <2003 г.)

Вариант Масса соломы на I растение, г Масса соломы на 1 растение, % к фону Масса зерна на 1 растение, г Масса зерна н» I растение, % к фону(к>№, (к»

K»N» (фон (к)) 0,50 100 0,32 100

KKINO «.?(* UZ «Л* 191

(UNjs 0,67- 134 0,74» 231

Кто^го 0ф9* 138 0,61* 19)

Предпосевная обработка семян гуматом калия

KoNo (Гс (к)} 0,64» 12! 0,5?* 184

0.63 126 0,66 206

KoNto (Гс) 0,73 146 (Ш- 259

«,96** 192 2 П

Обработка гумагом калия растений & < toy кущения

KsNo (Гр (к)) 0.54 103. C.lf. 144

KtoN,, (Гр) 0,68» 136 0.S5 !72

KoN» (Гр) 0,76* IS2 0,65* 203

0,96** 192 0,81.» 256

Примечание-. *- различия между контрольным и опытным вариантами внутри блока достоверны при различия между даикым вариантом и вариантом без обработки ЬАВ (бло* !) достоверны ири р="0,93

Обработка ссмяи н растений гуматом калия (варианты без внесения К и аммонийного N в почву) также способствует возрастании массы зерна ячменя, причем предпосевная обработка семян является более эффективным приемом использования препарате (урожай зерна возрастает ла 83,6%), чем опрыскивание растений (масса юрка увеличивается на 44% но сравнению с контролем). 13 обоих случаях Наибольшая прибавка урожая зерна отмечается иря поступлении в почву двух элементов минерального питания (50,4 и

34,3%, соответственно по сравнению с вариантом без обработки РРР в блоке I). Однако при добавлении в почву только аммонийного N обработка растений гуматом калия даже снижала массу зерна на 10-12% по сравнению с соответствующим вариантом без применения регулятора роста растений (различия достоверны на уровне р<0,05).

Масса соломы при внесении в почву К и аммония увеличивалась на 3442% по сравнению с контролем (фон) в I блоке. Обработка семян гуматом калия также приводила к увеличению массы соломы на 28%- Более существенным (по сравнению с соответствующим вариантом без обработки гуматом калия) и равным по величине был прирост массы соломы при совместном внесении в почву калийной соли и аммонийного азота на фоне применения препарата (92%). Внесение только К не влияло на массу соломы по сравнению с соответствующим вариантом без применения гумата (аналогичные эффекты были отмечены и для сырой биомассы 60-ти суточных растений, табл. 2.).

Следует отметить, что предпосевная обработка семян гуматом калия обеспечивает практически тот же прирост урожая зерна и соломы на малообеспеченной (КоИо) почве (блок I), что и внесение элементов минерального питания.

Повышение доз вносимых в почву элементов минерального питания до N140 И К140 увеличивает урожай зерна почти на 60%, однако применение гумата калия при этих условиях выращнвання ярового ячменя менее эффективно. Наиболее высокая прибавка массы зерна в опыте 2004 г. отмечена при добавлении калийной соли (53%), но эффект гумата при этом практически отсутствует.

Внесение аэотно-калийных удобрений и применение гумата калия для обработки семян приводило к достоверному увеличению массы соломы, »о на фоне повышенных доа внесения минеральных удобрений (МцоРиоКцц) действие гумата калия менее выражено, чем на фоке ЫжР^оКто.

Вынос шСз, К, Са и М&, Вынос определяли в расчете на 1 растение как произведение усредненных для варианта удельной активности радионуклида (или концентрации элемента) в соответствующем растительном объект« и его массы. Этот показатель может рассматриваться как интегральная функция скорости ростовых И интенсивности обменных процессов в различные фазы развития растений и зависит от обеспеченности почвы элементами минерального питания.

Внесение калия в дозе 70 мг/кг почвы не оказывает статистически значимого влияния на размеры выноса ,3'Сз с вегетативной массой ячменя. Исключение составляет вынос радионуклида 30-ти суточными растениями, который значимо (р<0,05) ниже по сравнению с фоном КфЫд в эти сроки (рис, 9).

