Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние свойств лугово-черноземных почв и высоких доз макро- и микроудобрений на содержание и трансформацию в них меди и цинка при многолетнем использовании участков под плодовыми культурами

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние свойств лугово-черноземных почв и высоких доз макро- и микроудобрений на содержание и трансформацию в них меди и цинка при многолетнем использовании участков под плодовыми культурами"

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

На правах рукописи ДИАЛЛО АЛЬФА УМАР

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ почв и высоких ДОЗ МАКРО-И МИКРОУДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ Л ТРАНСФОРМАЦИЮ В НИХ МЕДИ И ЦИНКА

ПРИ МНОГОЛЕТНЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ /ЧАСТКОВ ПОД ПЛОДОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ

Специальность 06.01.03 — агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1992

Диссертация выполнена на кафедре почвоведения Москов ской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственны; наук, доцент Наумов В. Д.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственны? наук, профессор Дерюгин И. П., кандидат сельскохозяйствен ных наук, старший научный сотрудник Пастухова А. А.

Ведущее предприятие — Почвенный институт им. В. В. До кучаева.

Защита диссертации состоится « ¡[ » мая 1992 г. в «/¥!> час. на заседании специализированного совета К. 120.35.01 I Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тими рязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученьп' совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « £» апреля 1992 г.

I Ученый секретарь" специализированного совета —

М. В. Вильяме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Экологические проблемы занимают одно из ведущих мест в ряде задач, стоящих в настоящее время перед сельским хозяйством и среди них большой интерес представляют влияние накопления тяжелых металлов на рост и развитие растений в связи с функциональными заболеваниями плодовых культур. Яблоня, как многолетнее плодовое растение длительное время произрастающее на одном месте, предъявляет специфические требования к поч-венно-экологнческш условиям, она болезненно реагирует на изменяющуюся обстановку, что проявляется в поражении ее такими функциональными заболеваниями, как розеточность, хлороз и т.д. Отрасль садоводства по этой причине несет значительные убытки: урожайность снижается до 60$, сады в возрасте 10-15 лет утрачивают хозяйственную ценность, при сильном поражении происходит массовая гибель деревьев. Розеточность тесно связана с почвенными условиями, однако широких комплексных исследований, охватывающих изучение свойств почв и растений до настоящего времени не проводилось. Известные в литературе данные отражают, как правило, односторонний подход к изучению этой проблемы. Вместе О тем сопряженное изучение растений и условий их произрастания является теоретической основой для оптимизации размещения товар-шх: насаждений, повышение их урожайности, борьбы с фупкцкональ-!гл.щ заболеваниями.

Как известно, из числа причин возникновения ролеточности, само Г? спорной и важной является нарушение питания растений дот-ком, с. одной стороны, с другой повыеснщш* !^од(?г г.апием фосфора и мвди в почве. В настоящее время, несмотря на шогпчислеиныз

- I -

исследования, проведенные в этой области, нет четкой концепции о механизме взаимодействия между цинком и фосфором, с одной стороны, и с медью - о другой, особенно в условиях их повышенного содержания в почвах. Решение данного вопроса является важной составной частью изучения системы почва - многолетнее плодовое растение. Поэтому научный интерес и практическая значимость диктуют необходимость всестороннего изучения комплекса свойств почв и растений, прежде всего, в связи с негативной трансформацией состава и свойств почв под действием агротехно-генной нагрузки.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение влияния различных доз и соотношений меди и цинка на фоне 10-летней дозы совместного внесения фосфора и калия на рост, развитие и подверженность функциональным заболеваниям (розеточность) молодых деревьев яблоли сорта Ранет Симиренко на подвое М-9 в пшалерно-карликовоы саду.

В связи с этим поставлены задачи:

- изучить влияние антропогенного загрязнения карбонатных почв на рост и плодоношение яблонь;

- выявить почвенные факторы и их комбинации, оказывающие влияние на заболевание яблонь розеточностьи;

- изучить основные закономерности сезонной и многолетней динамики фосфора, калия, меди и цинка и их взаимодействия в минеральном питании яблони.

Научная новизна. Изучены всесторонние аспекты отрицательного влияния меди и фосфора на питание растений цинком на карбонатных лугово-черноземных почвах в условиях высокого содержания и различных соотношений микроэлементов (медь, цинк). Опре-. делен характер изменения сорбционных параметров по отношению к

.. ; - 2 ч •

цинку d почвах подверженных антропогенному загрязнении фосфатами и медью. Определены оптимальные соотношения подшиного фосфора медь:цинк и фосфор:цинк в карбонатных почвах с использованием метода меченых атомов (проведен опит с использованием

.-с до

двойной метки 3Zn и Р) и их влияние на развитие растений яблони. Изучен фракционный состав цинка и меди в условиях искусственной антропогенной нагрузки карбонатных почв фосфором и медью и определен качественный состав плодов яблони в этих яв условиях.

Практическая значимость работы. Полученные данные будут использованы для разработки оптимальных параметров физико-химических, агрохимических свойств почв степных районов промыален-ного садоводства для разработки рекомендации по рациональному использогатэ почв, внесению макро- и микроудобрений, а такяе для разработки мероприятий, направленных на устранение заболеваний плодовых культур. Вольное народнохозяйственное значение имеет и проблема антропогенного загрязнения садовых почв тяжелыми металлами, содержание которых неуклонно возрастает в последние годи в садовых почвах.

