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 п

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

На правах рукописи ДИАЛЛО АЛЬФА УМ АР

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ Й ВЫСОКИХ ДОЗ МАКРО-И МИКРОУДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ И ТРАНСФОРМАЦИЮ В НИХ МЕДИ И ЦИНКА

ПРИ МНОГОЛЕТНЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УЧАСТКОВ ПОД ПЛОДОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ

Ч ' - •

Специальность 06.01.03 — агропочвоведение и агрофизика -

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1992 ^

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

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Наумов В. Д.

Официальные оппоненты, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дерюгин И. П., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Пастухова А. А.

Ведущее предприятие— Почвенный институт им. В. В. Докучаева.

/

Защита диссертации состоится «Ц » мая 1992 г. в час. на заседании специализированного совета К. 120 35 01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К А. Тимирязева.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « апреля 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета "¿у^/^

М. В. Вильяме

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_,тамц. Экологические проблемы занимают одно из ©едущих мест в ряде задач, стоящих в настоящее время перед сельским хозяйством и среди них большой интерес представляют влия-, ние накопления тяжелых металлов на рост и развитие растений в

связи с функциональныыи заболеваниями плодовых культур. Яблоня, •как многолетнее плодовое растение длительное время произрастающее на одном месте, предъявляет специфические требования к поч-венно-экологическим условиям, она болезненно реагирует на изменяющуюся обстановку, что проявляется в поражении ее такими функциональными заболеваниям», как розеточность, хлороз и т.д. Отрасль садоводства по этой причине несет значительные убытки: урожайность снижается до б0£, сада в возрасте 10-15 рет утрачивают хозяйственную ценность, при сильном поражении происходит массовая гибель деревьев. Розеточность тесно связана о 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 с тем вопртаенное изучение растений и условий их произрастания является теоретической основой для оптимизации размещения товарных насаждений, повышение их.урожайности, борьбы с функциональными заболеваниями.

Как известно, из числа причин возникновения розеточлости, самой спорной и ва-шой является нарушение питания растений цинком, с одной стороны,- с другой - повышенный содержанием фосфора и моди в почве. В настоящее время, несмотря на многочисленные

- I - ;

ЦЕНТРАЛЬНАЯ |

НАУЧ 1АЯ С ОГ.ИЭТСКА | Моос. со.-и.;.:э -и а'.ад-.... > { и..!. К, А. '(I.....I |

Ина. N0....................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 соотношения меди и цинка на фоне 10-летней дозы совместного внесения фосфора и калия на рост, развитие и подверженность функциональным заболеваниям (розеточность) молодых деревьев яблони сорта Ранет Симяренко на подвое И-9 в шпалерно-карликовоы саду.

В связи с этим поставлены задачи:

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

- выявить почвенные факторы к их комбинации, оказывающие влияние на заболевание яблонь розеточность»;

- изучить основные закономерности сезонной и многолетней динамики фосфора, калия, меди и цинка и юс 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). Определен характер изменения сорбционных параметров по отношению к

цинку в почвах подверженных антропогенному загрязнению фосфатами и медью. Определены оптимальные соотношения подвижного фосфора ыедь:цинк и фосфор:цинк в карбонатных почвах с использованием метода меченых атомов (проведен опыт с использованием двойной метки и ^Р) и их влияние на развитие растений

яблони. Изучен фракционный состав цинка и меди в условиях искусственной антропогенной нагрузки карбонатных почв фосфором и1-медь» и определен качественный состав плодов яблони в этих же условиях. .'

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

■ Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференции факультета Агрохимии.и почвоведения ТСХА в 1989 г.; на научной конференции молодых .ученых и специалистов ТСХА в 1989 г. '

Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи: в журнале "Известия ТСХА". и сборнике научных трудов: Составу— свойства и плодородие почв. - М.: ТСХА, - 1990.