Это обусловлено тем, что увеличение концентрации калия в почве уменьшает скорость поглощения радионуклида корнями, с одной стороны, и способствует более быстрому нарастанию биомассы растений и увеличению урожая зерна с другой. Вмссте с тем. только на ранних стадиях развития ячменя эффект К на снижение перехода ' "Сэ из почвы в растения больше, чем его влияние на скорость приращения биомассы. В более поздние сроки относительные величины снижения накопления радионуклида н приращения биомассы примерно равны, поэтому вынос итСз с биомассой и урожаем ячменя в вариантах без использования калия и с внесением элемента в почву значимо не отличается.

Добавление аммония в дозе 70 мг/кг, напротив, резко (до 2-3-х раз) повышает вынос 137Сз из почвы растениями на всех стадиях их развития, как за счет увеличения накопления радиопуклида, так и прироста биомассы. При одновременном поступлении в почву, калий частично ингибирует негативный эффект аммония в период интенсивного роста растений — 30 сутки после посева, главным образом путем снижения скорости корневого поглощения радионуклида (рис. 9а), Однако) вынос П7Сз с зерном па 70%, а с вегетирую-щими растениями - на 30% выше, чем в контрольном варианте опыта (КоГ^о), хотя удельная активность радионуклида в растениях достоверно ниже практически в течение всего вегетационного периода (рис. 5а).

Рве. 9. Вынос mCs, К, Са и Mg растениями на рапных фазах их развития, а также с зерном и соломой ячмени, выращенного в почве с разным уровнем обеспеченности калием и аммонийным азотом

Добавление в почву К или одновременно К к NILi закономерно сопровождается ростом концентрации калия в вегетативных органах и зерне ячменя и, соответственно, увеличением выноса элемента. Внесение аммонийного N приводит К достоверному (р=0.05) увеличению выноса калия с 60-тн суточными растениями и зерном, главным образом, за счет приращения массы, поскольку концентрация К в растениях к зерне в этом случае не возрастает (рис 5Ь).

Хотя Са и Mg являются химическими аналогами, они неэквивалентны в физиологическом отношении. Поэтому увеличение концентрации калия и аммония в почве оказывает разное влияние на нх вынос из почвы с растениями. Вынос Са возрастает по мере увеличения возраста растений (главным образом, за счет приращения биомассы), однако с зерном отчуждается менее 10% от общего количества элемента, извлекаемого растениями из почвы. В случае Mg эта доля достигает 40% и более, а максимальный вынос элемента наблюдается у 60-тисуто'шых растений (рис, 9, с н (1),

При двукратном увеличении дозы калия и аммония (опыт 2004 г.), в целом, наблюдаются аналогичные эффекты. Величина эффектов возрастает, однако не пропорционально увеличению дозы вносимых в почву элементов питания.

Использование гумата калия для предпосевной обработки семян и опрыскивания растений в фазу кущения сопровождается изменением размеров выноса IJ7Cs из почвы (рис. 10), причем характерным является существенное увеличение выноса с вегетативной массой и отсутствие значимого влияния препарата на вынос радионуклида с зерном. Данные результаты можно объяснить тем, что эффект физиологически активного вещества на массу вегетативных и генеративных органов ячменя'н содержание радиоцезия в них бьш

неодинаковым. В первом случае прирост биомассы растений под воздействием гумата сопровождался увеличением накопления радионуклида, причем скорость нахопления зависела не только от способа применения препарата, но и условий выращивания ячменя. Во втором случае применение гумата калия стимулировало рост продуктивности ячменя, но одновременно приводило к снижению удельной активности <37Сз в зерне.