Апробация .работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференции факультета Агрохимии и почвоведения TCXÀ в 1983 г.; на научной ш«ферэт:уп!~йлоднх: 'учетяс и си гналистов ТСХА в 1989 г..

Лубликации. По теме диссертации оцубликорянч' ,435 статьи: в журнале "Нзсзсшя ТСХА" и сборнике научит« трудоп: Состав, свойства и плодородие почв. - И.: ТСХА, - 1990.

Объем и структура пяботк.. ,'1иссертационнап г »;c>?i иэлогг.-чп на 215 страницах машинописного текста, содержит 24 габлш?» и 35 рисунков. Диссертация.состоит из введения, 5 глав, выводов

и рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 141 источник, в том числе 52 иностранных авторов. Приложение включает таблиц.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА УШШДОВЛНИЙ

Объектом исследований являются лугово-черноземные карбонатные грунтоиоглеевагые тяяелосуглинистые почвы на древнеаллю виалькых отложениях Крымской Опытной Станции Садоводства (КОСС На данньк объектах был заложен вегетационно-полевой опыт, где смоделированы условия, которые создаются в почве при избыточно! количестве основных фосфорных и калийных удобрений.

Методика исследования состояла в теоретической разработке проблемы, в проведении аналитических исследований, постановке модельных опытов, статистической обработке получаемых данных.

В проведенных исследованиях использовались разнообразные

*

методы, направленные для ра&ностороннего изучения взаимодействия фосфора, меди и цинка в данньк почвах. При изучении статики

и кинетики сорбции цинка почвами использовался метод меченых

• 05.,

атомов с применением радиоактивного изотопа ¿п,

В модельном опыте по изучению влияния фосфора и меди, на поступление и распределение цинка в растениях кукурузы применялся метод двойной метки; в данном случае одновременно изучали как поведение меченого цинка так и радиоактивного до

фосфора ( Р), что дало возможность непосредственно выявить взаимодействие данных элементов в изучаемой системе почва-растение, а также и роль меди в характере данного взаимодействия.

В полевом опыте применялись, в основном, общепринятые методики: фосфор и калий определялись по Мачигину; подвижные формы микроэлементов «о Крупскому и Александровой; фракционный.

состав микроэлементов - методом опстракцнл, набором штляек с возрастающей экстрагирующей способностьа из одной напоски почем. Анализы почв проведены слсдуюэдзш методами: гумус по Тюрину; гранулометрический состав по Качиксксму; обменные основания (Сз, jt,s) по Шмутсу; валовое содержание олементов - рейт-гоно-флоресцеиснш методом. Детально в состпетстлуюгда главах диссертационной работа рассмотрена схемы и условия проведения полевого и модельных опытов.

I. Влияние фосфора и меди на сорб[?ию цпнкз

Ил вдела комплекса факторов, споесбсгаутапх развитии цинковой недостаточности у ряда агрокультур, на первая план вксгу-пгстт ачтропогишко фактора - внесение фосфорны. удобрений без учета поту-:онссти пбяспг. и интснспигоэ применение гдедьсодеряа-фу«.г:::идсг; под сде^епает теазяеяияси

Нооыотрл па л? литературно лсто^типпоз изтернз.т,

у;г.-ла!::? г.? аитпг«51?п меяяу поодогшкя содердашкем фосф;м>а и мод;? гсчгзо :: кэсгупленком цинка в растения, практически 04'.:утс"Г.г.и-'--;7 оксп.-.'ргл-ецгал^и-ю дачниа, отражавшие наиболее вах-гш;1 ncn.-;ii {¡гчод.ил-хичшпгскях исследований, а именно, 'характер нзн^кентгл параметров по отношения цт;;п:у о лочпах,

пед-'Ор^-.'ямг,:; а'пуопогенпечу загрязнения фо-фа -v. •■-.•д-.п. В ■: i : ■ • .;■■•: а.талца:: почз: лу гово-чернг ■, с: v, н;, к-.-. чкгноП { . v h.v. • в «ерпезеке • ввдзло^еинс« с; содер-

Ф-'С-^ра (1000 мг/кг) и v •:О ■•■/'■г), г у-чалиаь !-:-!!;r.TOft.v: сорО " :'."'>; спойстпа, л ч'лг "мпн, ' " сорбции, гскчетики с: ; '. • а f "п:..п.;" ■■ : "'пса кнх условиях.

Статика сорбита гег.яет, В целен, изоторка осрэг,т,г.5 ндпка

для всех почв имеют выпуклый характер, что указывает на нормальные условия сорбции цинка в исследуемых почвах.

Визуальное сопоставление экспериментальных изотерм для исследуемых лочв показывает некоторое различие в условиях сорбции для чернозема выщелоченного и лугово-черноземной карбонатной почвы. Для последних характерны более высокие значения Бр при низких концентрациях в растворе и снижение сорбции по сравнению с черноземом выщелоченным при увеличении концентрации цинка в растворе. Исходя из типового различия почв можно предположить, что данное различие вероятнее всего связано с наличием свободных карбонатов в лугово-чернозеиной почве и сорбция цинка в определенной степени будет регулироваться произведением растворимости почвенных карбонатов.

