CC BY
51
среде в диалоговом режиме основные агроэкологи- основной обработки почвы. Она помогает агроному-
ческие факторы и условия (засоренность земель, технологу принять взвешенное решение по выбору
свойства пахотного слоя почвы, запасы влаги, запа- наиболее предпочтительного приема. Однако окон-
сы нитратов в почве, прогнозируемое осенне-зим- чательное решение остается за человеком, посколь-
не-весеннее увлажнение и увлажнение вегетацион- ку не все факторы и условия можно учесть и спрог-
ного периода), влияющие на эффективность приема нозировать с необходимой достоверностью.
Литература.
1. Власенко А.Н. Экологизация обработки почвы в Западной Сибири / А.Н. Власенко, Ю.П. Филимонов, В.К. Каличкин, Л.Н. Иодко, В.Т. Усолкин. — Новосибирск: РАСХН. Сиб. отд-ние, 2003. — 268с.
2. Каличкин В.К., Филимонов Ю.П., Иодко Л.Н. Выбор приема основной (зяблевой) обработки почвы по агроэкологическим факторам: Практическое пособие. — Новосибирск: РАСХН. Сиб. отд-ние, 2005. — 20 с.
3. Каличкин В.К., Ким А.Н. Применение ГИС-технологий для оценки -земель сельскохозяйственного назначения в системе государственного земельного кадастра // Земельный вестник России. — 2004. — № 2. — С. 56-61.
4. Ким А.Н. Оценка технологических свойств земельных участков с использованием ГИС-технологий //Материалы TV съезда Докучаев-ского общества почвоведов «Почвы. Национальное достояние России» 9-13 августа 2004 г. — Новосибирск: «Наука-центр», 2004. — С. 247.
5. Альт В.В., Каличкин В.К. Перспективные информационные технологии интенсификации сельского хозяйства //Достижения науки и техники АПК. - 2007. - № 5. - С. 34-37.
APPLICATION OF GIS FOR TILLAGE METHOD SELECTION V.K. Kalichkin, A.I. Pavlova
Summary. The algorithm of tillage selection is examined. The computer program in GIS-environment makes it possible to carry out in the automated regime a selection of tillage method on the basis of score of leading agro-ecological factors and conditions.
Keywords: tillage methods, agro-ecological factors, GIS, ground areas, integrated cartography, electronic maps, geoinformation modelling.
УДК [546.27:58]:[631.416:54-38]+631.416.9
ВЛИЯНИЕ ЛЕГКОРАСТВОРИМЫХ СОЛЕЙ, МАРГАНЦА И ЦИНКА НА БОРОУСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ
К)А. АЗАРЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Омский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. В вегетационных опытах изучено влияние засоления, марганца и цинка на устойчивость ячменя и вики мохнатой к избыточным концентрациям бора в почве (10... 15 мг/кг). Установлено, что легкорастворимые соли сокращают поступление бора в надземную массу культур. При этом бороустойчивость ячменя увеличивается, а вики — уменьшается. Цинк способствует снижению токсического влияния бора на растения. Ключевые слова: бор, бороустойчивость, засоление, легкорастворимые соли, марганец, цинк, кальций, лугово-черноземная почва, солонец, ячмень, вика мохнатая.
Бор — незаменим для нормального развития растений [1]. Однако избыток этого микроэлемента в питательной среде (более 5,0 мг/кг подвижной формы) оказывает на них токсическое воздействие и вызывает эндемические заболевания животных [2, 3]. На юге Западной Сибири выделена область борного засоления почв [4]. По мнению В.Б. Ильина, бораты более токсичны, чем сульфаты, хлориды и сода, так
как уже в сравнительно небольших концентрациях оказывают угнетающее действие на растения. Установлено [5, 6], что урожайность ряда сельскохозяйственных культур существенно снижается уже при
5... 10 мг/кг подвижного бора в почве. При этом в почвах солонцовых комплексов Омской области его концентрация достигает 4,5...37,5 мг/кг [7, 8].