4,0

3.5 3,0 Ш2.3 Й2.0 5 1,5 1,0 0,5 0,0

K«,Ne 3

ЕЭ К ■ Гс □ Гр

ЕЖГЦ

30 сут 60 сут солома мрт

4,0 3,3

"12,5 <5*2.0 г 1.6 1,0 0,3 0,0

1ft сут

сояомj зерно

4,0 3.S 3,0 ¿2.5

$ 1.5 1,0 0,5 0,0

К70Ы0

OK ■ Гс □ Гр

30 сут во сут солома зерно

4,0 3,5 3,0 2.5 »2,0

¿>U " 1.0

0,5 0,0

K70N70 d

OK ЯГс □ Гр

30 сут 60 сут солом* з*рно

Рве, 10. Зависимость выноса IJ7Cs с вегетативной массой н зерном ячменя от способа применения гумата калия

Наиболее значимым влияние гумата было в вариантах опыта без внесения в почву калия и аммония, а использование препарата для инкрустации семян вызывало больший эффект, чем применение его на растениях (рис. 1 Оа), С увеличением концентрации в почве аммония влияние гумата калия на вынос Cs снижалось (рис. 10с), а в присутствии дополнительно внесенного калия часто было незначимым (рис. 10Ь). Тем не менее, при одновременном добавлении в почву калия и аммония (вариант Kk>Nto) положительный эффект гумата калия на вынос радионуклида проявлялся в значительной большей степени (рис. 10d).

В этой связи особый интерес представляет рассмотрение влияния препарата на вынос калия - химического аналога li7Cs и, одновременно, важного элемента минерального питания растений. Графические зависимости (рис. 10 n П) имеют много сходного. В отличие от u1Cs, однако, в вариантах с применением гумата вынос К остается примерно на уровне соответствующего контроля ил» даже уменьшается (особенно в вариантах с добавлением в почву калийной соли и при использовании препарата для обработки растений). В тех случаях, когда наблюдается увеличение выноса К (при выращивании ячменя в исходной почве или в почве с внесенным аммонием), оно обусловлено действием гумата на продуктивность ячменя и в меньшей степени - ка скорость поглощения данного элемента минерального питания.

Рпс. 11, Зависимость выноса калия с вегетативной массой и зерном ячменя от способа применения гумата калия

Можно предположить, таким образом, что механизм модифицирующего влияния гумата калия на поглощение и распределение радионуклида в растениях каким-то образом связан с изменением дискриминации п,Ся и его макроаналога К при их поглощении корнями и последующем распределении в растительном организме. В целом, применение гумата калия при выращивании ярового ячменя сорта Эльф в почве, загрязненной |},С5, оказывает значимое влияние, как на формирование его продуктивности, так и транспорт радионуклидов и макроэлементов из почвы в растения, что, в конечном счете, определяет их вынос с урожаем.

ВЫВОДЫ

1. Использование гумата калия (обработка семян и растений) при выращивании ярового ячменя сорта Эльф в дерново-подзолистой почве оказывает различное по направленности и величине эффекта влияние на накопление в растениях на разных этапах их развития.

2. Применение гуминового препарата для инкрустации семян на менее обеспеченных К и N почвах повышает содержание Сз на 35% в 30-ти суточных растениях и до 50% и соломе, а при обработке растений - более чем на 30% через 30 суток после применения. Тем не менее, независимо от приема использования, гумат калия не приводит к значимым изменениям содержания радионуклида в зерне.

3. Предпосевная обработка семян туматом калия (в отличие от обработки растений) усиливает дискриминацию К и Сз при поглощении их растениями, причем величина эффекта больше при дозе калийного удобрения 70 мг/кг д.в., чем про добавлении 140 мг/кг (по д.в.) почвы.

4. Показано, что внесение в почву К вызывает снижение содержания w'Cs в растениях и урожае ячменя на 30-50%, а добавление N в аммонийной форме, напротив, повышает удельную активность радионуклида до 3-х раз. При этом, применение гумата калия увеличивает поступление в вегетативные органы растений на 20-30% и практически не сказывается на загрязнении зерна.