Для более детального изучения механизмов сорбции проведена, математическая обработка полученных экспериментальных изотерм. Графически в логарифмическом виде представлены изотермы Сорбции цинка. Обращает на себя внимание четкое разделение изотермы на две равнозначные компоненты: А - в области концентрации от 0,005 до 0,1.мг/мл и Б - в области концентрации от 0,1 до I мг/мл. В связи с этим эмпирические константы К .и и уравнения ¿реНадлиха были рассчитаны для каждой из компонент изотермы; Общий ..сравни-. тельный анализ констант для двух компонент показывает, что наиболее интенсивно сорбция происходит до концентрации цинка в растворе равной 0,1 ыг/мл, с увеличением концентрации цинка в растворе от 0,1 до I мгУмл константы К и Кр (константа равновесия " снижаются примерно, на порядок. Таким образом, при высоких концентрациях цинка соответствующих дозам 500 мг/кг почвы сорбционное равновесие сдвигается в сторону увеличения равновесной концентрации цинка.в растворе, в то же время,.исхо-

дя из реальных количеств цинка в данных почвах, которые в основном пике 500 1/г/кг, сорбционный процесс будет описываться компонентой первого порядка (А), значения констант К и Кр которых достаточно велики (табл.1).

Таблица I

Эмпирические константы уравнения Фрейндлиха й - кси изотерм сорбции цинка почвами опыта

Область

Ср

Константа

Д{ 1Р 1Си 2К 20и

257,2 270,4 109,9 121,5 181,3 181,3

1,03 1,00 0,86 0,91 0,78 0,81

257,2 225,9 221,4 219,2 943,9 952,9

10,5 7,8 8,2 6,7 5,5 5,8

0,51 0,48 0,55 0,51 0,37 0,40

10,0 7,4 8,2 6,7 5,5 5,8

От 0,005 К до 0,1 мг/мл а

От 0,1 К до 10 мг/мл ш

Кр(Ср=1,0)

При сравнении ггапрнчэских констант Кие чернозема сщзло-ченного (Ш) и лугово-черноземной карбонатной почвы (2К) видно,

что, как в области низкнх, так н р области высогак концентраций цинка, в раствора константы К и и лугово-черноземной почвы всегда шссе, чем у чернозема выщелоченного, примерно в 1,5-2 раза. В то яе врешз, при концентрации цинка в растворе, соответствующей дозе цинка 25 мг/кг (Ср-0,С05) константа равновесия (Кр = £2) лугово-черноземной почвы в 4 раза вниз, чем соответ-с г-уг-щг;; показатель чернозема выщелоченного.

сопбши " изотопного-обмена цм;га п динамических, условиях. Визуальное сопоставление кинетических кривых позволяет разделить гсе на две группы: для черноземз зкщ-злеченного и для лугово-черноземной почвы.

Для чернозема выщелоченного кинетические кривые сорбции имеют выпуклый вид, а для лугово-черноземной карбонатной они

приближаются к прямой линии. Последнее указывает на преобладание однотипного механизма сорбции цинка в этой почве, вероятнее всего образованию гидрокарбонатов и карбонатов цинка.

Скорость сорбции цинка ($) для лугово-черноземной почвы (¿К) примерно на 15,о ниже, чем у чернозема выщелоченного. Внесение меди- в данные почвы практически не изменило значений {М ) скорости сорбции цинка, а для чернозема выщелоченного скорость сорбции цинка находится в определенной зависимости от содержания фосфора и меди.

Изотопный обмен цинка в черноземе выщелоченном находится в прямой зависимости от внесения фосфора и меди. Так, повышенное содержание данных элементов в почвах примерно в 1,6—2 рала снижает скорость изотопного обмена (табл. 2).

Таблица к

Кинетические константы изотопного,обмена цинка

Вари- ■ ^ х ю-4, сек-* * Изотопный обмен' Равновесное состояние

ант йа время;60 мин время установления равнов., мин. % изотопно го обменно го цинка

"60 МИН ; % от -Зр сорбир.

1К 7,4 0,10 ¿0 100 9Ь

1Р 3,7 0,32 6ь 140 ' 97

1С л, г 0,2о гг 140 9?

1С +Р '4,6 0,25 75 140 9а

2К "2,0 0,54 46 1Ь0 70 ..