В связи с этим необходимо учитывать бороустойчивость растений и контролировать содержание микроэлемента в их биомассе. В то же время факторы, влияющие на поступление бора в растения и их устойчивость к высоким концентрациям этого элемента в почве, изучены недостаточно. Поступление бора в растения во многом зависит от химического состава почвы, в частности, от содержания других микроэлементов. Однако сведения о взаимодействии бора с марганцем, цинком, медью и другими элементами имеющиеся в литературе противоречивы [9]. Неизучено поступление бора в растения в зависимости от типа и степени засоления, в то время как наряду с боратами, в почвах засоленного ряда всегда присутствуют ионы легкорастворимых солей.
В связи с этим целью наших исследований было изучить влияние на растения высоких концентраций бора в почве в зависимости от ее засоления и содержания марганца и цинка.
Выбор марганца и цинка, как факторов, влия-
ющих на бороустойчивость, обусловлен тем. что они могут образовывать менее растворимые бораты и влиять на поглощение этого элемента растениями.
Условия, материалы и методы. В 2003-2005 гг. мы провели серию вегетационных опытов на лугово-чер-ноземной почве и солонце лугово-черноземном корковом, с такими часто возделываемыми на почвах солонцовых комплексов культурами, как ячмень (Hordeum sativum) сорта «0мский-90» и вика мохнатая (Vicia villosa) сорта «Юбилейная». Гранулометрический состав почв тяжелосуглинистый. Агрохимические свойства лугово-черноземной почвы характеризовалась следующими показателями: pH - 6,9, содержание гумуса 6,1 %, N-N03 - 2,3...5,3 мг/кг, Р205-
58,4...60,0 мг/кг, KjO - 200...374 мг/кг, концентрация подвижного бора 2,5...3,0 мг/кг, марганца и цинка, извлеченных ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8, — соответственно 6,2 и 0,43 мг/кг; у солонца лугово-черноземного коркового: pH - 8,6, содержание гумуса 4,3 %, N-N03 - 11,0... 15,0 мг/кг, Р205
— 65,0...66,4 мг/кг, Кр — 65,0...68,0 мг/кг, концентрация подвижного бора — 15,3... 17,6 мг/кг, марганца — 20,7, цинка — 0,24 мг/кг.
Содержание гумуса определяли по Тюрину; фосфора и калия — по Чирикову, нитратного азота — по Грандваль-Ляжу, бора в почве и растениях — колориметрическим методом с азометином-Н. Подвижный бор из почвы извлекали кипящей водой (соотношение почва: вода — 1:10). В растениях бор и кальций определяли после сухого озоления при температуре 550°С, кальций — трилонометрическим методом с флуорексоном.
Для создания разных уровней засоления бор вносили в лугово-черноземную почву в виде Na2B407 • 10 НгО в дозах 10 и 15 мг/кг, легкорастворимые соли (NaCl, Na2S04, Na2C03) — в концентрациях, соответствующих содержанию их в солонце (0,048 % С03 2_; 0,01 % СГ; 0,34 % S042 ). Марганец и цинк применяли в форме сульфатов в дозах 200 и 5 мг/кг соответственно.
В опыте на солонце с сильной степенью борного засоления (15,3... 17,6 мг/кг подвижного бора) цинк вносили в дозах 5 и 10 мг/кг.
Результаты и обсуждение. Исследования показали, что для бора характерен безбарьерный тип поглощения растениями. Однако уровень его накопления зависит от биологических особенностей культуры. В условиях искусственного борного засоления лугово-чернозем-ной почвы при оптимальном увлажнении в растениях, особенно в ячмене (табл. 1) накапливались очень высокие концентрации этого элемента.
При внесении 10... 15 мг/кг
бора содержание его в растениях ячменя увеличилось в 16-22 раза, тогда как у вики оно возрастало в 3,1-8,5 раз (табл. 2). Наиболее высокие концентрации этого элемента в ячмене зафиксированы в фазе кущения.
Подобные закономерности поглощения бора мятликовыми и бобовыми культурами были установлены ранее [5, 6]. Одна из причин такого различия
— высокое содержание в бобовых кальция.
Тесная корреляция между содержанием бора в почве и растениях (для ячменя г = 0,83 ± 0,12; для вики г = 0,87 + 0,11) характеризует его как элемент с высоким потенциалом накопления.