5. Установлено, что гумат калия более эффективен как стимулятор роста растений при выращивании ячменя в почвах с меньшей обеспеченностью калием и аммонийным азотом. Предпосевная обработка семян препаратом приводит к интенсификации ростовых процессов (увеличение высоты растений и площади листовой поверхности в 1,2-1,4 раза) и увеличению урожая, сопоставимому с повышением эгих показателей при дополнительном внесении элементов минерального питания в дозах 70 л 140 мг/кг почвы.

6. Применение гумата калия при выращивании ячменя в дерново-подзолистой почве вызывает изменение концентрации макроэлементов (К, Ca и Mg) в биомассе н урожае ячменя. Динамика накопления К в растениях ячменя на разных фазах развития, в целом, коррелирует с характером изменений содержания l37Cs. Для другой пары химических элементов-аналогов (Ca и Mg) эта закономерность не отмечена,

7. Вынос IJ7Cs, К, Ca и Mg растениями ячменя из почвы зависит от уровня ее обеспеченности элементами минерального питания. Вследствие неодинакового влияния гумата калия иа прирост биомассы н скорость поглощения радиоцезия и макроэлементов, вынос l37Cs возрастает, а в случае К, Ca и Mg может носить разнонаправленный характер.

8. При определении стратегии использования биологически активных веществ — регуляторов роста и развития растений в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на радиоактивно загрязненных территориях необходимо принимать во внимание их способность влиять на изменение поступления радионуклидов в хозяйственно полезную часть урожая н вынос загрязняющих веществ с вегетативной массой и зерном.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ]. Маркина A.B., Дьяченко И.В., Ульяненко Л.Н. Роль модифицирующего влияния регуляторов роста растений на жизнеспособность семян после острого •^облучения// III з'Ьд з радаацйних дослшкень раддоболопя радюеколопя) Кшв, 2003 р. С, 170.

2. Филипас A.C., Ульяненко Jl.ll., Лой ПЛ., Пименов Е.П., Арышева С.П., Дьяченко И.В., Степанчикова Н.С., Маркина A.B. Изучение комбинированного действия Cs и тяжелых металлов на устойчивость растений ячменя к фитопатотенным организмам // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. - Издательский дом "Эйдос". 2003. Выпуск 5. С. 233-243.

3. Ульяненко Л.Н., Круглое C.B., Филипас A.C., Арышева С.П., Степанчикова Н.С., Маркина A.B. Влияние гумата натрия на развитие растений салата и накопление тяжелых металлов в урожае Н Агрохимия. 2004, Hi 4, С, 1-7.

4. Ульяненко JI.II., Круглое C.B., Филипас A.C., Пименов Е.П., Лой H.H., Арышева С.П., Дьячеико И.В., Степанчикова П.С., Маркина A.B. Особенности накопления токсичных веществ (тяжелые металлы, радионуклиды) сельскохозяйственными культурами при использовании химических средств зашиты растений // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук, - Издательский дом "Эйдос", 2004, Выпуск 6. С. 330-343.

5. Маркина A.B., аспирантка, Ульяненко Л.Н., д-р бнол. наук, вед. науч. сотрудник. Филипас A.C., д-р биол. наук, Пименов Е.П. канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник. Влияние регуляторов роста и развития растений гуминовон природы при выращивании яровой пшеницы в условиях радиоактивного загрязнения почв / «Экологические проблемы сельскохозяйственного производства». Материалы международной научно-практической конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2004. С. 358.