2С ■2,4 0,4ь 52 1о0 70

В целом, анализ экспериментальных характеристик-сорбции цинка изучаемыми образцами почв дает основание сказать, что процесс сорбции цинка лугово-черноземными карбонатными почвами вероятно определяется наличием карбонатов и гидрокарбонатов кальция, что проявляется в более низкой скорости сорбции и изотопного обмена

- е -

по сравнению с черноземом выщелоченным, имеющим практически прямолинейный характер кинетики сорбции и образование около 30% необменных форм сорбированного цинка. В черноземе выщелоченном сорбционный процесс находится в определенной зависимости от содержания в них фосфора и меди. Так, внесение в данные почвы поращенных количеств фосфора (1000 мг/кг) и меди (30Ü мг/кг) несколько снижает количество: сорбированного цинка и скорость его поглощения; с другой стороны, наблюдается снижение скорости изотопного

обмена, хотя количество изотопнообменного цинка остается на уров-

_ 65

не 9й/ь от сорбированного ¿п •

2. Влияние .меди и фосфора на поступление цинка в проростки "кукурузы.и распределение его в органах растений

Из .;•- ,-ратурных данных установлено проявление цинковой недостаточности при невысоком содержании цинка в почве и повышенном содержании фосфора,и меди; в то же время не установлена, действует ли нарупение соотношения данных элементов при достаточно

высокой обеспеченности почвы доступным цинком, т.е. носит ли дан-

Р г

ный механизм (оптимальное соотношение и ^ ) универсальный

XV» tn

характер? Решение данных вопросов даст возможность прогнозировать развитие цинковой недостаточности, где за основу будет положена градация оптималымх соотношений изучаемых элементов с учетом типовых особенностей почв.

В связи с этим нами было изучено в модельном опыте влияние различных дол фосфора и меди на поступление и распределение цинка в растения с использованием двойной метки и '^Р). Опыт про-

водился на лугово-черноземной карбонатной почве (схема и методика описаны в диссертации).

Влияние ччди. Внесение как пинка, так я меди не оказало существенного влияния'на обдую биомассу проростков кукурузы, что

может бить связана как с достаточно высокой обеспеченное! ыо данных почв доступными формами цинка, так и с тем, что в фазе проростков вероятное "токсичное действие меди может не проявляться по отношению к накоплении биомассы.

Анализируя количество биомассы различных органов растений, мы отметили.в качестве тенденции снижение биомассы корней. Так, отношение массы корней к массе листьев снижается от £ (контроль) до 1,3-1,5 при увеличении дозы меди. Если даннал тенденция к снижению биомассы корневой системы верна, то мы предполагаем, что при дальнейшей вегетации растений токсичное действие меди может иметь явные'биометрические признаки.

Рассматривая поглощение цинка в растениях (рис. 1), можно отметить довольно четкую тенденцию, эаключашуюея в снижении накопления цинка в нем при достижении определенного соотношения р

вносимых элементов (■-Л 2),

При раздельном анализе поступления цинка в органы растения (корни, стебель и листья) токсичное действие меди проявляется в определенной степени дифференциально. Так, если снижение поступления цинка при соотношении — ^ 2 для корневой системы не пре-Еыаает 5-/¿О/а, то для стеблей и листьев поглощение цинка снижается в £-2,5 раза. Таким образом, можно сказать, что отрицательное-

действие меди на поглощение цинка начинает проявляться стабильно

р '

при соотношении причем в условиях высокой обеспеченности

почвы доступными формами цинка (доза цинка = 50 мг/кг). При этом снижается поступление цинка из корневой системы в надземные органы, т.е. наблюдается нарушение физиологического транспорта цинка в-самом растении.

Для более детального рассмотрения влияния меди на поступление цйнка, на основе полученных данных рассчитана удельная актив' - 10 -

Sö-r , ■ ¿n имф'ин

листья С-т,еоли ¡Юрии

•je меси 'm поститзние G проросший никиризы "

Liu р

CS?

Oq

U"~P ит/шн

EZ3-

□

I!

M

■листья ■апгЗпи •ет

Ca, Mcfte

Off ÎO 25 S3 100 250 Ш

Pug. 2 Влияние ме9и на поступление 32п йпроростнинундрузы

■ 4 th%

Рио. 3 Влияние меаи на ш<рщ>циеип? поглощения (росфора и цинна

ность меченого цинка в органах растений, полученные результаты полностью согласуются с вышесделанньми выводами.

По условиям опыта, одновременно с анализом поступления цинка в проростки определялось и.поступление меченого фосфора .в тех же образцах. В данном случае фосфор рассматривается и Как один из основных макроэлементов, на поступление которого в растения может оказывать определенное влияние медь и, как один из -основных антагонистов цинка, отрицательное действие которого1можно усиливать.

Графическое представление данных (рис. 2) позволяет выделить две четкие закономерности изменения питания растений фосфором при возрастании дозы меди: при увеличении дозы меди от 5 до 50 мг/кг наблюдается четкая достоверная тенденция к активизации поступления фосфора; и при дозе меди больше 100 мг/кг, устанавливается обратная закономерность. При этом поступление фосфора в проростки начинает снижаться и его. количество при дозе меди 500 мг/кг на ¡¿0% меньше контрольного варианта (рис. 2).

Если снижение поступления фосфора при дозах 100 мр/кг можно рассматривать как явно токсичное действие меди на физиологические функции растений, то увеличение поступления фосфора при дозах 50100 мг/кг нельзя интерпретировать достаточно четко. Можно, по-ви-, димому, предположить или положительное влияние меди на процесс поступления фосфора, или рассматривать ее действие как токсиканта, который вызывает нарушение нормальной селективности мембран клеток корневых волосков, что приводит к изменению, в целом, соотно-. шений поглощаемых элементов. При более высоких дозах (>100 мг/кг) нарушаются, в целом, физиологические функции растения, что проявляется в угнетении их роста и развития и, как следствие, имеет место снижение поступления в растения основных элементов питания.