Об-^ем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 215 страницах машинописного текста, содержит 24 таблица и 35 рисунков. Диссертация.состоит из введения, 5 глав, выводов

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

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Ооъектом исследований являются лугово-черноэемные карбонатные грунтоиоглееватые тяжелосуглинистые почвы на древнеаллю-виальных отложениях Крымской Опытной Станции Садоводства (КОСС). На данных объектах был заложен вегетационно-полевой опыт, где смоделированы условия, которые создаются в почве при избыточном 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 разноооразные методы, направленные для разностороннего изучения взаимодействия фосфора, меди и цинка в данных почвах. При изучении статики и кинетики сорбции цинка почвами использовался метод меченых атомов с применением радиоактивного изотопа

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

С32?), 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 по Крупскому и Александровой; фракционный

состав микроэлементов - методом экстракции, набором вытяжек с возрастающей экстрагирующей способностью из одной навески почвы. Анализы почв проведены следующими методами: гумус по Тюрину; гранулометрический состав по Качинскому; обменные основания (Са, Ме) по Шмуку; валовое содержание элементов - рент-гено-флоресценсным методом. Детально'в соответствующее главах диссертационной работы рассмотрены схемы-и условия проведения полевого и модельных опытов.

I. Влияние фосфора и меди на сорбцию цинка _

Из числа комплекса факторов, способствующих развитию цинковой недостаточности у ряда агрокультур, на первый план Еысту-пают антропогенные факторы - внесение фосфорных удобрений без' учета потребности яблони и интенсивное применение медьсодержащих фунгицидов под плодовыми иаеяжденяямл. ,. ,

'Несмотря на имеющийся иэ литературных псточютсов материал, указывающий на антагонизм между повышенным содержанием фос-^ора и меди в почве к поступлением цинка в растения, практически отсутствуют экспериментальные дачные, отражающие наиболее ват:-нкй аспект по-гвенло-хкмичэских исследований, а именно, характер изменения горбциенчух параметров по отношению к цкнку в почтах,. подверженных ачтрэкогемнону загрязнению фог*лтсуц и медью. В си:>;.' с ;т.34 в образцах почв: лугово-иерпо1>о:спй, _карбонатной (^т'о-ап пач.'л) и в черноземе выаелоченном с гентрг-пим ссдвр-.дов.ьм' г.одвпжлогс фосфора (1000 мг/кг) и меди (ЬСл) мг/кг), изучаюсь ноксториа сорб;;.;с:!:тнс свойства, в Ч1сг;:ссти, статика сорбции, кинетикассрЗцки и ичетоппый сак я ^-дкнзмичео-

ких условиях. • . • .

Статлка сорбции тстпяа. В целом, изотермы ссубцвз цгагсз

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

Визуальное сопоставление экспериментальных изотерм для исследуемых почв показывает некоторое различие в условиях сорбции для чернозема выщелоченного и лугово-черноземной карбонатной почвы. Для последних характерны более высокие значения sp при низких концентрациях в растворе и снижение сорбции по сравнению с черноземом выиелоченныы при увеличении концентрации цинка в растворе. Исходя из типового различия почв можно предположить, что данное различие вероятнее всего связано с наличием свободных карбонатов в дугово-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 Г мг/мл. В связи с этим эмпирические константы Кит уравнения Фрейндлиха были рассчитаны для каидой из компонент изотермы. Общий сравнительный анализ констант для двух компонент показывает, что наиболее интенсивно сорбция происходит до концентрации цинка в" растворе равной 0,1 мг/мл, с увеличением концентрации цинка в растворе от 0,1 до I мг/мл константы К и Кр (константа равновесия » снилаются 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 ле время, исчо-

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

Таблица I

Эмпирические константы уравнения <&рейндлиха 8 - лС0

изотерм сорбции цинка почвами опыта .

Область Ср Константа IK , IP 1CU 1P+-CU • Ж 2üu

От 0,005 К до О)! . мг/мл ■ и . Кр(Ср=0,005) 257,2 1,03 257,2 270,4 1,00 225,9 109,9 0,86 221,4 121,5 0,91 219,2 181,3 0,78 943,9 181,3 0,81 962,9

От 0,1 ДоД|0 мг/мл к ш Кр(Ср~1,0) 10,5 0,51 10,0 7,8 0,48 7,4 8,2 0,55 8,2 6,7 0,51 6.7 5,5 0,37 5.5 5,8 0,40 5,8 •

При сравнении эмпирических констант К и ш чернозема выщелоченного (Ш) и лугово-черноземной карбонатной почвы (2К) видно,

что, как в области низких, так ив области высоких концентраций цинка, в растворе;константы К и ш. лугово-черноземной почвы , всегда нине, чем у чернозема выщелоченного, примерно в 1,5-2ра-' за. В то же время, при концентрации цинка в растворе, соответствующей дозе цинка 25 мг/кг (Ср=0,005) константа равновесия (Кр = Ц2) лугово-черноземной почвы в 4 раза-выше, чем соответствующий показатель чернозема выщелоченного. ■ .

