CC BY
15
УДК: 546.3'175-71:635.63
Я.А. Сивая
НАКОПЛЕНИЕ НИТРАТ-ИОНОВ В ОГУРЦЕ ПОСЕВНОМ
УО «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»
Азотный режим почв связан с содержанием, составом и свойствами органического вещества почвы, а также активностью микроорганизмов. Проблема поддержания и восстановления плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании теснейшим образом связана с проблемой поддержания и восстановления в почвах запасов азота в органической форме.
Азотный фонд дерново-подзолистых почв представлен преимущественно органическими соединениями 97-99%, и только 1-2% занимают усвояемые минеральные азотные соединения. Органические соединения азота обычно недоступны растениям и являются лишь резервным источником подвижного азота. По данным многих авторов, содержание азота в пахотном слое почв колеблется в среднем от 0,1 до 0,5 %. Поскольку основная часть почвенного азота входит в состав гумуса, существует определенное соотношение между содержанием гумуса и азота в почве. В большинстве почв азот составляет 5-8 % от общего содержания гумуса [1].
Нитраты в почве под растениями могут восстанавливаться специфическими микроорганизмами, которые усиленно развиваются в зоне корней. Установлено, что в почве под культурами сплошного сева нитратов обнаруживается меньше, чем под пропашными культурами. Эту закономерность в накоплении нитратов авторы объясняют более благоприятным водно-воздушным режимом почв под пропашными культурами. Весь нитратный азот в почве образуется за счет окисления имеющегося в ней аммиачного азота. Отсюда следует, что высокая энергия нитрификации в почве косвенно свидетельствует и об интенсивном образовании в ней аммиачного азота, который, однако, не успевает накопиться в больших количествах и при наличии благоприятных условий быстро окисляется в нитраты. Поэтому малое количество в почве аммиачного азота отнюдь не является свидетельством слабой энергии аммонификации. Процессы аммонификации хотя и зависят от метеорологических условий, все же в меньшей степени подвержены их влиянию, чем процессы нитрификации. Осенью разложение органического вещества протекает при подавлении процесса нитрификации из-за переувлажнения и низкой температуры, что способствует накоплению аммония в почве. Установлено, что под культурами сплошного сева поглощенного аммония накапливается больше, чем под пропашными [2].
Овощные культуры очень чувствительны к повышенной концентрации почвенного раствора, поэтому важно, чтобы значительная часть питательных
веществ поступала в растения из медленнодействующих органических удобрений. Органические удобрения оказывают положительное действие на все овощные культуры. Разные овощные культуры обладают неодинаковой способностью усвоения элементов питания из почвы. В зависимости от почвенного плодородия, морфологического строения корневой системы растений и длительности периода их вегетации коэффициенты использования подвижного фосфора почвы овощными культурами составляет 5-10%, обменного калия -10-40%. Из органических удобрений коэффициенты использования азота составляют 50-70%, фосфора - 15-30 и калия - 60-80% [3].
Изучение агрохимических свойств почв в отрыве от биологической активности приводит только к констатации результатов без выявления причин и механизмов этих процессов. Поэтому установление взаимосвязи между биологической активностью, применением удобрений и урожайностью культур является важной научной и практической проблемой.
В антропогенных биоценозах особую значимость приобретает изучение и контроль форм азота в системе «почва-растение», так как небольшой сбой в какой-либо части цикла может привести к серьезным последствиям. Контроль содержания нитрат-ионов, особенно в плодоовощной продукции обусловлен, главным образом, их возможным токсическим действием на организм человека, следовательно, проблема поступления соединений азота, как в почву, так и в растения является актуальной.
Целью работы явилось изучение динамики нитрат-ионов в почвах и огурце посевном без внесения и с внесением органических удобрений.
В качестве объектов исследования были взяты образцы дерново-подзолистой супесчаной почвы, отобранные на приусадебном участке г. Речица, и огуреца посевного - Cucumis sativus L., принадлежащего семейству тыквенные - Cucurbitaceae;
Исследование проводилось с постановкой микрополевого опыта. Доза внесения органических удобрений, навоз подстилочный, составила 4-6 кг на 1м2.
При выполнении аналитических работ использовали стандартные методики, допущенные к применению в деятельности лабораторий. Определение нитрат-ионов в почвенных и растительных образцах велось ионометрическим методом. Метод основан на извлечении нитратов из анализируемого материала 1%-ным раствором алюмокалиевых квасцов или 1%-ным раствором сульфата натрия с последующим измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Определение содержания гумуса по методу Тюрина, количество подвижного доступного фосфора и содержание обменного калия по методу А.Т. Кирсанова, рН почвы - потенциометрическим методом [4].
Результаты анализа почв с внесением и без внесения органических удобрений в летний период в течение двух лет представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Агрохимические характеристики исследуемых почв (п=3, р=0,95)
Характеристики почв рН солевой вытяжки Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг Гумус, %
Период 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015
Без внесения удобрений 6,14 ± 0,49 6,04± 0,43 165,3± 10,4 223,3± 17,5 126,3± 6,81 197, 2±0, 89 1,98± 0,02 1,91 ±0,0 7
С внесением удобрений 6,73 ± 0,38 6,27± 0,52 177,4± 12,5 236,8± 18,5 134,5± 8,61 211, 1±1, 04 2,34± 0,02 2,46 ±0,0 4
Исходя из полученных данных, рН почвы в исследуемый период имеет нейтральное значение, что способствуют более успешному росту и развитию растений. В почвах исследуемого участка содержание подвижного фосфора, доступного для растений в период с 2014 года по 2015 год остается относительно постоянным, как на почвах с внесением так и почвах без внесения удобрений, видны лишь незначительные колебания: 165,3 - 223,3 мг/кг. Содержание обменного калия имеет более высокие колебания (126,3-197,2 мг/кг). Все значения находятся в пределах нормы, количество гумуса в исследуемых почвах колеблется в низком диапазоне от 1,91 до 2,46%.
Было определено содержание нитрат-ионов в дерново-подзолистых супесчаных почвах, данные представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Содержание нитрат-анионов в дерново-подзолистых супесчаных почвах (п=3, р=0,95)
мг/кг
Вид почвы ПДК Концентрация нитрат-ионов
2014 2015
Без внесения удобрений 130 45,4±1,8 36,3±3,5
С внесением удобрений 130 48,3±2,3 39,6±3,7
Содержание нитрат-ионов в дерново-подзолистой супесчаной почве уменьшилось на 9,1 мг/кг и на 8,7 мг/кг на почвах с внесением и без внесения органических удобрений соответственно в 2015 году по сравнению с 2014 годом.
В огурце посевном содержание нитрат-ионов в 2014 году составило 104,2 ± 1,6 мг/кг и 136,6 ± 1,7 мг/кг, а в 2015 году 156,3 ±1,3 мг/кг и 188,1±1,9 мг/кг на почвах без внесения и с внесением органических удобрений соответственно.
Рассчитаны коэффициенты биологического поглощения в исследуемых образцах огурца посевного как отношение содержания анионов в растении к их содержанию в почве: в 2014 году КБП для овощной продукции составил 2,3 и 2,8 и в 2015 году 4,3 и 4,8, выращенной на почвах без внесения и с внесением органических удобрений соответственно.
Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание нитрат-ионов в период с 2014 года по 2015 год в огурце посевном, выращенном на почвах с внесением удобрений увеличилось на 51,5 мг/кг, соответственно произошло увеличение и на почвах без внесения удобрений на 52,1 мг/кг. Превышение ПДК фиксировалось в 2015 году на почвах с внесением органических удобрений на 38,1 мг/кг, в 2014 году содержание анионов находилось в пределах нормы (104,2 - 156,3 мг/кг).
Увеличение содержание нитрат-ионов обусловлено индивидуальными биологическими особенностями рассматриваемого вида растений, его корневым питанием и метеорологическими условиями в исследуемый период (2014-2015 года).
Проанализировано содержание нитрат-ионов в различных частях огурца посевного и результаты представлены в таблице 3 и на рисунке.
Таблица 3 - Распределение нитрат-ионов по зонам в образцах огурца посевного
мг/кг
Зоны Огурец
1 161,2
2 169,3
3 172,5
4 176,4
5 188,5
6 196,1
7 215,3
ПДК 150
Рисунок 1 - Зоны исследования в огурце посевном
Распределение нитратов связано с физиологической специализацией и морфологическими особенностями отдельных органов возделываемых культур. Концентрация нитрат-ионов повышается в направление от верхней части плода, где был цветок, к плодоножке, где достигает максимального значения, их больше в кожице, чем в семенной камере и мякоти. Поэтому перед употреблением в пищу необходимо отрезать часть плода, примыкающую к хвостику.
Таким образом, при внесении органических удобрений наблюдается повышение концентрации нитрат-ионов. Анализ растительных проб в летний период за 2014-2015 года показал, что накопление изучаемых ионов в исследуемом растительном образце увеличивается в 2015 году на 51,5 - 52,1 мг/кг. Коэффициент биологического поглощения увеличился на две единицы, такое уменьшение, прежде всего, связано с различными климатическими и агротехническими условиями, а также различным температурным режимом в исследуемый период.
Тыквенные культуры - кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня
- склонны к накоплению нитратов и наиболее чувствительны к изменению внешних условий выращивания. Количество накопленных нитратов во многом определяется сбалансированностью минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями.
References:
1. Agrohimiya: praktikum / I. R. Vil'dflush [i dr.]; pod red. I. R. Vil'dflusha.
- Minsk: RIPO, 2011. - 300 s.
2. Klebanovich, N.V. Osnovy himicheskoj melioracii pochv / N.V. Klebanovich. - Minsk: UO «BGU», 2005. - 100 s.
3. YAgodin, B. A. Agrohimiya / B.A. YAgodin, YU.P. ZHukov, V. I. Kobzarenko; pod red. B. A. YAgodina. - M.: Kolos, 2002. - 584 s.
4. Vorob'eva, E. V. Fiziko-himicheskie metody analiza v biohimii: Teksty lekcij po speckursu dlya studentov biologicheskogo fakul'teta / E. V. Vorob'eva. -Gomel': Min. obrazov. RB, UO «GGU im. F. Skoriny», 2005. - 133 s.
Hay^Hbie cmpeMneHun 4 (16) '2015
Ya.A. Sivaya
ACCUMULATION NITRATE IONS IN A CUCUMBER DURING
Francisk Scorina Gomel State University Summary
Article is devoted to questions of the contents and migration of forms of nitrogen in system "soil-plant". Research was conducted with the statement of microfield experiment. The dose of introduction of organic fertilizers, dung straw laying, made 4-6 kg on 1m2. The contents are defined of ions of nitrate in the soil and vegetable samples with use of ionometric of a method. In 2014 the contents nitrate ions on soils without fertilizers sites is 52,1 mg/kg lower, than in 2015 and on 51,5 mg/kg in comparison with the cucumbers which are grown up on soils with introduction of organic fertilizers. Research on the content of nitrates in various zones of a cucumber is also conducted and established that the quantity of the studied ions decreases from a fruit stem to a fruit top. Thus, control of the contents nitrate ions, especially in fruit and vegetable products is caused by their possible toxic action on a human body, therefore, the problem of receipt of compounds of nitrogen, both to the soil, and in plants is actual.