Учитывая условность данных утверждений, мы пытались рассмотреть более узко влияние меди на поступление фосфора и цинка с точки зрения их взаимовлияния. В связи с этим были рассчитаны коэффициенты поглощения и распределения для цинка и фосфора (рие.З). Из графика видно, что внесение невысоких доз меди (5-25 мг/кг) практически оказывает идентичное влияние на поступление фосфора и .цинка, а именно, наблюдается устойчивая тенденция к постепенному увеличению значений коэффициента поглощения данных элементов в вышеуказанном диапазоне. При дальнейшем увеличении дозы меди (диапазон 25-100 мг/кг) влияние ее на поступление фосфора и цинка прямопротивоположно. Если поступление цинка в этом диапазоне доз меди находится на уровне' контроля со слабовырачсенной тенденцией к снижению коэффициента поглощения, то поступление фосфора резко возрастает. И, наконец, третий диапазон концентрации меди (>-100 мг/кг), при котором вновь устанавливается идентичное влияние меди на поступление.фосфора и цинка, но с противоположным знаком - снижение значений коэффициента поглощения фосфора и цинка, причем по сравнению с контролем наиболее сильное торможение поглощения отмечается для цинка, тогда как поглощение фосфора остается немного меньше контрольного варианта.

Таким ..образом, установлено, что токсичное действие меди на поступление цинка.в проростки кукурузы проявляется при соотношении вносимых элементов 2. Вероятно, что диапазон токсичного дей-

ствия может увеличиваться за счет того, что медь усиливает поступление фосфора в растения. Предположительно, что при высоком содержании фосфора в почве токсичное действие меди на поступление цинка может проявляться при соотношении ^ ^ I, т.е. при более низком содержании меди в почве.

В целом, достаточно четкой тенденции по влиянию меди на рас- 13 -

пределение фосфора в растение не установлено. Единственно, при доле меди равной 100 мг/кг, количество фосфора в корнях возрастает по сравнению с другими варианта*«!, т.е. в том случае, когда наблюдается наиболее активное поступление фосфора в растение.

В отношении цинка установлено явно выраженная закономерность »¡лияния меди на коэффициенты распределения цинка. Данную закономерность можно характеризовать как изменение значения коэффициента распределения в сторону увеличения при больней дозе меди, особенно при дозе меди >. 100 мг/кг или ^ 2. При этих условиях

* ¿п

распределение цинка значительно смещается в сторону увеличения ovo количества в корневой системе растении.

Исходя из имеющихся данных, можно сделать вывод о том, что высокое содержание меди в почвах снижает поступление и распределение цинка в растения и, как следствие, может вызывать развитие цинковой недостаточности, и влиять на изменения питания растений фосфором.

Влияние фосфора. В стадии проростков мы не наблюдали сколько-нибудь заметного влияния фосфора и цинка на накопление биокассы. Ни в целой по растению, ни при анализа отдельных oprrj-:c>i растения. Отсюда следует, что взаимодействие фосфора, и цинке и.~ дачной стадии развития растения не прослеживается биометричс^::-'.;-методами.

В целом, учитывая проведенный анализ данных, характеризуем.;:;-: влияние фосфора на поступление и распределение цинка Б пророс г кукурузы, следует выделить Следующие основные закономерности:

неблагоприятное действие фсефора на питание растений цинком может проявляться независимо от количества цинка в почве. Важная роль в этом, в осноенон, отводится определенному- соотношению фосфора и цинка в почве, оТ Ьелпчлш которого зависит ожидаемое

влияние фосфора;

Р

- по всех случаях в интервале отношение -—■ от I до 2Ь (до-

¿п

за фосфора О0-1«с00 и цинка 50 ыг/кр) происходит положительное влияние фосфора на поступление цинка;

и

- при достижении величины отношения -=- > 50 положительное; взаимовлияние элементов фосфора и цинка резко меняется на отрицательное по отношению к поступлению цинка в проростки кукурузы;

- отрицательное действие фосфора на поступление цинка оаклю-тется з ослаблении поступления цинка из почвенного раствора в <орневув систему растений, тогда как процессы транспорта его в 1адземные органы не нарушаются.

3. Взаимодействие меди и цинка в почвах под яблоневыми садами

Исследования проведенные в Крымской области показывают, что .нтенсивность и масштабы поражения розеточностьы яблонь в последив годы растут, и в больней степени это обусловлено зафосфачива-ием почв. В некоторых случаях содержание подвижного фосфора в лантажных почвах под садами достигает в слое почвы 0-*:0 см 0-30 мг/200 г по Мачигину и в плантажном (20-Ь0 см) до 1о—IV мг/ 00 г почеы. Наряду с этим сохраняется устойчивая тенденция к на-опленио в почвах довольно сильного токсиканта - меди. В резуль-ате применения медьсодержащих фунгицидов, содержание меди в.пяхот-эм слое почвы достигает от 100-150 до 3130-400 мг/кг при ее клар-эвом содержании 20-40 мг/кг. Как правило, на данных почвах риск эоявления цинковой недостаточности.очень велик.