Кинетика сорбции и изотопного.обмена пинка в динамических условиях. Визуальное сопоставление кинетических кривых позволяет разделить их-на две группы: для чернозема выщелоченного и для лугово-черноземной почэы.

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 (2К) примерно на 15,£ ниже, чем .у чернозема выщелоченного. Внесение меди-в данные почвы практически не изменило значений Ц1 ) скорости сорбции цинка, а для чернозема выщелоченного скорость сорбции цинка ниходится в определенной зависимости от содержания фосфора и меди.

Изотопный обмен цинка о черноземе выщелоченном находится в прямой зависимости"от внесения фосфора и меди. Так, повышенное содержание данных элементов в почвах примерно в 1,5-2 раза снижает скорость изотопного обмена (табл. 2).

Таблица '<£. .

Кинетические константы изотопного.обмена цинка

Вариант ^х 10-1 сек-* • Изотопный обмен ' время,60 мин ВО мин ; | % от ¿р »|сорбир. Равновесное состояние

Еремя установления раьнов., мин.. п изотопно го обменно го цинка

1К '7,4. 'ад 100

1Р з,-? • 0,32 ." 6ь ... 14а ' 47

1С 0,2о • V к 140 97

1С +Р 4,6 0,25 •■' 75- • ,140 9и

Ы -2,0 0,54 46 1в0 . 70 ..

■¿с '¿А ■ 0,4Ь ьа . ' 1о0 70

В целом, анализ экспериментальных характеристик сорбции цин-• ка. изучаешмк 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

по сравнениюс черноземом выщелоченным, имеющим практически пря-' мол пне itHuñ характер кинетики сорбции и образование около ЗОЙ 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 повышенных количеств- фосфора (1000 мг/кг) и меди (300 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 уровне 962 от сорбированного .

, 2.; Влияние меди и фосфора-на поступление цинка в проростки «укурузы.и распределение его в органах растений .

Из г ' '¡сратурных данных установлено проявление цинковой недостаточности при невысоком содержании цинка в почве и повышенном содержании фосфора,и меди; в то же время не установлено, • действует ли нарушение соотношения -данных элементов при достаточно высокой обеспеченности почвы доступным цинком, т.е. носит ли данный механизм ¿оптимальное соотношение и -fil-J универсальный

. • ХП _ Й«| _

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

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

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

Влияние - меди:.Внесение как цинка, так и меди не оказало существенного влияния на обиую биомассу проростков кукурузы, что

' ' -§ -

может бить связано как с достаточно высокой обеспеченностью данных почв доступными формами цинка, так и с тем, что в фазе, проростков вероятное >гоксичное действие меди может не проявляться по отношению к накоплению биомассы. ,

Анализируя количество биомассы различшх органов растений, мы отметили в качестве тенденции снижение биомассы корней. Так, отношение массы корней к массе листьев снижается от 2 (контроль) до 1,3-1,5 при увеличении дозы меди. Если данная тенденция к снижению биомассы корневоя системы верна, то мы предполагаем, что при дальнейшей вегетации растений токсичное действие меди может иметь явные'биометрические признаки.

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

вносимых элементов =? 2), '

4п

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 превышает 5-20$, то для стеблей и листьев поглощение цинка сни-кает- ' ся в 2-2,5 раза. Таким образом, можно сказать, что отрицательное-действие меди на поглощение цинка начинает проявляться стабильно ' при соотношении ^ > 2, 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 с&мом растении.