Ионы легкорастворимых солей замедляли поступление бора в растения обеих культур. Так, на фоне 10 мг/кг бора внесение в почву смеси карбоната, хлорида и сульфата натрия привело к резкому (на 96,5 %) уменьшению концентрации этого элемента в ячмене, по сравнению с вариантом В10. Содержание бора в растениях вики под воздействием солей снижалось менее интенсивно (на 60 %), но тоже достоверно. Результаты вегетационных опытов показывают, что между борат-ионами и анионами солей существует антагонизм при поступлении в растения. Это было отмечено и в ранее проведенных исследованиях [10].
Марганец и цинк в форме сульфатов также способствовали уменьшению поступления бора в растения, но в значительно меньшей степени, чем смесь карбонатов, хлоридов и сульфатов натрия. Под действием марганца поступление бора в ячмень снизилось в разных опытах на 20...79 %, цинка — на 36...75 %. Влияние марганца и цинка на содержание бора в надземной массе вики мохнатой в 2003 г. было несущественным, а в 2004 г. отмечалось дос-товреное снижение его концентрации на 5,1...9,5 %. Определение подвижного бора в почве после проведения опытов показало, что в вариантах с марганцем и цинком его содержание уменьшилось на
13... 28 %. Это вероятно и способствовало снижению поступления элемента в растения.
Интенсивное накопление бора привело к значительному снижению продуктивности растений. Так, уже при дозе бора 10 мг/кг надземная масса ячменя, по сравнению с лугово-черноземной почвой, уменьшалась на 16... 19 % (см. табл. 1). У вики мохнатой похожая ситуация сложилась при внесении 15 мг/кг
Таблица 1. Влияние солей, марганца и цинка на бороустойчивость ячменя (вегетационный опыт на лугово-черноземной почве)
Вариант 2003 г., фаза выхода в трубку 2004 г., фаза кущения
бор, мг/кг Са:В надземная масса бор, мг/кг Са:В надземная масса
г/сосуд % г/сосуд %
0 13,0 230,8 10,5 100 34,4 180,2 8,7 100
Вю 248,0 12,9 8,8 84,0 546,2 13,5 7,0 80,8
Bl5 284,1 12,7 8,4 80,0 - - - -
Вю+СОЛИ - - - - 18,9 105,8 10,5 121
Вю+Мпгоо 52,0 51,9 8,8 84,0 437,9 16,0 7,0 80,8
B10+Zn5 62,6 33,5 8,7 82,9 348,7 21,2 9,0 103,8
HCPos 0,5 0,6
бора (продуктивность снизилась на 14...20 %), что указывает на более высокую степень бороустойчи-вости этой культуры (см. табл. 2). Одна из причин
проявления борного токсикоза — уменьшение соотношения Са:В в растениях.
Внесение легкорастворимых солей способствовало увеличению надземной массы ячменя, по сравнению с вариантом В№, на 50 %. Следует отметить, что в этом случае она была существенно выше, даже чем в контроле. Такая ситуация объясняется высокой соле-устойчивостью культуры. Как указывает [11], неболь-
шие концентрации солеи повышают продуктивность растений-галофитов. Кроме того, положительное влияние солей отмечено в условиях оптимального увлажнения почвы, в которых «физиологическая засуха», наблюдаемая на засоленных почвах, не проявлялась. На более бороустойчивую, но хуже переносящую засоление, чем ячмень, вику мохнатую, смесь сульфатов, хлоридов и карбонатов натрия оказала противоположное воздействие. Внесение их в почву в сочетании с 10 мг/кг бора привело к уменьшению продуктивности культуры к уровню фона (В]0) на 28,4 %.
Марганец и цинк по-разному влияли на устойчивость растений к борному засолению почвы. Марганец не оказывал воздействия на величину этого показателя у обоих культур. Влияния цинка на продуктивность растений при борном засолении почвы в опытах 2003 г. также не отмечалось, а в 2004 г. наблюдалось значительное увеличение бороустойчивости культур. Надземная масса ячменя при внесении этого элемента на фоне 10 мг/кг бора увеличилась на 28,6 %, вики — на 11,0 %.
Таким образом, результаты наших исследований подтверждают имеющиеся сведения о снижении токсичности бора для растений солями цинка [12].
Содержание бора в ячмене, выращенном на солонце, оказалось значительно выше, чем на лугово-черноземной почве (табл. 3).