На основе данной проблематика кафедрами почвоведения и плодо->дства ТСХА проводится серия многолетних полевых опытов, один из (торых мы рассматриваем. Схема опыта описана в диссертации 1л.2). В данном опыте смоделированы условия, которые создаются в

почве при избыточном применении фосфорных и калийных удобрений. Целью опыта является изучение влияния различных доз и соотношений меди и цинка на фоне 10-летней дозы (3ООО кг/га фосфора и 1600 кг/га калия) совместного внесения фосфора и калия на рост, развитие и подверженность функциональным заболеваниям (розеточ-ностьм) яблонь, изменение и подвижности фосфора, калия, цинка .и меди. Наблюдения проводили в течение 4 лет.

Изменение подвижности цинка, меди, фосфора и калия в почве в зависимости от дозы цинка и меди. Внесение фоновых количеств фосфора и калия для создания искусственного эафосфачивания и ка-линивания почв приводит к следующему: во-первых, содержание подвижного фосфора и калия резко возрастает; в год:внесения их-количество увеличивалось по сравнению с контролем в 7 и.2 .раза соответственно. В последующие годы их содержание закономерно снижается; во-вторых, содержание подвижных форм цинка примерно на '¿0% ниже, чем в контрольном варианте и эта закономерность четко прослеживается по годам (с по 1989 гг.). В этих же условиях на 10-12$ ниже и содержание подвижных форм меди.

При данных изначальных условиях состояния изучаемых элементов в почве проводился анализ изменения их подвижности во времен': при различных сочетаниях вносимых доз цинка и меди.

Вчсвязи с большим количество!.! исходных данных и для более детально*! интерпретации, дакшз ■ анализы представлены графически отдельно для каждого элемент к гида наблюдений в диссертации (гл.5). Здесь ш выделяем тэлькл основным моменты.

.Влияние различных ,п,оз ме.:1:: Ка изменение подвижности цинка при разных уровнях выосок/л цицкз, Ьчесвняг цинковых удобрении в дозах от 50 дс оСО аг/гп приводя? ^ лагг,номерному увеличению подвижности цинка ь ноче.'у^ и его количество елг.бо изменяется

-'с -

в течение четырех лет наблюдений, т.е. большие количества ни фосфора, ни меди не приводят к существенному снидению количества подвижных форм цинка, особенно при высоких дозах цинковых удобрении. анализ динамики подвижности пинка в течение 4 лит позволил iaî делить характерное взаимодепетвио цинка и меди. Непосредственно после внесения меди и цинка в почну количество подвижных форм цинка находится в прямой зависимости от количества меди, а именно, чем выше доза меди, тем больше цинка переходит в подвижше формы. Исходя из данных главы 3 диссертации, мон-.но утьерадать» что медь препятствует нормальной сорбции цинка, очевидно в силу конкурентного поглощения, в связи с чем часть цинк* "вытесняется" в более подвижные формы. Данный эффект частично сглаживается в течение года после внесения элементов в почву в связи с перераспределением их в ППК, хотя данная закономерность и сохраняется в течение последующих лет наблюдений, но у^.е в стационарном состоянии.

Влияние различных доз цинка на изменение, подвижности меди .при разных уровнях внесения меди. В отношении влияния цинка на состояние подвижных форм меди во все годы наблюдений отмечается одна и та же тенденция, заключавшаяся в том, что увеличение дозы цинка способствует (и четко прослеживается) увеличению подвижности меди, особенно в условиях высоких доз меди (200-300 мг/кг). При внесении меди в дозах 50-100 мг/кг подвижность ее не изменялась в изучаемых почвах, ■

Таким образом, медь, поступающая в данные почвы, в половинном количестве переходит в формы, извлекаемые ацетатно-аммоний-ным буфером с р!1 4,И, что мокет усиливать отрицательное действие иеди на плодовые насаждения при систематическом применении медь-зодеркащих /препаратов.

Влияние цинка и меди на подвижность фосфора и.калия. Исходя

из полученных результатов, ш отмечаем, что на протяжении 4 лет наблюдений не выявлено 'каких-либо взаимодействий калия с внесенными цинком и медью. При.всех дозах этих элементов содержание подвижного калия находятся на уровне фоновых значений, а некоторые различия находятся на уровне ошибки.

Также в течение 4 лет наблюдений не выявлено взаимодействия фосфора с медью. Увеличение дозы меди от ЬО до 300 мг/кг не вызывает каких-либо достоверных изменений в содержании подвижных форм фосфора в почве,.

В то же время, содер-ание подвижных форм фосфора находится в определенной зависимости от количества вносимого цинка; дополнительное поступление цинка в'изучаемые объекты является фактором, способствующим увеличению количества подвижных форм фосфора. Данная зависимость носит довольно устойчивый, но временный характер.

Если учесть, что по условиям ..опыта количество.фосфора и цинка в почве достаточно велико, можно предположить, что в данных экстремальных условиях возможно образование довольно подвижных .ассоциатов фосфора и цинка, находящихся в равновесии с более труднорастворимыми формами цинка и фосфора, и что приводит к увеличение подвижности фосфора в данных почвах.

Наряду с изучением состояния подвижных форм элементов, нр;ы дился анализ фракционного состава цинка и меди на всех вариант-., опыта. Фракционный состав цинка и меди проводился методом эксгр- . ции элементов из одной навески почвы последовательно вытяжками < возрастающей экстрагирующей способностью.

Через 3 года после закладки опыта происходит перераспределен; внесенного цинка, заключающееся, в переходе цинка.из более доступных форм в менее доступные,. причем происходят относительная концентрация внесенного цинка в потеш{.ид.льно-дос.тупных формах-(фрак-

ция I н.НСХ). 'Гак, содержание цинк;) фракции /Ун.^ Ас (доступный цинка) снижается с 30% от суммарно экстрагированного в 19о7 г. до ки в г.; и цинк данной фрдетрт, и основном, переходит

в потенциально-доступные <{>орш, содержите цинка в которых увеличивается до 60% от его суммярно гжстрлгированного количества. Содержание цинка в недоступных формах, в основном, остается на прежнем уровне (примерно 30-40Х).

■Влияние меди на распределение цинка по фракциям проявляется следующим обратом: на вариантах с высоким уровнем содержания ме- . ди (300 мг/кг) наблюдается увеличение количества обменных и органических форм цинка,, а в других вариантах достоверное изменение содержания цинка не происходит.

Характер распределения меди по фракциям носит определенный ступенчатый характер, т.е. отсутствие меди в обменных и органических формах, Ь% в доступных и примерно по 45£ в.потенциально доступных и недоступных формах. Распределение меди по фракциям находится в определенной зависимости от дозы вносимой меди.- Так, внесение меди в количестве 50 мг/кг приводит к увеличению относительного, содержания меди во фракции ШдСООЛ^ (доступные) и I н.НС/ (потенциально-доступные формы) и количество меди в этих фракциях соответственно равно 13 и 53$ от. 'суммарно.экстрагированного количества меди. Соответственно снижается относительное содержание меди во фракции 6 н.НС1 (примерно 33,0.

: . Дальнейшее увеличение дозы вносимой меди приводит,'в основном, к относительному увеличению доли доступных и потенциально доступных форм при-относительном снижении доли недоступных форм ме-ци.'Совместное с. медью внесение различных доз цинка не оказало г'уцёствённого влияния на соотояние форм меди в почве.■

, V корреляционная зависимость между содержанием подвижных форм д.Пнка В' почве и некоторыми химическими и биометрическими парамет-

рамп садового агроценоза. Наряду с систематическим наблюдетем за изменением подвижности 2ц , Сц , Р^О^, К^О и фракционным составом цинка и меди, в течению трех лет .(1уЬ7-15ЬУ гг.) проводился комплекс измерения ряда химических и биометрических параметров садового агроценоза в условиях полевого*опыта. В частности, изучалось изменение таких химических показателей состояния почвы, как активность /УОд, Са^, А'Н^ и ^ в почвах опыта. Проведен систематический анализ изменения биометрических показателей в зависимости от внесения различных доз меди и цинка. <£ изучаемым биометрическим показателям относятся: диаметр штамба' плодовых деревьев; высота деревьев; длина побега; суммарны!* прирост и облисткеаность деревьев.

Таким образом, за период наблюдений получен комплексный объем данных, характеризующий состояние и изменение плодового насаждения в зависимости от количества меди и цинка, вносимых п почву при в.ч-соком фоновом содержании фосфора и калия, т.е. агроценоза с сильной антропогенной нагрузкой.

Для обработки всего обт,ема получении:■: ..ттих к выягле;;.;-; существующих взаимозависимостей полученшх и..о»метров и }"- : ;•-•• г • меди приведен комплексный корреляционный анализ всего кис«, них.

Анализ коэффициентов корреляции между содер/ханием лэд»;г: форм цинка в почве и изучаем!;.;;' параметрами садового агроцс-ч-: -позволяет сказать следующее:

- не установлено существенных корреляционных связей между содержанием цинка в почве и таким» химическими параметрами, как подвижность калия, активность и д*г; . .

- положительная.корреляционная -Связь отмечается по отиосекхи ¡с содержанию подгихннх 'фосфлтоп при всех -дозах вносимой меди и

■ - £(} -

значение f варьируется в зависимости от вариантой опыта и времени года от 0,50 до 0,97;

- существенная положительная корреляционная связь установлена между содержанием подвижных форм цинка и ряда биометрических показателей роста и развития плодовых деревьев, особенно таких, как облиственность, суммарный прирост и высота деревьев (С =0,7-0,), но при условии невысокой дозы меди.

Увеличение количества внесенной меди в почве от 100 до 300 мг/кг существенно снижает вышеуказанные положительные связи и приводит к тому, что при дозе меди ЗОь мг/кг положительные корреляционные связи между содержанием цинка и биометрическими параметрами приобретают отрицательное-значение. Из данного факта следует, что медь отрицательно сказывается на росте и развитии плодовых деревьев, и даже высокие дозы цинка не снимают ее отрицательное действие.

4, Содержаний тяжелых металлов и качественный состав аминокислот в плодах

В связи с условиями опыта искусственно создавалось повышение содержания в почвах, опыта фосфора, калия, меди и цинка, закономерно. вставал вопрос о взаимодействии данных факторов не только на рост и развитие растений, но и на качественный состав продукции.