Для более детального рассмотрения влияния меди на поступле- . ние цинка, на основе полученных данных рассчитана удельная актив-

^In um/мин

СЦЗ-лиетя ~ Ш2&~стеЕпи ' корни-

S 10 25 SO m 250 500

Pua t Влияние меди на поступление 6oZn 6проростинунурузы

32,

12000 SOCO

двое

3№

Р тп/шн

I

е

Ж

i

ш

m

ж

I 1 -листья -стеЗ/ш. -корни

Щ

m

il •

S Ю 25 SO 100 ■ 2S0 500

Pua 2 Влияние меди на поступление J2p йлроростки нунурузы

-P-3Z -ïrt-65

m . гяг

Pua 3 Влияние меди на коэффициент поглощения /роярора и цинна

ность меченого цинка в органах растений, полученные "ьтатн полностью со г." чс) т,тся с Еь—есдеганныч.' выводами.

lío условиям опыта, одновременно с анализом поступления цинка 6 проростки определялось и поступление меченого фосфора в тех же образцах. В данном случае фосфор рассматривается и как один из основных макроэлементов, на поступление котооого в растения может оказывать определенное влияние медь и, как один из основных антагонистов цинка, отрицательное действие которого можно усиливать.

Графическое представление данных (рис. 2) позволяет вьделить две четкие закономерности изменения питания растений фосфором при возрастании дозы меди: при увеличении дозы меди от о до ЬО мг/кг наблюдается четкая достоверная тенденция к активизации поступле- 1

ния 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 ¿Oí меньше контрольного1 варианта (рис. 2).

Если снижение поступления фосфора при дозах 100 мг/кг можно рассматривать как явно токсичное действие меди на физиологические функции растений, то увеличение поступления фосфора при доэах 50100 мг/кг нельзя интерпретировать достаточно четко. !.1о»но, по-видимому, предположить или положительное влияние меди на процесс поступления фосйора, 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. Ири более высоких доэах luü мг/кг) нарушаются, в целом, физиологические функции растения, что проявляется в угнетении их роста и развития и, каь следствие, имеет место снижение поступления в растения основных э шчентов плтания.

- U -

Учитывая условность данных утверждения, 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 (рис.3).

Из графика видно¿'что внесение'невысоких доз меди (Ь-25 мр/кр)

■

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 й цинка прямопротивоположно. Если поступление цинка в этом диапазоне доз меди находится на уровне" контроля со слабо выравненной тенденцией и снижению коэффициента поглощения, "то поступление фосфора резко возрастает. И,.наконец, третий диапазон концентрации меди (ь-100 мг^кг), при котором вновь устанавливается идентичное влияние меди на поступление.фосфора и цинка, но с противоположным знаком - сни-.жение значений'коэффициента поглощения фосфора и цинка, причем по сравнению'с контролем наиболее сильное торможение поглощения от. мечается 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 действия может-увеличиваться.за счет того,.что медь усиливает.поступление фосфора в растения. Предположительно, что при высоком содер-. жании фосфора^в почве токсичное действие меди на поступление цинка может проявляться при соотношении ^ ^ т.е. при более киз-. ком содержании меди в почве.' .

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

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

В отношении цинка установлена явно выраженная закономерность влияния меди на коэффициенты распределения цинка. Данцую закономерность можно характеризовать как изменение значения коэффициента распределения в сторожу увеличения при большей дозе меди, осо-" бенно при дозе меди:>- 100 мг/кг или ^ ¿¡. При этих условиях распределение цинка значительно смещается в сторону увеличения его количества в корневой системе растений.

Исходя из тлеющихся данных, можно сделать вывод о том, что/ . высокое содержащие меди в почвах снижает поступление и распреде- . ление 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 биомас-» сы. Ни в целом по растению, ни при анализе отдельных органов рас-, тёния. Отсюда следует, что взаимодействие фосфора.и цинка на данной стадии развития растения не прослеживается биометрическими методами.

В целом, учитывая проведенный анализ данных, характеризующих влияние фосфора на поступление и распределение цинка в проростках, кукурузы, следует выделить Следующие основные закономерности:

неблагоприятное действие фсс-^ара на .питание растений цин- .' ком может проявляться независимо от количества.цкуян^ в почве. Важная роль в этом, в основном, • отеодптся определенному* соотношение фосфора и цинка в почве, от Ьеличины которого зависит- ожидаемое

- и - ■.:■ •

влияние фосфора;

Р #

- во всех случаях в интервале отношение — . от I до 2о (до-

за фос'1>ора 50-1250 и цинка 50 иг/кг) происходит положительное влияние фосфора на поступление цинка;

Р

- при достижении величины отношения V- >■ 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 заключается в ослаблении поступления цинка из почвенного раствора в корневую систему растения, тогда как процессы транспорта его в надземные органы не нарушаются. . '