Цинк способствовал снижению поступления бора в надземную массу на
27...40 %, при этом различий в действии 5 и 10 мг/кг цинка не наблюдалось. Содержание кальция в ячмене, выращенном на солонце, было в несколько раз ниже (0,08...0,1 %), чем в случае его возделывания на лугово-черноземной почве (0,3...0,7 %). В связи с дефицитом этого элемента и избытком бора соотношение Са:В в надземной массе на солонце было неблагоприятным. При внесении цинка оно расширялось, что несколько ослабляло токсическое действие бора на растения.
На величину надземной массы растений цинк влияния не оказал (1:ф=0,18...1,11 при 1,15=4,3). Такой результат вполне закономерен, поскольку лимитирующие почвенные факторы для растений не были устранены. Возможно, что положительное влияние этого элемента на бороустойчивость ячменя проявится на мелиорированных солонцах.
Выводы. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что на почвах с борным засолением происходит интенсивное накопление этого элемента в надземной массе растений, резко нарушается баланс между кальцием и бором. Это приводит к снижению урожайности.
Ячмень обладает меньшей степенью бороустойчивости, чем вика мохнатая.
Легкорастворимые соли натрия препятствуют накоплению бора в биомассе растений. Их устойчивость к избытку бора зависит от концентрации солей в почве. Бороустойчивость ячменя при слабом сульфатном засолении увеличивается, вики — снижается.
Марганец и цинк, уменьшая подвижность бора в почве, ослабляли его поступление в растения. Наибольшее влияние на устойчивость ячменя и вики к избыточным концентрациям бора в почве из этих двух элементов оказал цинк.
Таблица 2. Влияние солей, марганца и цинка на бороустойчивость вики мохна той в фазе ветвления (вегетационный опыт на лугово-черноземной почве)
Вариант 2003 г. 2004 г.
бор, мг/кг Са:В надземная масса бор, мг/кг Са:В надземная масса
г/сосуд % г/сосуд %
0 82,3 122,7 6,9 100 61,4 153,1 10,9 100
Вю 254,6 57,3 6,3 92,0 418,1 20,6 10,2 93,2
Ві5 389,1 30,3 5,9 86,0 521,2 17,3 8,6 79,2
Вю+СОЛИ - - - - 166,7 58,8 7,3 66,9
Вю+Мпгоо 251,0 57,0 6,1 88,4 378,8 25,3 9,6 87,6
Вю+гп5 293,2 49,8 6,4 92,8 396,9 24,2 11,4 104,5
НСРоб 0,6 0,6
Таблица 3. Влияние цинка на бороустойчивость ячменя на солонце лугово-чер-
ноземном корковом
Вариант 2004 г. 2005 г.
бор, мг/кг Са:В надземная масса бор, мг/кг Са:В надземная масса
г/сосуд | % г/сосуд %
0 86,8 13,8 3,51 100 96,2 9,9 3,25 100
1п5 52,1 65,3 3,70 105,4 62,5 16,0 3,38 104
Zn1o - - - - 70,4 22,7 3,19 98,2
Литература.
1. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений,-Л.: Наука, 1974. — 323 с.
2. Алиханова О.И. Токсическое действие бора на растения // Агрохимия. - 1980. — №7. - С. 98-102.
3. Ковальский В.В. Геохимическая экология. — М.: Наука, 1974. — 297 с.
4. Ильин В.Б, Аникина А. П. О борном засолении почв// Почвоведение. — 1974. — № /. — С. 102-/08.
5. Орлова Э.Д., Неупокоев А.А. Влияние повышенных концентраций бора на продуктивность и химический состав растений //Агрохимия,- 1990,-№ 12. - С. 44-52.
6. Азаренко Ю.А., Орлова Э.Д. Поступление бора в растения и урожайность костреца и донника в зависимости от уровня борного засоления почвы //Агрохимия. — 2000. — № 11. — С.14-20.
7. Неупокоев А.А., Орлова Э.Д., Дегтярева Т.Б. Содержание бора в почвах солонцовых комплексов Омской области // Засоленные почвы Западной Сибири, их свойства и способы улучшения: сб. науч. тр./ Омский с.-х. ин-т. — Омск, 1984. — С.65-69.
8. Азаренко Ю.А. Содержание бора в почвах солонцовых комплексов Омского Прииртышья и бороустойчивость растений//Почвоведение. - 2007. — № 5. — С. 562-573.
9. Кабата-Пендиас А., ПендиасХ. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 439 с.
10. Азаренко Ю.А., Гаврильченко О.Л. Влияние высоких концентраций бора и легкорастворимых солей на поступление микроэлемента в растения и их продуктивность // Омский научный вестник. — 2003,- № 3 (24), сентябрь — С. 176— 179.
11. Удовенко Г.В. Солеустойчивостьрастений. — Л.: Наука, 1977. — 215 с.
12. Неупокоев А.А., Орлова Э.Д. Зависимость бороустойчивости растений от свойств почвы и минерального фона // Почвы, удобрения, урожай: сб. науч.тр. / ОмГАУ.- Омск, 1996.- С. 32-38.
INFLUENCE OF WATER SOLUBLE SALTS, MANGANESE AND ZINC ON BORON RESISTANCE
OF PLANTS
J.A. Azarenko
Summary. In pot experiments was studied influence of salinization, manganese and zinc on resistance barley and vetch to superb concentrations of boron in soil (10-15 mg/kg). Water soluble salts reduces the entrance of boron into aboveground phytomass of cultures, increases boron resistance of barley and decreases boron resistance of vetch. Zinc decreases toxic influence of boron on plants.
Keywords: boron, boron resistance, salinization, water soluble salts, manganese, zinc, calcium, meadow-chernozemic soil, solonetz, barley, vetch.
УДК 631. 416.9
ВЛИЯНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ КАДМИЯ, НИКЕЛЯ, ЦИНКА НА ИХ СОДЕРЖАНИЕ В ПОЧВЕ
Н.К. ТРУБИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Омский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Установленатесная корреляционная зависимость, между возрастающими дозами Cd, Ni, Zn и содержанием валовых и подвижных форм металлов в верхнем тридцатисантиметровом слое лугово-черно-земных почв Омского Прииртышья.
Выявлено, что при внесении 1 кг кадмия, никеля и цинка концентрация подвижных форм этих металлов в верхнем слое почвы увеличивается соответственно в среднем на 0,164; 0,058; 0,09 мг/кг. Полученные нормативы интенсивности действия Cd, Ni, Zn на химический состав почвы позволяют рассчитать и оценить концентрации металлов в лугово-черноземной почве, а, следовательно, прогнозировать поступление их в растения. Ключевые слова: микроэлементы, кадмий, никель, цинк.
Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное производство приводит к существенным изменениям естественного круговорота большинства химических элементов, что, в свою очередь, изменяет направления и темпы миграции и способствует их накоплению в природной среде. Последствия загрязнения отражаются на всех компонентах биосферы, но прежде всего на почве и растениях [1].
Согласно результатам исследований [4] при антропогенном поступлении микроэлементов наблюда-
ется их биогенная аккумуляция в верхнем пахотном слое почвы. В связи с этим, необходимо изучение интенсивности накопления микроэлементов в различных типах почв при внесении их определенных доз.
Каждый регион характеризуется своими особенностями накопления и распределения микроэлементов в почвах. В Омской области преобладает РЬ, Сё, Си, Тп, Сг, №, Со [2].
Цель наших исследований — установить влияние поступления кадмия, никеля и цинка в почву на изменение содержание валовых и подвижных форм этих элементов; определить коэффициенты «Ы интенсивности действия единицы поступивших в почву микроэлементов на их содержание (мг/кг).
Условия, материалы и методы. Полевые исследования проводили в южной лесостепи Омской области. Почва опытного поля лугово-черноземная тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Агрохимические показатели верхнего 30-сантиметро-вого слоя в среднем по годам исследований характеризовались следующими величинами: pH водной вытяжки 6,5...7,0; сумма поглощенных оснований —
31...38 мг-экв/100 г почвы; N-N03 — 8,0...19,1; Р205
— 34,2...36,1; К^О — 60,1...83,2 мг/кг почвы (2 %-ная уксусная кислота, соотношение почва : кислота — 1 : 5); содержание подвижных форм Сё — 0,041...0,083; № - 0,40...0,69; Хп - 2,31...3,38; Си -0,27...0,39; РЬ — 0,54...1,43 мг/кг почвы (ацетатно-аммонийный буфер с pH 4,8). Микрополевые опыты были заложены по схеме: фон (М45Р90), фон + Сё2 9, фон + Сё 58, фон + Сё п 6, фон + М 54, фон + № 126,