. Качественный анализ продукции включал в себя: а) анализ содержания цинка, меди, марганца и железа в плодах и семенах яблонь; б) анализ качественного состава аминокислот в плодах. По полученным результатом, которые приводятся в диссертации (гл.5), мы можем сказать, что внесение повышенных количеств цинка и меди не повлияло на накопление тяжелых металлов в плодах и в семенах яблонь, и их содержание ниже предельно..допустимых концентраций.

Обдая концентрация аминокислот довольно значительно варьи-

;¿í - /

рует (от 16 до 35 мг/г сух.в-ва), однако не удалось выявить сколько-нибудь вначимую корреляцию между содержанием аминокислот в плодах; и количеством вносимых меди и цинка.

Сравнителыгый анализ соотношения заменимых, полузаменимых и незаменимых аминокислот показывает, что. количество незаменимых составляет порядка 25% от суммы аминокислот, II,15% приходится на полузаменимые.

ШВОДУ

И РМСШ1ДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Анализ констант сорбции и изотопного обмена в лугово-чер-ноземной карбонатной почве показал, что высокое содержание меди не приводит к сколько-нибудь заметному изменении сорбционных параметров почв по отношению к цинку, в черноземе выщелоченном она оказывает конкурирующее действие на сорбцию цинка.

2. Антагонизм меди и цинка в поступлении данных элементов в растения проявляется при высокой обеспеченности почв цинком. Установлено, что отрицательное действие меди на поглощение цинка растениями начинает проявляться при соотноеонки вносимых элементов 2 и заключается, в основном, в снижении поступление цпн-

¿п "

ка из корневой системы растений в надземные органы.

3. Медь в дозах, превышающих 50 мг/кг вызывает изменение соотношения фосфора и цинка в надземных органах растения, особенно в листьях, в сторону увеличения фосфора и уменьшение цинка; в условиях повышенного содержания фосфора и меди диапазон неблагоприятного соотношения ^ может быть расширен до I.

4. Взаимодействие фосфора и цинка в условиях выоокой обеспеченности почв цинком (50 мг/кг) имеет различный характер. Во-пер-

Р

вых, в интервале отношения -— от I до 25 наблюдается полозштель-

гп

ное влияние фосфора на поглощение цинка проростками кукурузы;

р

во-вторых, при достижении отношения > 50 положительное взаимовлияние элементов резко меняется на отрицательное по отношению к поступлению цинка в проростки.

5. Исследование взаимодействия подвижных форм Р, К, и Су в садовом агроценозе в условиях повышенной антропогенной нагрузки, показали, что внесение меди в исследуемые почвы оказывает специфическое действие на состояние подвижных форм цинка, способствует увеличению их содержания. Вытесняющий эффект меди по отношению к цинку, в целом, пропорционален количеству меди.

6. Анализ фракционного состава цинка в изучаемых почвах показал, что при внесении его в почву распределение цинка по фракциям сдвигается в сторону увеличения доступных форм. Через 4 года после закладки опыта происхддит перераспределение цинка в сторону увеличения потенциально-доступных форм. В отличие от цинка фракционный состав меди свидетельствует об устойчивом преобладании ее доступных форм при внесении возрастающих доз медных удобрений.

7. Установлена тесная положительная корреляционная связь между содержанием подвижного цинка и фосфора в почв'З; меяду цинком и биометрическими, показателями (облиственность, суммарный прирост, высота деревьев) при дозах меди от 50 до 100 мг/кг и отрицательная корреляция - - при превышающих дозах меди. Таким образом, вне-гение повышенных доз меди отрицательно сказывается на росте и раз-зитии плодовых деревьев, высокие дозы цинка не снимают ее токси-{еского действия.

8. Анализ качественного состава плодов яблони показал, что 5 принятых условиях опыта (повышенное содержание в почве меди, ;инка, фосфора и калия) и на выбранных объектах (почва лугово-герноземная карбонатная) не наблюдается сколько-нибудь заметного

снижения качества плодов; во-первых, содержание тяжелых металлов ( ^п, Сц , Ре-и М ) ниже предельно допустимых концентраций; ро-вторнх, качественный состав аминокислот, как и их общая концентрация в плодах стабильна и не зависит от вышеназванных факторов.

9. В условиях антропогенного загрязнения садовых почв фосфором, тяжелыми металлами для почвенной и листовой диагностики рекомендуется использовать соотношение , ^ при решении воп-

2-л

росов о целесообразности применения удобрений, фунгицидов, а также разработки защитных мероприятии. ,

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Диалло А., Кукушкин B.Ü., Наумов В.Д., Пельтцер A.C. Сорбция цинка почвами при внесении фосфора и меди !/ Известия ТCU. М., 1990. -■» 3. - С. Ь4-У).

2. Наумов В.Д., Диалло А,, Тарасов В.И., Гаврилюк Н.Е. Содержание макро- и микроэлементов (Р, К, С , ) в почве вегетационного опыта с яблоней // Сборник ТОХА: Состав, свойства и плодородие почвы. - М., 1Ш). - С.103-109.