3. Взаимодействие меди и цинка в почвах под яблоневыми садами

_ Исследования проведенные в ^римской области показывают, что интенсивность и масштабы поражения розеточностьы яблонь в последние годы растут, и в большей степени это обусловлено эа]?осфачива-нием почв. В некоторых случаях содержание подвижного фосфора в плантажных почвах под садами достигает в слое почвы 0-^0 см 20-30 мг/100 г по Ыачигину и в плантажном (20-60 см) до 15-1? мг/ 100 г почвы. Наряду с этим .сохраняется устойчивая тенденция к накоплению в почвах довольно сильного токсиканта - меди. В результате применения медьсодержащих фунгицидов, содержание меди в,пахотном слое почвы достигает от 100-150 до 350-400 мг/кг при ее клар-ковом содержании 20-40 мг/кг. Как правило, на данных почвах риск проявления цинковой недостаточности.очень велик. ■

На основе данной проблематики кафедрами почвоведения и плодоводства ТСХА. проводится серия многолетних полевых опытов, один из которых ми рассматриваем. Схема опыта описана в диссертации (гл.2). В данном опыте смоделированы условия, которые создаются п

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 (3000 кг/га фосфора и 1о00 кг/га калия) совместного внесения фосфора и калия на рост, развитие и подверженность функциональным заболеваниям (розеточ-ностью) 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 цк.чка и меди. Внесение фоновых количеств фосфора и калия для создания-искусственного зафосфачивания и.ка-линивания почв приводит к следующему: во-первых, содержание7под-' вижного фосфора и калия резко возрастает; в год¡внесения:их количество увеличивалось по сравнению с контролем,' в 7, и < ¿аза соответственно. В последующие годы их содеркание закономерно снижается; во-вторых, содержание подвижных форм цинка примерно -на " 20% ниже, чем в контрольном варианте и эта закономерность четко . прослеживается по годам (с по 19Ь9 гг.). В этих же условиях на ниже и содержание подвижных форм меди

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

В .связи с большим количеством исходных данных и для более детальной интерпретации,, данные анализы представлены графически отдельно для каждого элемента к года наблвдений в диссертации (гл.5). Здесь ш выделяем юлькл основные моменты.

Влияние различных доз мед-.: на*изменение подвижности цинка при разных уровнях внесен/л цикка. Ьчссение цинковых удобрений . В дозах от 50 "до оСО нг/кг прилоДи-т ^ яги.'.-.гюмерному увеличению подвижности цинка в почезд^ л его кодпчестго- сле.Со изменяется

'...•■■ ■ - ЛЬ-

в течение четырех лет наблюдений, т.е. большие количества ни фосфора, ни меди не приводят к существенному снижению количества подвижных форм цинка, особенно при высоких дозах цинковых удобрений. Анализ динамики подвижности цинка в течение 4 лет позволил выделить характерное взаимодействие цинка и меди. Непосредственно после внесения меди и цинка в почву количество подвижных форм цинка находится в прямой зависимости от количества меди, а именно, чей шше доза меди, тем больше цинка переходит в подвижные формы. Исходя из данных главы 3 дкссертац.ш, можно утьерждать, что медь . препятствует нормальной сорбции цинка, очевидно в силу конкурентного поглощения, в связи с чем часть цинка "вытесняется" в более подвижные формы. Данный о^фокт частично сглаживается в течение года после внесения элементов в почву в связи с перераспределением их в ПЩ, хотя данная закономерность и сохраняется в течение последующих лет наблюдений, но ухе 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, заключающаяся в том, что увеличение дозы цинка способствует (и четко прослеживается) увеличению подвижное! ти.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 половин' ном количестве переходит в форм, извлекаемые ацетатно-аммоний-- шм буфером с рН 4,15, что может усиливать отрицательное действие меди на плодовые насаждения при систематическом применении медь. содержаар1Х .'препаратов,' .

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

■ из полученных результатов, мы отмечаем, что на протяжении 4 лет ' наблюдений не • выявлено' каких-либо взаимодействий калия - с • внесенными цинком и медью.При веех дозах этих элементов содержание подвижного калия находится 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 50 до 300 мг/кг не вызывает каких-либо достовершх: изменений .в содержании подвижных форм фосфора в почве...