6. Маркина A.B., Ульяненко Л.Н., Филипас A.C., Пименов Е.П. Использование препаратов гуминовой природы нри выращивании яровой пшеницы в условиях радиоактивного загрязнения почв / «Экология человека н природа». Материалы 6-й международной научной конференции, Москва-Плес, 2004 г. — Иваново: Изд-во ИвГУ, 2004. С. 151 —

7. A.C. Филипас, Л.Н. Ульяненко, С.П. Арышева, Е.П. Пименов, H.H. Лой, Н.С. Степанчикова, A.B. Маркина Использование регуляторов роста растений в технологиях возделывания яровой пшеницы и картофеля в условиях загрязнения почв радионуклидами

н тяжелыми металлами / Материалы 3-ей международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы - биофилы в окружающей среде», Семипалатинск, 7-9 октября 2004, Т. И, Семипалатинск, 2004. С. 478-480,

8. Ульяненко Л.Н., Круглое C.B., Филипас A.C., Пименов Eil., Лой H.H., Арышева С.П,, Степанчнкова U.C., Маркина A.B., Бахвалова Е. И, Влияние средств зашиты растений на состояние и продуктивность пшеницы в условиях техногенного загрязнения агро-ценоза / Материалы 2-ой международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами». Тула, 2004. С. 197-202.

9. A.B. Маркина, H.H. Лой, Л.Н. Ульяненко, A.C. Филипас, Е.П. Пименов, Арышева СП., U.C. Степанчикова, Е. И. Бахвалова Влияние регуляторов роста растений на развитие проростков ячменя и поражение их болезнями при сочетанием действии ионизирующего излучения и тяжелых металлов / Материалы международной научно* практической конференции, посвященной 30-летию со дня основания Смоленского сельскохозяйственного института «Наука - сельскохозяйственному производству н образованию». T. II. Ч. 2. Смоленск, 2004. С. 15-17.

10. H.H. Лой, Л.Н. Ульяненко, A.C. Филипас, Е.П. Пименов, С.П. Арышева, Н.С, Степанчнкова, A.B. Маркина Эффективность совместного применения фунгицидов и регуляторов роста растений при обработке семян ячменя / Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию со дня основания Смоленского сельскохозяйственного института «Наука - сельскохозяйственному производству и образованию». T. II. Ч. 1. Смоленск, 2004, С, 220-222.

11. Методические указания по получению экологически чистой сельскохозяйственной продукции на техногенно загрязненных территориях, Обнинск: ВНИИСХРАЭ, 2005.

12. A.B. Маркина, Л.Н. Ульяненко, C.B. Круглое Продуктивность и качество урожая ярового ячменя при применении регуляторов роста гуми новой природы в условиях радиоактивного загрязнения почв / Материалы V Съезда по радиационным исследованиям «Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность». Москва, 10-14 апреля 2006 г. В печати.

13. H.H. Лой, A.C. Филипас, Н.С Степанчнкова, A.B. Маркина, С.П. Арышева Поражен-ность проростков яровой пшеницы гельмннтоспориозом в зависимости от применения регуляторов роста растений в условиях действия гамма-излучения и тяжелых металлов / Материалы V Съезда по раднацио1шым исследованиям «Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность». Москва, 10-14 апреля 2006 г. В печати.

14. Ульяненко ЯН., Жигарева TJÏ., Васильев A.B. и др., Маркина A.B. «Разработать теоретические подходы и технологические основы производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции на территориях, подвергшихся техногенному загрязнению (этап 11.03.)». 11.03.Заключительный отчет ннв. лавВНТЦ 0220,0 506236.

15. Markina A.V.. Oulianenko L.N., Krouglov S.V. The role of modifying effects of humic substances on Cs accumulation and redistribution in the yield of spring barley // Abstracts for International Workshop „Soil protection strategy — needs ana approaches for policy support", IUNG, Putawy, Poland, 9 - í I March 20067 В печати.

Макет, компьютерная верстка - Маркина A.B. Сдано в набор 14.02.2006 г. Подписано в печать 17,02.2006 г. Формат-60x84/16. Усл. печ. л. 1,7. Тираж 60 экз, Заказ № 90. Отпечатано во ВНИИСХРАЭ

Информация о работе

Маркина, Анна Васильевна
кандидата биологических наук
Обнинск, 2006
ВАК 03.00.01

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ"

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
ВЛИЯНИЕ ГУМАТА КАЛИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ ЯЧМЕНЯ
ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология