Подвой 57-491 хорошо совместим с сортами средней зоны. Деревья начинают плодоносить на 3-4 год после посадки, быстро наращивают урожай. По урожайности превосходят деревья на парадизке Будаговского. Подвой может успешно использоваться в качестве промежуточной вставки. Подвои имеют хрупкую древесину. Деревья нуждаются в опоре.

В саду при размещении деревьев 4x2 м суммарный урожай по сортам на высокозимостойком карликовом подвое 57-396 за первые 10 лет плодоношения составил у Антоновки обыкновенной - 1749,4 ц/га. Соответственно, у Боровинки обыкновенной - 3426,1 ц/га, Уэлси - 1493,8 ц/га, Синапа северного - 3494,8 ц/га, Оранжевого - 2101,4 ц/га, Боровинки ананасной - 2852,6 ц/га, Тамбовского - 1985,1 ц/га.

Урожай в среднем за 15 лет плодоношения составил: со 2-го года 93,4 - 214,0 ц/га, тогда как в контроле на подвое парадизке Будаговского - 85,0-174,4 ц/га, на 10-15-й годы после посадки - более 300ц/га в среднем по всем сортам. (Авторское свидетельство № 14387 с приоритетом 30.12.79.)

Деревья на полукарликовом подвое 54-118 вступают в плодоношение на 4-5-й год после посадки и дают высокие урожаи. Засухоустойчив, слабо или не поражается вредителями и болезнями, обеспечивает высокий выход саженцев в питомнике. Мало или не даёт поросли в саду, хорошо совместим с сортами средней зоны садоводства.

В саду при схеме посадки 6x4 м среднегодовой урожай 5-летних деревьев на подвое 54-118 составил 21,0 - 78,22 ц/га; 7-летних - 54,4 - 96,5 ц/га; 10-летних _ 114,5 ц/га; 16-18-летних деревьев -- 198,4 - 205,2 ц/га. На сильнорослом подвое - сеянцах Антоновки обыкновенной - урожайность была ниже и составила, соответственно, 7,0-14,2; 50,4; 106,7-123,7ц/га.

В саду при размещении деревьев 5x3 м средняя урожайность сортов на полукарликовом подвое 57-545 в 5-летнем возрасте составила 30 ц/га, в 7-летнем -- 64 ц/га, в 10-летнем -- 111,5 ц/га, в 16-18-летнем возрасте -- 180,7 ц/га. На сильнорослом подвое, сеянцах Антоновки обыкновенной урожайность сортов была ниже и в 16 - 18-летнем возрасте 106,1 - 123,7 ц/га. Урожайность деревьев сорта Северный синап 9-13-летнего возраста на полукарликовом подвое составила в среднем 141 ц/га, по сорту Мелба - 131 ц/га, по Уэлси -- 154 ц/га, тогда как на сильнорослых семенных подвоях - 78 ц/га. На 12-13-й годы после посадки средняя урожайность сорта Мелба составила 233 ц/га, Уэлси - 260 ц/га. Деревья не требуют опоры. Полукарликовый подвой 57-545 районирован по Белоруссии и рекомендован для широкого производственного испытания в 19 областях и зонах РФ, Литвы, Латвии. Авторское свидетельство № 8604 с приоритетом от 04.04.74.

На подвое 58-238 в саду при размещении деревьев по схеме 4x2 м получен наиболее высокий суммарный урожай плодов высокого качества. Деревья на нем вступают в плодоношение на 3-4 год после посадки. Деревья со вставками и на отводках ускоряют созревание плодов. Растения хорошо заякореваются в почве, благополучно перенесли зимы.

В саду при посадке 516 деревьев на 1 га средняя урожайность сортов на среднерослом подвое 57-233 к 5-летнему возрасту составила 24,4 ц/га, к 7-летнему возрасту -- 63,1 ц/га, к 10-летнему -- 160,5 ц/га, к 16 - 18-летнему возрасту -- 163,8-176,6 ц/га. Средняя урожайность сортов на сильнорослом подвое - сеянцах Антоновки обыкновенной была ниже и к 16-18-летнему возрасту составила 106,1 - 123,7 ц/га. Урожай деревьев сортов, привитых на подвое 57-233, в среднем за 4 года, на 5 - 9-й годы после посадки составил 326,7 - 356,3 ц/га.

В саду при размещении деревьев по схеме 6x4 м средняя урожайность сортов на среднерослом подвое 57-490 составила: в 5-летнем возрасте - 14,1ц/га, в 7-летнем -65,4, в 10-летнем - 100,3, в 16 - 18-летнем возрасте 164,6-176,2ц/га. На сильнорослом подвое - сеянцах Антоновки обыкновенной урожайность была ниже и составила, соответственно, 7,4; 14,2; 50,4; 123,7ц/га. Средний урожай на 15-18-й годы после посадки по сортам на подвое 57-490 достиг 317,0-385,1ц/га.

Таким образом, изучение продуктивности яблони на различных подвоях показало, что на клоновых подвоях (карликах, полукарликах, среднерослых), в сравнении с семенными сильнорослыми, яблоня раньше вступает в пору плодоношения, быстрее наращивает максимальную продуктивность, что сказывается на экономической эффективности их использования, хотя затраты на посадочный материал при создании садов такого типа выше из-за большего количества израсходованных саженцев при посадке. Однако при этом сокращаются площади под садами, улучшаются условия по уходу за деревом, повышается качество продукции.

4.2 Влияние почвенных условий и сорта на рост и плодоношение яблони

По нашим сведениям тип почвы не оказывал влияния на дату полного цветения, но влиял на чистую продуктивность и размер плодов яблони сорта Жигулёвское, которые по годам исследований разнились в соответствии с погодными условиями вегетации. Однако средняя фотосинтетическая поверхность листьев и урожайность существенно различалась (табл. 2). На лугово-черноземной почве показатель урожайности этого сорта был в 1,4 раза выше по сравнению с серой лесной.

В среднем за годы проведения исследований урожайность произрастающих на чернозёмно-луговой почве сортов яблони: Лобо, Уэлси, Синап орловский, Первенец, Мелба и Мантет, - была ниже, чем на чернозёме выщелоченном в 1,7; 1,4; 1,5; 1,4; 1,3 и 1,4 раза, соответственно.

Активность корневой системы, свойственная сортовому генотипу яблони, взаимосвязана с работой листовой поверхности. Сортовые особенности растений обладают нормой реакции на внешние факторы и почвенные условия. Особенно велики различия в экстремальных условиях (подмерзание, засуха, вспышка болезней и вредителей и т. д.), когда сорт определяет не только степень устойчивости, но и способности к сдерживанию падения потенциальной продуктивности, качества экологической нормативной продукции.

Таблица 2. Влияние типа почвы на урожайность яблони, ц/га

Например, на Мичуриском госсортоучастке нами у сорта яблони Прогресс в суровую зиму подмерзание надземной части растений отмечено 4 балла, что сначала сказалось отрицательно на активной части корневой системы. У этих растений через год погибла корневая система, продуктивность снизилась от высокого урожая до нуля. В суровую зиму 2005 года сорта яблони накануне с высоким урожаем на подвое 62-396: Мантет, Мелба, Жигулевское, на подвое 54-118: Синап орловский, Пепин шафранный, Жигулевское, - сильно подмерзли, общее подмерзание достигало 3,5-4,0 баллов. Более высокая степень подмерзания яблони отмечалась на серых лесных почва, меньше на лугово-черноземной и черноземе выщелоченном. Характер подмерзания был разнообразным, но превалировало повреждение древесины, камбия и приростов предыдущего года и частичное вымерзание 2-3-летних ветвей. В последующие годы при более мягких зимах (2006, 2007 гг.) усилилось повреждение развилок скелетных ветвей и отмечалось частичное повреждение штамба у зимостойкого сорта Синап Орловский, из среднезимостойких у Мантета. У сорта Лобо наблюдалось высыхание до 10% полусклетных ветвей, у Жигулевского - вымерзание и слабая облиственность сохранивших плодушек до 75% и выше. Больше последействие подмерзания проявилось на серых лесных почвах, меньше на лугово-черноземной и черноземе выщелоченном. Наоборот, сорт Пепин шафранный хорошо восстановился, имея следы подмерзания только древесины. Для сорта Жигулевское было характерно активное восстановление камбия.

Испытание большого набора сортов в одинаковых природно-климатических условиях позволяет выделить ведущие сорта в сочетании с соответствующими подвоями. По сортам необходимо знать особенности активности корневой системы и листьев, их реакцию на экстремальные условия, блокирование ими поступления тяжелых металлов и других загрязнителей в плоды, что является основой для управления продуктивностью и дает возможность заложить урожайные и экономически эффективные интенсивные насаждения яблони.

Многие сорта отличаются от стандарта (контроля) низкой зимостойкостью, засухоустойчивостью, более высокой степенью поражения болезнями и вредителями. Большинство из них дают более низкие урожаи, отдельные уступают по качеству продукции. Сортоизучение яблони показало, что лимитирующим элементом этой культуры в России, в том числе в условиях Тамбовской равнины, является зимостойкость. Подмерзание (надземной части, корневой системы растений) является причиной не только ослабления растений, но даже и их гибели, что проявляется в снижении активности и работоспособности листового аппарата, приводящих к снижению устойчивости растений, накоплению загрязнителей в плодах. Не менее важна оценка при подборе почв под закладку сада.

Последействие подмерзания надземной части растений или корневой системы проявляется не только в снижении активности корней и листьев, но и является причиной снижения продуктивности яблони. Уровень урожая часто находится в прямой зависимости от зимостойкости сортов. Из-за низкой зимостойкости исключены из дальнейшего сортоизучения сорта: Десертное Петрова, Тамбовское, Прогресс, Память Мичурина, Новогоднее и другие. Усиление подмерзания через корневую систему снижало засухоустойчивость деревьев, привитых сортами Десертное Петрова, Штрейфлинг, Тамбовское, Прогресс, а у сортов Память Мичурина, Новогоднее отмечено увеличение степени повреждения паршой вегетативных частей и плодов, возрастание периодичности плодоношения. Наряду с низкой зимостойкостью, мелкоплодие, низкий вкус, присущие сорту Новогоднее, явились основанием для снятия с дальнейшего испытания. Районированный сорт Оранжевое, обладающий слабой засухоустойчивостью, из-за резкого снижения и даже отсутствия урожая в отдельные годы периода плодоношения предложен к замене его сортом Богатырь. За 18 лет плодоношения яблони лучшими для Тамбовской равнины оказались Мельба, Коричное полосатое и Богатырь.

Следовательно, свойства почв и их взаимосвязи с ростом и плодоношением яблони на слаборослых клоновых подвоях являются основой ее продуктивности. Переход на интенсивный тип насаждений яблони вызывает необходимость дальнейших исследований с позиций уточнения основных нормативных требований для черноземных почв под их закладку при производстве экологически безопасных плодов яблони.

4.3 Влияние факторов почвообразования на свойства почв, активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза яблони

По нашим данным активность корней яблони на различных глубинах существенно изменяется в течение вегетации, т.е. происходит перемещение "зон активности". Это перемещение определяется не только погодными условиями в течение вегетации, биологическими особенностями подвоя, но и свойствами привитого сорта (рис. 1). В благоприятный год наибольшее влияние на активность корневой системы оказывает фаза фенологического развития растений, в неблагоприятный (подмерзание корневой системы, повреждение засухой и т.д.) - взаимодействие трех факторов: дата фенофазы-сорт-подвой.

4.4 Взаимовлияние активности корневой системы и листового аппарата

Взаимосвязь активности корневой системы с продуктивностью фотосинтеза. По многолетним нашим данным, определяющим фактором продуктивности фотосинтеза является культура (яблоня, груша и т.д.), а активность корневой системы в большей степени зависит от погодных условий года (рис. 1).

За годы исследований, как правило, наблюдалась положительная корреляционная зависимость между активностью корневой системы и продуктивностью фотосинтеза. Коэффициент корреляции у разных культур находился в пределах от 0,25 до 0,68. Он выше у слаборослых подвоев, чем у сильнорослых.

В нормальные годы отмечалось повышение этого коэффициента до 0,89, в экстремальные по температурным условиям, острому дефициту обеспеченности водой - имело место снижение его до отрицательных значений(r = -0,88). Не только теснота связи этих показателей, но и форма зависимости в значительной степени определялась привитым сортом (рис. 2).

Рис. 1. Влияние различных факторов на активность корневой системы яблони

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис. 2. Влияние различных факторов на продуктивность фотосинтеза и активность корневой системы

Для яблони сорта Мелба характерна нелинейная связь, для Коричного полосатого - линейная. По форме связи Антоновка обыкновенная ближе к Коричному полосатому, Оранжевое - к Мелбе, а по тесноте ее наоборот. Более высокой активности корневой системы соответствует и более высокая продуктивность фотосинтеза. Повышенная активность корней осенью предшествующего сезона, как правило, обеспечивает высокую продуктивность фотосинтеза, особенно, в первой половине вегетации (рис. 4, табл. 3).

Таблица 3. Активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза разных подвоев яблони в условиях засушливых вегетаций

Рис. 3. Активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза яблони

Продуктивность фотосинтеза зависит не только от осенней активности корней предшествующего года, но и от ее уровня в период формирования урожая. В благоприятные годы, когда растения достаточно обеспечены элементами питания и водой из почвы, наблюдается повышение. В засушливые годы при недостатке их - снижение активности корней и продуктивности фотосинтеза у всех исследуемых деревьев яблони на всех изучаемых подвоях. В сравнении с благоприятным годом, засуха сокращает активность корневой системы в 3 раза у китайской яблони и в 2,5 раза у парадизки Будаговского, снижая чистую продуктивность фотосинтеза на 20-40%. Особенно контрастно снижение этих показателей проявилось у осенних и зимних сортов, урожай которых в такие годы формировался более длительное время. Резкий перепад влажности почвы и воздуха во второй половине вегетации в засушливые годы привело к сокращению поглощающих корней, что снижает активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза. Эти показатели по сортам, привитым на китайской яблоне, составили, соответственно, у Богатыря 13,5% и 7,2 г/м² за сутки, у Мелбы 10,2% и 6,3 г/м², у Оранжевого 3,2% и 3,8 г/м². По подвоям они составили в среднем с изучаемыми комбинациями сортов на китайской яблоне 7,5% и 4,5 г/м², на парадизке Будаговского - 10,3% и 6,4 г/ м² в сутки. В сухой год по сравнению с водообеспеченным минеральная продуктивность корневой системы ниже по азоту в 3 раза, по фосфору в 2,6, по калию в 1,7 раза. Осенью снижение влажности почвы уменьшает поглощение азота. Следовательно, факторы почвообразования воздействуют прямо на свойства почвы и косвенно на агроценоз, изменяя активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза яблони.

Рис. 4. Осенняя активность корневой системы и продуктивность фотосинтеза яблони

4.5 Влияние садозащитных полос на микроклимат сада

Ветроломные линии оказывают влияние на плодоношение сада посредством изменения элементов его микроклимата и затенение деревьев. Утром Солнце начинает освещать восточную сторону ветроломной линии, а та, в свою очередь, отбрасывает тень на восточную сторону квартала (северная сторона ветроломной линии граничит с южной стороной квартала, и наоборот, южная сторона ветроломной линии находится с северной стороны квартала). В наших исследованиях максимальная длина тени - 52 м, зафиксирована в 8.00 часов. Затем тень уменьшается, затеняя меньше рядов деревьев. Наибольшей высоты над горизонтом Солнце достигает в момент прохождения через небесный меридиан. Затем высота нахождения Солнца уменьшается, и оно начинает освещать ветроломную линию с западной стороны.

Совсем другую особенность имеет кривая суточного хода затенённости с южной и северной сторон квартала. С момента восхода Солнце начинает освещать южную сторону ветроломной линии, и та отбрасывает тень на южную сторону квартала. В течение дня длина тени изменяется мало, с 15,1 метра в 8.00 часов она медленно увеличивается, достигая максимума - 22 метра в полдень, а затем также медленно начинает уменьшаться.

Итак, в зависимости от расположения деревьев в квартале относительно сторон света и удаления от ветроломной линии они имеют разную продолжительность освещённости в течение светового дня. Вследствие неодинаковой освещенности с разных сторон квартала, наблюдаются различия в температурном режиме приземного слоя воздуха. С южной стороны температура воздуха ниже во всех вариантах. Минимальная температура в часы наблюдений достигла здесь 18°С на высоте 0 см, что на 7°С ниже, чем в центре квартала. С северной стороны незначительные различия с контролем наблюдались только у земли. На остальных изучаемых высотах расхождений не было, первый ряд деревьев яблони полностью освещался в 18 час. 10 мин.

Несмотря на столь явные различия, всё же наблюдается одна общая закономерность. Самая низкая температура зафиксирована на высоте 0 см, далее, на следующей наблюдаемой высоте (1 м), происходит резкий скачок в 2-3 °С, а до следующей изучаемой высоты (2 м) увеличение температуры идёт незначительное, всего в 1°С по всем вариантам.

Объясняется это тем, что температура в приземных слоях воздуха, в основном, зависит от температуры, так называемой, "внешней деятельной поверхности". Такой "деятельной поверхностью" является почва и растительный покров из плодовых деревьев. Эта поверхность непосредственно воспринимает солнечную теплоту и затем уже отдаёт её прилегающим слоям воздуха. Отдача теплоты и дальнейшее её распределение вверх совершаются при помощи излучения, теплопроводности и теплообмена. Решающая роль принадлежит теплообмену.

В результате того, что максимальное затенение приходилось на нижнюю из изучаемых высот, что обусловливается не только влиянием ветроломных линий, но и самих плодовых деревьев, по мере увеличения высоты затенение становилось меньше, и на уровне 2-х метров влияние плодовых деревьев сводилось к минимуму. Поэтому мы и наблюдали увеличение температуры воздуха по мере удаления от уровня почвы.

Рост и плодоношение яблони в зависимости от места положения в квартале сада прослежено на подвое 54-118. Вследствие того, что с первых дней после посадки в сад плодовые деревья, произрастающие в приопушечной зоне ветроломных линий, с разных сторон квартала находятся в неодинаковых микроклиматических условиях, создаваемых ветроломными линиями, параметры их роста существенно отличаются друг от друга (табл. 4). Влияние ветроломных линий имеет неравнозначный характер в зависимости от расположения деревьев на квартале относительно сторон света и выражается в следующем: первые несколько деревьев в ряду угнетаются с каждой стороны квартала, а по мере удаления от ветроломных линий показатели роста деревьев постепенно приближаются к контролю. Необходимо отметить, что с разных сторон квартала это происходит на различном расстоянии. Хуже всего развиты деревья с южной стороны квартала. Диаметр штамба первого дерева здесь на 6,8 см, а площадь поперечного сечения на 225,3 см меньше, чем в контроле. Это различие по мере удаления от ветроломной линии постепенно уменьшается и прекращается на расстоянии 26 метров. С северной стороны квартала, напротив, деревья развиты лучше всего. Диаметр штамба первого дерева всего лишь на 1,7 см, а площадь поперечного сечения на 63,1 см² меньше, чем в контроле (различия несущественны).

С других сторон квартала различия с контролем были менее значительны и составили: 2,6 см и 94,7 см² против 3,4 см и 121,7 см² по диаметру и площади поперечного сечения штамба с восточной и западной сторон, соответственно, т.е. с западной стороны влияние ветроломных линий проявляется чуть больше. Чёткой тенденции влияния месторасположения деревьев в квартале на длину годичного прироста установить не удалось.

Таблица 4. Параметры роста яблони сорта Северный синап на различном удалении от ветроломной линии

Из-за такого неравнозначного развития деревьев урожайность, получаемая с них, также сильно варьирует (табл. 5). Здесь сохраняется тенденция, наметившаяся выше, т.е. самый высокий урожай получен с деревьев, расположенных с северной стороны квартала -12,5 кг с дерева, что всего лишь на 2,9 кг меньше контроля (различия несущественны). Наращивание урожая по мере удаления от ветроломной линии здесь также происходит быстрее всего (табл. 5). На расстоянии 18 м различия по урожайности составляют всего 0,8 кг с дерева. Это, в первую очередь, объясняется тем, что на расстоянии 10 метров от ветроломной линии отмечено только 1236 плодовых образований на дереве, а на расстоянии 18 метров их количество возрастает до 1492 штук, в то время как в контроле зафиксировано 1572 плодовых образования.

С южной стороны различия оказались более значительны и составили 14,3 кг, что в 9,9 раза меньше, чем в контроле. Наращивание урожайности здесь происходит в гораздо большем интервале и только лишь на расстоянии 26 метров начинает приближаться к контролю - разница 0,7 кг.

Это объясняется тем, что у деревьев яблони, находящихся на расстоянии 10 метров от ветроломной линии, нами было обнаружено 708 штук плодовых образований, а на расстоянии 26 метров их было зафиксировано уже 1428 штук, что всего лишь на 144 шт. меньше, чем в контроле. Диаметр и длина окружности штамба именно с этого расстояния также приближаются к контролю, что способствует развитию дерева в целом и получению хорошего урожая, в частности.

Таблица 5. Урожайность яблони сорта Северный синап на различном удалении от ветроломной линии

Деревья с восточной и западной сторон не имеют столь явных различий между собой и занимают промежуточное положение по всем показателям. В первом ряду с восточной стороны в среднем получили 9,8, а на расстоянии 26 м 15,3 килограммов с дерева. С западной стороны этот показатель составил 8,9 и 14,9 килограммов с дерева, соответственно. По мере удаления от ветроломной линии урожайность нарастает более равномерно, чем с северной стороны. Это обусловлено тем, что с этих сторон не было такого большого варьирования в количестве обрастающей плодовой древесины. Около ветроломной линии с восточной стороны было отмечено 1076 штук плодовых образований, а с западной - 899 штук. На расстоянии 26 м этот показатель составил 1496 и 1512 штук, соответственно. Длина окружности штамба на этом расстоянии с обеих сторон различалась с контролем незначительно. Сходные результаты получены на других сортах яблони.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тень, падающая от деревьев, из которых состоит ветроломная линия, затеняет первые ряды яблони. Как следствие, находясь в таких неблагоприятных условиях, деревья в них хуже растут и развиваются, на них закладывается меньше плодовых образований, и в результате урожайность снижается по сравнению с деревьями, на которые тень не падает.

Деревья, расположенные ближе к ветроломной линии, имеют небольшое количество многолетних плодовых образований (плодушек, плодух), а по мере удаления их число постепенно возрастает. Это объясняется тем, что при неблагоприятных условиях роста, в нашем случае - затенение, обрастающие веточки растут слабо, развиваются только розетки листьев и либо не завязывают плодовых почек, либо рано сбрасывают цветки и завязи. Как правило, такие обрастающие веточки отмирают преждевременно. Количество молодых плодовых образований также увеличивается по мере удаления от ветроломной линии, но больше их, как и в других случаях, с северной стороны. Объясняется это большей продолжительностью освещённости деревьев с данной стороны в течение дня. Помимо этого, у ближайших к ветроломной линии деревьев общее количество плодовых образований в 3,1 и 2,8 раза меньше, чем в контроле, и их число постепенно увеличивается по мере удаления от ветроломной линии. На расстоянии 20 м этот показатель меньше контроля в 1,4 раза с северной стороны и в 2,1 раза с южной стороны. Этим и можно объяснить лучшую урожайность деревьев с северной стороны квартала по сравнению с деревьями, находящимися с южной стороны.

В Тамбовской области кварталы, как правило, располагают длинной стороной с севера на юг, где это позволяет рельеф, т.к. здесь нет сильных ветров, наносящих вред плодовым деревьям. В этом случае, при направлении ряда с севера на юг плодовые деревья получают примерно равное количество солнечной радиации с восточной и западной сторон за световой день. Поэтому с южной стороны первые деревья в ряду целесообразно располагать на расстоянии 14-18 м, с северной - на 10-12 м, а с восточной и западной - на 8-10 м от ветроломной линии.

ГЛАВА 5. ТЕХНОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

5.1 Эколого-токсикологическое состояние и классификация почв по загрязнению

По степени опасности тяжелые металлы подразделяются на три класса, из которых - первый относится к высоко опасным веществам: Pb, Zn, Cd, As, Se, F, Hg; второй - умеренно опасные: В, Со, Ni, Мо, Сu, Сr; третий - малоопасные: Ва, V, W, Мn, Sr. Среди источников возможного техногенного загрязнения почв и растений ТМ рассматриваются минеральные и известковые удобрения, среди них наибольшим содержанием ТМ характеризуются фосфорные удобрения. По нашим данным, при комплексном внесении на фоне органо-минеральной системы удобрения кальцийсодержащих соединений отмечается слабая тенденция повышения содержания цинка, никеля, свинца и кадмия. Результаты наших исследований на содержание ТМ в основных видах удобрений, используемых в агроэкосистемах зернопропашного севооборота, и поступление количества металла в чернозем обыкновенный с вносимыми дозами удобрений, мелиорантов и цеолита представлены в табл. 6, 7.

Таблица 6. Содержание тяжелых металлов в удобрениях и мелиорантах

* - из М.М.Овчаренко (1997); ** - из А.А.Поповой (1991); *** - из А.П.Щербакова (1995); не отмеченные - собственные исследования

Приведенные данные о содержании ТМ в удобрениях и почвах свидетельствуют, что на черноземе обыкновенном используемые туки не изменяют заметным образом природных уровней ТМ и не представляют опасности с точки зрения загрязнения почв. При высокой буферности и нейтральной реакции этой почвы проявился механизм регулирования доступных и недоступных соединений тяжелых металлов, отмеченный другими исследователями. Полученная сельскохозяйственная продукция в условиях применения представленных агрохимических средств является экологически безопасной.

Формирование химического состава черноземных почв протекает при непромывном типе водного режима на фоне ослабленного выщелачивания микроэлементов в условиях усиления накопления гумуса за счет травянистой растительности. У этих почв в гумусовом горизонте всех подтипов чернозема Центрального Черноземья относительно почвообразующих пород в различной степени накапливают большинство сходных химических элементов, но разнясь на уровне подтипа. В результате почвообразования в гумусовом горизонте всех подтипов черноземов относительно почвообразующих пород в разной концентрации накапливаются марганец, медь, титан, цирконий, барий, бор, йод, молибден и их подвижные соединения. Здесь же накапливается сера, фосфор, но выносится стронций, осаждаясь в карбонатных горизонтах.

Таблица 7. Поступление тяжелых металлов в почву с удобрениями и мелиорантами в изучаемых агроэкосистемах

УОПЭП - уровень обеспеченности почвы элементами питания (NPK).

Для оподзоленных черноземов характерно совмещение процесса интенсивного накопления гумуса и слабой элювиально-иллювиальной дифференциации почвенного профиля. Это приводит к выносу из гумусового горизонта хрома, ванадия, никеля, стронция и их накопление в иллювиальном горизонте, что связано с обеднением верхней части профиля этого подтипа чернозема монтмориллонитом и оксидами железа и алюминия.

Выщелоченные и оподзоленные черноземы сформировались на однородных породах и в одинаковых условиях увлажнения, они характеризуются сходством в режиме микроэлементов. В профиле также улавливаются черты элювиально-иллювиальной дифференциации в содержании хрома, ванадия, стронция, связанной с небольшим накоплением ила и полуторных оксидов железа и алюминия в иллювиальном горизонте за счет лессиважа и оглинивания.

В черноземах типичных формирование химического состава почвы протекает в оптимальных условиях образования и накопления гумуса при слабом разрушении ее минеральной части, что обуславливает слабую выраженность внутри профильного перераспределение элементов. Как правило, в горизонте А этих почв энергично аккумулируются йод, марганец, молибден, медь, из макроэлементов - сера, фосфор, в меньшей степени другие химические элементы, за исключением стронция. Стронций накапливается в карбонатном горизонте, связанной не только с песчаной фракцией кальцита, но и с его сорбцией монтмориллонитом.

Для чернозема обыкновенного, сформированного в условиях более сухого климата при отсутствии сквозного промачивания, чаще в щелочной среде, характерно более интенсивное накопление в гумусовом горизонте никеля, цинка, кобальта, титана, бериллия, молибдена, подвижных соединений бора, кобальта и в карбонатных горизонтах стронция.

5.2 Радиационное загрязнение

Наиболее опасными экотоксикантами считаются искусственные и естественные радионуклиды, поскольку они являются неуправляемыми и, как правило, консервативными поллютантами. По нашим данным, в 2006 году в Тамбовской области фон радионуклидов (цезий-137) по Ржаксинскому району был близок к среднему российскому. Он ниже почти на 20% в СХПК «Путь к коммунизму», ООО «Вишневский», почти на уровне в ООО «Андреевское», СХПК «Прогресс», СХПК « им. Дзержинского», СХПК «Золотовский», СХПК «Рассвет», ООО «Лукино», СХПК «Дружба», СХПК «им. Пономарева». В многолетних насаждениях ниже, а на отдельных полях полевого севооборота выше до 20% в сравнении со средним по России (22 Бк/кг). Почти во всех хозяйствах Сосновского района радионуклиды в почве превышали почти в 2 раза средний фон по России.

В хозяйствах Рассказовского района радионуклиды в почве значительно различались, превышая средний фон по России почти на 80% в ЗАО «Рождественское», СПК «Победа», СПК «Волна революции», близки к средне российскому уровню в ЗАО «Павловское», ЗАО «Заря», СХПК «Красное знамя», СПК «Красный Октябрь». Большая пестрота радиологического фона отмечена в ФГУПППЗ «Арженка» даже внутри севооборотов. В полевом севообороте центрального отделения этого хозяйства отмечено от 25,6 до 37,1 Бк/кг. В таком же севообороте первого отделения - от 24,1 до 42,1 Бк/кг, второго отделения - от 26,9 до 43,1 Бк/кг, третьего отделения - от 28,8 до 43,3 Бк/кг. На орошаемых полях данные были близки к средне российским.

Нами совместно с ФГУ ГЦАС «Тамбовский» в период 1993-1994 гг. проведено радиологическое обследование хозяйств этих районов общей площадью 82,34 тыс. га. В результате установлено, что динамика гамма-фона не изменилась и находилась в допустимых пределах 7-18 мкр/час. (ПДУ- 20 мкр/час). Результаты радиологических исследований урожая сельскохозяйственных культур показали, что содержание Сs-137 в растительной продукции находится в гигиенической безопасной концентрации.

Это позволяет товаропроизводителям повсеместно получать по этим ингредиентам экологически безопасную сельскохозяйственную продукцию. Данный вывод основан на токсикологическом контроле 3717 образцов сельскохозяйственной продукции, проведенном испытательной лабораторией агрохимического центра в 1996-2003 гг., где содержание радионуклидов значительно ниже нормативов, установленных ПДК ГОСТами и СаНПиНами.

5.3 Группировка почв по содержанию химических элементов

Поскольку почва служит основным источником поступления микроэлементов в растения и через них в организм животных и человека, без учета содержания и доступности их в почвах невозможно дать теоретическое обоснование рекомендаций сельскохозяйственному производству по дифференцированному применению микроудобрений под культуры. Поэтому исследование содержания и форм соединений микроэлементов в конкретных почвенно-климатических условиях, изучение путей миграции в ландшафтах, круговорота в системе почва-растение является одной из важнейших задач агрономической химии.

По результат анализа элементного состава пахотного слоя чернозема обыкновенного, аккумуляцию подвижных форм элементов можно расположить по убывающей в следующем порядке: марганец > стронций > железо > бор > свинец > никель > хром > цинк > кадмий > медь > кобальт > молибден. Доминирующими элементами биогенной аккумуляции являются марганец (73,5 - 83,0 мг/кг) и стронций (51,0 мг/кг). Низкую концентрацию имеют цинк (0,7 мг/кг), медь (0,15 мг/кг), кобальт (0,10-0,20 мг/кг) и молибден (0,09-0,10 мг/кг), что позволяет отнести их к лимитирующим. Это следует учитывать при разработке системы применения удобрений.

5.4 Приемы и механизм снижения загрязнения почв

На черноземах обыкновенных к наиболее эффективным и малозатратным агроприемам, повышающим насыщение ППК кальцием и блокирования подвижности ТМ, относятся кальцийсодержащие соединения (карбонат кальция, дефекат, фосфогипс, внесенные по 5 т/га за ротацию севооборота). Уменьшение токсического действия ТМ наблюдается при внесении в почву фосфатов и циолитов. Природные цеолиты характеризуются высокой селективностью поглощения по отношению к ТМ. По нашим, данным внесение цеолита - клиноптилолита в почву в дозе 15 т/га приводит к увеличению емкости поглощения на 15-25%. Последействие этого приема прослеживается в течение 5-7 лет. Внесение диаммонийфосфата приводит к значительной фиксации кадмия.

Изучение взаимодействия ТМ с глинистыми минералами позволило сделать предположение, что для снижения фитотоксичности можно использовать природные цеолиты, которые являются не только хорошими сорбентами вредных веществ, но и источником питательных элементов. Природные цеолиты характеризуются высокой селективностью поглощения по отношению к ТМ. По нашим данным внесение цеолита - клиноптилолита в почву в дозе 15 т/га приводит к увеличению емкости поглощения на 15-25%, последействие прослеживается в течение 5-7 лет. Снижению загрязнения способствует также использование посевов многолетних трав.

Все приемы снижения фитотоксичности почв можно подразделить на предупредительные и приемы по ликвидации уже существующего загрязнения. Основное мероприятие по защите почв и растений от загрязнения ТМ - это предотвращение загрязнения, которое базируется на совершенствовании технологий производства, создании замкнутых технологических систем, на контроле внесения в почву отходов промышленности в качестве удобрений и мелиорантов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Функционирование потенциальных источников загрязнения создает опасность деградации почв. Поэтому в целях сохранения и воспроизводства плодородия почв, повышения их продуктивности необходимы мониторинг плодородия почв, радиологический контроль сельскохозяйственной продукции. На их основе необходимо разрабатывать научно обоснованные проекты и рекомендации по осуществлению мер, направленных на повышение продуктивности земли с соблюдением экологических требований сохранения и воспроизводства плодородия почв, как национального богатства России.

На значительных площадях сельскохозяйственных угодий требуется безотлагательное проведение комплекса реабилитационных мероприятий, направленных на снижение перехода ТМ в продукцию и обеспечение производства нормативно чистой продукции. Необходимо проведение агрохимических мероприятий (внесение повышенных доз калийных удобрений, известкование кислых почв и т.д.), которые снижают переход радионуклидов и ТМ в продукцию.

ГЛАВА 6. РЕГУЛИРОВАНИЕ КАЛЬЦИЕВОГО РЕЖИМА ЯБЛОНИ

У плодовых культур кальций участвует в регуляции обмена веществ (Фауст,1989, Трунов, 2003), оказывая положительное влияние на сохранность плодов (Гудковский, 1990). С учетом этого проводились наши исследования в условиях слаборослого яблоневого сада на чернозёме выщелоченном. Опыты выполнены на Мичуринском госсортоучастке, во ВНИИС им. И.В. Мичурина и в ОПХ этого института. Объектом исследования служили плодоносящие насаждения яблони, сорта: Мелба, Коричное полосатое, Оранжевое, Антоновка обыкновенная, Вишнёвое, Лобо, Жигулёвское, Мантет, Синап Орловский.

В результате было установлено, что активность кальция в большей степени зависит от условий влагообеспеченности вегетационного периода, активности корневой системы, воздействия корней на жидкую и твёрдую фазы почвы и особенностей водного режима в системе “почва-растение”. Этот показатель был выше во влажные годы, резко снижаясь в сухие (рис. 5). Например, во влажном 2000 году активность кальция достигала максимума в конце июня при влажности почвы более 80%НВ и снижалась до минимума при 45%НВ, коррелируя с активностью корневой системы (r=0,66).

Наилучшие условия для кальциевого питания складывались в годы с равномерным и достаточным распределением осадков, обеспечивающих сохранение высоких запасов продуктивной влаги (80%НВ) в течение вегетации. Эти годы выделялись по оптимальным ритмам активности корневой системы, свойственных сортам и сорто-подвойным комбинациям. Сорта различаются между собой по силе воздействия их на активность корневой системы. Как у молодых, так и у плодоносящих растений яблони летнего сорта Мелба и зимних сортов Богатырь и Оранжевое это влияние весьма существенно, а у сортов Коричное полосатое и Антоновка обыкновенная эти различия в среднем за вегетацию в основном невелики, хотя в отдельные периоды их активность различалась (рис. 6). Это связано, прежде всего, с интенсивностью процесса транспирации листьев, который имеет значительные сортовые различия. Так, у первой группы сортов по сравнению со второй этот процесс ниже на 40%, то есть в условиях дефицита влаги в почве у этих растений меньше нарушается водный режим. А при достаточном увлажнении почвы в течение вегетационного периода за счет возникновения большей разницы водного потенциала, создаваемого листовым аппаратом в процессе транспирации, этот показатель выше у сортов Коричное полосатое и Антоновка обыкновенная.

Особенности активности корневой системы плодовых культур определяют их водный режим. Например, оводнённость листьев яблони резко колеблется в течение вегетации: с весны до августа она снижается (с 64-72 до 50-55%), а осенью несколько повышается (до 64%) на фоне соответствующего роста корней.

Было установлено также, что активность корневой системы плодовых культур определяет их водный режим. Так, оводненность листьев яблони резко колеблется в течение вегетации: с весны до августа она снижается (с 64…72 до 50…55 %), а осенью несколько повышается (до 64 %) на фоне соответствующего роста корней. Однако у Антоновки обыкновенной в среднем за вегетацию воды в листьях было больше (64%), чем у сортов Оранжевое (58%), Коричное полосатое (60%) и Мелба (61%) (рис. 7). Это связано с сортовым признаком листьев Антоновки обыкновенной, обладающих более высокой транспирацией.

Высокая оводнённость листьев характерна для Антоновки обыкновенной и в конце вегетации. У сорта Оранжевое в эти месяцы, напротив, меньше воды в листьях, а у сортов Мелба и Коричное полосатое резкий спад оводненности наступает в июне. Более высокий уровень осенней активности корней предшествующего года определяет лучшую оводненность листьев в начале вегетации. В сухой год этот показатель ниже. Год с высокой водообеспеченностью способствует формированию большей поглощающей поверхности корневой системы и повышению содержания воды в листьях. В результате лучше нарастает листовой полог, при этом отмечается и более высокая активность корней в течение вегетации.

В этих условиях также наблюдались различия в водном дефиците листьев у всех сортов. Большим колебаниям из-за высокой активности листьев он подвержен в мае у Антоновки обыкновенной, Коричного полосатого по сравнению с сортами Мелба и Оранжевое. Кроме того, в третьей декаде июня на изменение водного дефицита листьев влияло формирование урожая. Так, у Коричного полосатого он составил 135,4 ц/га; у Антоновки обыкновенной -- 97,5; Мелбы - 41,7; Оранжевого - 36,2 ц/га. В июле на фоне влажности воздуха 90-80%, почвы - 80-70% НВ и уменьшения разности водных потенциалов на границе растения и окружающей среды отмечено сдерживание дефицита влаги в листьях. Это было также связано и с завершением роста побегов, приводящим к стабилизации объема испаряющей поверхности крон деревьев и повышению уровня активности корневой системы в этот период. В августе интенсивный рост плодов приводит к повышению водного дефицита листьев, но в послеуборочный период он снижается. В дальнейшем, в осенний период, наблюдается его повышение из-за сдерживания очередной волны роста корней в связи с понижением температуры и влажности почвы. В таких условиях усиливается дифференциация генеративных образований, так как повышается концентрация клеточного сока.

В засушливые годы в августе чётко проявилась общая засуха, сопровождавшаяся снижением относительной влажности воздуха в 2 раза по сравнению с многолетними данными и иссушением почвы на глубине 20 см до 47,6 %, 40 см - 43,6 % и 60 см - 56,8 % НВ. В этих условиях у Антоновки обыкновенной было отмечено преобладание повреждения корней диаметром 2 мм, привитых на китайской яблоне, и 3 мм - на парадизке Будаговского. Процент отмерших корней составил соответственно 7,6 и 42,5; водный дефицит листьев 13,8 и 19,7%. Максимальный водный дефицит составил по листьям 21,0% (Коричное полосатое), корням - 10,8% (Мелба). Всё это свидетельствовало о значительной водной депрессии исследуемых растений, которая различалась по сортам на разных подвоях. Однако улучшение водного режима почвы и воздуха способствует более быстрому восстановлению поглощающих корней у слаборослых деревьев по сравнению с сильнорослыми растениями (табл. 8).

Другим агромелиоративным приёмом, сохраняющим почвенную влагу и создающим условия для повышения активности корней и кальция, является мульчирование приствольных полос сада. На протяжении четырёх лет исследований (2000-2003 гг.) прирост всасывающих корней был выше при мульчировании (в особенности при использовании древесных опилок) по сравнению с гербицидным паром.

Таблица 8. Влияние мелкодисперсного орошения на физиологическое состояние и кальциевое питание яблони (сорт Жигулёвское)

Приоритет по насыщенности поглощающими корнями в корнеобитаемой зоне (0…20 см) сохранялся на тех вариантах мульчирования, где благоприятный водный режим почвы (80 % НВ) оставался более длительное время в течение вегетации, разнясь по годам. В прохладные, по сравнению с нормальными, годы активность корней и кальция снижалась из-за пониженных температур. В засушливые годы лимитирующим фактором являлось недостаточное содержание доступной влаги в почве.

Эффективным мелиоративным приемом повышения активности кальция и его содержания до уровня потенциального плодородия, а также оптимизации обменной и потенциальной кислотности почвы является известкование. На опытном участке количество обменного кальция составляло 18,31 мг-экв/100г почвы. При известковании в дозе 2/3 Н_Г - 22,10; 1,0 Н_Г -23,78; 1,5 Н_Г -25,03; 2,0Н_Г - 26,53 мг-экв/100г почвы. Активность кальция при этих дозах составила соответственно 7,80; 8,33; 9,06; 9,58 мМ/л против 6,04 мМ/л в контроле. Кислотность почвы снизилась от слабокислой (рН = 5,14) на контроле до близкой к нейтральной при известковании, где рН повысилась с 5,52 (при дозе 2/3 Н_Г) до 6,09 (при дозе 2,0 Н_Г). При максимальных дозах (1,5 и 2,0 Н_Г) гидролитическая кислотность уменьшилась почти в два раза - от 6,75мг-экв/100г почвы на контроле до 3,37 и 3,13, соответственно.

Внесение высоких доз извести (1,5 и 2,0 Нг) приводило в течение двух лет к снижению водоудерживающей способности листьев зимних сортов (Лобо и Синап Орловский) в среднем на 60 % по отношению к контролю (без внесения извести). В меньшей мере это наблюдалось у деревьев Мелбы и отсутствовало у сорта Мантет. Низкие дозы извести (2/3 и 1,0 Нг) в зависимости от погодных условий оказали разное влияние на водоудерживающую способность листьев. Так, в засушливый вегетационный период 2002 года она была на уровне контроля, а в условиях более влажного 2003 года наблюдалось повышение в среднем на 20 %. В наибольшей степени это проявилось у Лобо и Мелба. У первого сорта увеличение составило 24,4 % при дозе внесения 2/3 Нг; 31,4 % в дозе 1,0 Нг; у второго - соответственно 22,0 и 35,6 %.

Изменение водоудерживающей способности листьев отражалось на их оводнённости (рис. 8). Под влиянием известкования происходило значительное уменьшение содержания общей воды в вариантах 1,5 и 2,0 Нг как в засушливый период 2002 года, когда за август выпало всего 2,1 мм осадков, а испаряющий фон составил 143,1 мм; так и во влажном 2003 году, соответствующий период которого (август) характеризовался количеством осадков 120,3 мм и уровнем испаряющего фона, равным 80,2 мм. Лучшая оводнённость листьев отмечалась при внесении извести в дозе 1,0 Нг. Именно в этом варианте было отмечено наибольшее содержание кальция в плодах, которое во влажный год составило по сорту Лобо 4,43 против 3,88мг/100г на контроле; у сорта Мелба - соответственно 4,14 и 3,29мг/100г. Эти значения корреспондируются с повышением активности корневой системы, которая при дозе 1,0 Н_Г возросла у сорта Лобо на 20…22%, у Мелбы - 16…20%.