' В то же время, содержание подвижных форм фосфора находится в определенной зависимости от количества вносимого-цинка; дополнительное поступление цинка в изучаемые объекты является фактором, способствушу-ш-увеличению.количества подвижных-форм фосфора. Данная зависимость носит довольно устойчивый, но временный характер.' " Если учесть,, что по условиям ..опыта, количество, фосфора и цин- ■ ка в почве достаточно велико, можно предположить,.что в данных экстремальных условиях возможно образование довольно подвижных , ассоциатов фосфора и цинка, находящихся в равновесии с более труд-' норастворимыми формами цинка и фосфора, и что приводит к уведиче- ■ нию подвижности фосфора в данных почвах.

Наряду с изучением состояния подвижных форм элементов, проводился анализ фракционного состава-цинка и меди на всех.вариантах опыта. Фракционный состав цинка л меди проводился методом экстракции элементов из одной навески почвы последовательно вытяжками с возрастающей экстрагирующей способностью.

Через 3 года после закладки опыта происходит перераспределение: внесенного цинка, заключающееся к.переходе цинка.из более доступных форм в менее доступные,. причем происходит относительная концентрация внесенного цинка в потенциально-доступных формах-(фрак-

•э

ция I н.НС1).. Так, содержание цинк л фракции /УН4 Ас (доступный цинка) снижается с 30£ от суммарно экстрагированного в 1967 г.-до 10;? г.; и цинк данной фракции, в основном, переходит

в потенциально-доступные формы, содержание цинка в которых уве- . ' личивается до 60% от его суммарно экстрагированного количества. Содержание цинка в недоступных формах, в основном, остается на ' прежнем уровне (примерно 30-40,2).;

•Влияние меди на распределение цинка по фракциям проявляется следующим образом: на вариантах с гысоким 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.

1- Характер распределения меди по фракциям косит определенный

; ступенчатый характер, т.е. отсутствие меди в обменных и органических формах, 5% в доступных и примерно по 45% в.потенциально дос--тупкы'х й недоступных формах. Распределение меди по фракциям нахо-¿дится в определенной зависимости от дозы вносимой меди,- Так, внесение меди'в количестве 50 мг/кг приводит к увеличению относительного . содержания меди во фракции СН^ССО/УИд (доступные) и I н.НС1 .- (потенциально-доступные формы) и количество меди в этих фракциях • соответственно,равно 13 и 53% от. суммарно экстрагированного коли--^ ччества меди. Соответственно снижается относительное содержание >.' меди во фракции 6 н.НС1 (примерно 33.2). '.-■ .' .'ч...:г •'." ■ : ■*'; г г г.'Д^ьнейшее увеличение дозы вносимой ме;;и. приводит, в основ. ном^ :к относительному." увеличению-доля доступшх и потенциально доступных фор» /при относительном снижении доли недоступных форм ые: ди ." Совместное с. медью внесение различных доз' цинка" не оказало .. существенного; влияш«г на состояние форм■'меди';в.'почве.;'

":,.: •'''. Корреляционная зависимость' между-содержанием подвижных Форм ■ ци'нка' в'почве и нпуоторьши химпчдскями ' и биометрическими пярамет-

рами садового агроценоза. Наряду' с систематическим наблюдением за изменением подвижности ¿?п , Сц , Р^О^, К^О и фракционным составом цинка и меди, в течение трех лет (1уЬ7-19ЬУ гг.) проводился •комплекс измерения ряда химических и биометрических параметров садового агроценоза в услогиях полевого* опыта. В частности, изучалось изменение таких химических показателей состояния почвы, как активность /УО3, Са2\ Мц и ^ в почвах опыта. Проведен систематический анализ изменения биометрических показателей в зависимости от внесения различных доз меди и цинка. К изучаемым биометрическим показателям относятся: диаметр штамба плодовых деревьев; высота деревьев; длина побега; суммарный прирост и об.т.тственность деревьев.

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

Для обработки всего объема полученных данных и выявления существующих взаимозависимостей полученных параметров и доз ш-нка и меди' проседен комплексный корреляционный анализ всего масснг. д'' -них. " '

Анализ коэффициентов корреляции между содерта»ием подвит.1-1-1" форм цинка в почве и изучаем«.™ параметрами садового агроцено.-? позволяет сказать следующее:

- не установлено существенных корреляционных связей мезду содержанием цинка в почве и такими химическими параметрами,.как подвижность калия, активность /VI И/Оу, Са^* и 1С*"; . '.-

- положительная .-корреляционная Связь отмечается по отношений к содерглнио подвижных'фосфатов при ксех дозах вноскмоЛ меди и

- - ¿о - -.■'■•■.

значение (* варьируется в зависимости от вариантов опыта и времени года от 0,50 до О,У/; ■ ' -

- 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 (Г =0,7-0,5), но при условии невысокой дозы меди.

Увеличение количества внесенной меди в почве от 100 до 300 • мг/кг существенно снижает вышеукаланные положительные связи и приводит к .тому, что при дозе меди 300 мг/кг положительные корреля-и Ционные связи между содержанием цинка и биометрическими параметра-

1 ми приобретают отрицательное значение. Из данного '¡акта следует,

что медь отрицательно сказывается на росте и развитии плодовых деревьев, и даже высокие дозы цинка но снимают ее отрицательное д&Зствие.

4, Содержание 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 качественний состав продукции. С Качественный анализ продукции включал в себя:" а) анализ со-

' держания цинка, меди, марганца и!железа в плодах и семенах яблонь; , б) анализ качественного состава аминокислот в плодах. По полученным результатам, которые приводятся в диссертации (гл.5), мы можем сказать,", что внесение! повьплешмх количеств цинка и меди нз повлияло на накопление тяжелых металлов в плодах и в семенах яб-1 лонь, и' их содержание ниже предельно, допустимых концентраций. .'■'■! Общая концентрация аминокислот довольно значительно варьи-

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

Сравнительный анализ соотношения заменимых, полузаменимых и незаменимых аминокислот показывает, что количество незаменимых составляет порядка 25# от суммы аминокислот, 11,15% приходится на полузаменише. •

вывода .. , .

•• И РМШЩАЩИ ПРОИЗВОДСТВУ С

I. Анализ констант сорбции и изотопного обмена в лугово-черноземной карбонатной почве показал, что высокое содержание меди не приводит к сколько-нибудь заметному изменении сорб!;ионкых 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. Ус. тановлено, что отрицательное действие меди на поглощение цинка , растениями начинает проявляться при соотношении вносимых элементов 2 и заключается, в основном, в снижении поступления цки-

¿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 положитель-

нов влияние фосфора на поглощение цинка проростками кукурузы;

р

во-вторых, при достижении отношения положительное взаи-

мовлияние 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. Еытесняющий эффект меди по отношению к цинку, в целом, пропорционален количеству меди.

Ь. 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 происходит 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 почве; между цинком и биометрическими показателями (облиственность, с>ммарный прирост, высота деревьев) при дозах меди от 50 до 1С0 мг/кг и отрицательная корреляция - при превышающих дозах меди. Таким образом, внесение повышенных доз меди отрицательно сказывается на росте и развитии плодовых деревьев, высокие дозы цинка не снимают ее токсического действия.

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

снижения качества плодов; во-первых, содержание тяжелых металлов . ( 2„, Сц , Ре и М ) ниже предельно допустимых концентраций; во-вторых, качественный состав аминокислот, как и их общая концентрация ь плодах стабильна и не зависит от вышеназванных факторов.

9. В условиях антропогенного загрязнения садовых почв фосфором, тяжелыми металлами для почвенной и листовой диагностики ре* Р С комендуется использовать соотношение , ..при решении вопросов о целесообразности применения удобрений, фунгицидов, а также разработки защитных мероприятий. • •

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Диалло А., Кукушкин В.К.,. Наумов В.Д., Пельтцер A.C.. Сорбция цинка почвами при внесении фосфора и меди // Известия ТСХА. - М., 1990. - » 3. - С. Ь4-90.

2. Наумов В.Д., Диалло А,, Тарасов В.М., Гаврилюк H.S. Содержание макро- и микроэлементов (Р, К, С , ) в почве вегетационного опыта с яблоней // Сборник ТСХА: Состав, свойства и плодородие почвы. - М., 1990___СЛ03-109.

Объем 1'/2 п л

Заказ 752

Тираж 100

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

Бесплатно