Влияние физических и физико-химических свойств почв на биодоступность микроэлементов
Изучение особенностей поступления микроэлементов в разные сельскохозяйственные растения из почв, которые отличаются содержанием гумуса, подвижных соединений микроэлементов, РН и гранулометрическим составом. Содержание меди в растениях и почвах.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.01.2019 |
Размер файла | 25,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Почвоведение и агрохимия № 2(57) 2016
Размещено на http://www.allbest.ru//
106
Размещено на http://www.allbest.ru//
Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского
Влияние физических и физико-химических свойств почв на биодоступность микроэлементов
А.М. Шемет
ВВЕДЕНИЕ
Биологическая доступность микроэлементов растениям является одним из главных факторов, определяющих урожай и качество растительной продукции. Поэтому прогнозирование обеспеченности растений микроэлементами является одним из ключевых вопросов сельскохозяйственной науки.
Однако в данное время нет однозначного понимания термина биодоступность. Доступность элементов питания растений часто связывают с их подвижностью в почве. Подвижными формами считаются микроэлементы, которые экстрагируют определенной вытяжкой. Чаще всего в качестве экстрагентов используют растворы солей, кислот, щелочей и комплексообразующих веществ. К преимуществам почвенной диагностики следует отнести относительную легкость и быстрое выполнение, а также, в некоторой степени, обеспеченность растений микроэлементами. недостатком этого метода является невозможность воспроизведения сложных процессов взаимодействия растения и почвы, а также невозможность учета влияния видовых и сортовых особенностей культур, специфических особенностей почв (рн, гранулометрический состав, емкость поглощения и др.) [1, 2].
Одними из основных показателей почв, определяющими подвижность микроэлементов, являются рн и значения окислительно-востановительного потенциала. Со снижением этих показателей доступность большинства микроэлементов для растений увеличивается. Высокобуферные почвы тяжелого гранулометрического состава с нейтральной или щелочной реакцией среды хорошо удерживают микроэлементы, что способствует снижению темпов их поступления в растения и может стать причиной их недостатка. Почвы легкого гранулометрического состава, могут быть источником легкодоступных элементов, но за счет меньшей буферности, в этих почвах будут быстро снижаться запасы доступных соединений микроэлементов [3, 4].
Подвижность микроэлементов также зависит от количественных и качественных показателей органического вещества почвы. Большинство растворимых микроэлементов, связанных органическим веществом почвы, находится в составе фракции фульвокислот. Гуминовые кислоты характеризуются большей способностью к образованию нерастворимых комплексов с медью и цинком [5, 6].
Цель исследований - изучить особенности поступления микроэлементов в разные сельскохозяйственные растения из почв, которые отличаются содержанием гумуса, подвижных соединений микроэлементов, рн и гранулометрическим составом.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования по изучению влияния свойств почв на накопление микроэлементов растениями проводились в условиях вегетационного опыта. Для опыта были отобраны почвы, которые существенно отличаются между собой как по содержанию подвижных соединений микроэлементов, так и по основным показателям (содержанию гумуса, гранулометрическому составу и рH). Объектами исследований являлись: чернозем типичный легкоглинистый (рн - 7,2, содержание гумуса - 5,6 %, физической глины - 67 %), чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый (рн - 5,59, содержание гумуса - 3,9%, физической глины - 56 %), чернозем оподзоленный среднесуглинистый (рн - 6,0, содержание гумуса - 3,3 %, физической глины - 37 %), дерново-подзолистая супесчаная почва (рн - 5,3, содержание гумуса - 0,93 %, физической глины - 19 %). В опыте выращивали горох, ячмень, гречиху и кукурузу. Учет урожая растений проводили в следующие фазы развития растений: ячмень - начало колошения, горох - бутонизации - начала цветения, гречиха - цветение, кукуруза - фаза 9 листа. емкость вегетационных сосудов 5 литров.
Повторность вариантов в опыте - четырехкратная.
анализ почв проводили по аттестованным методикам: общий гумус - по Тюрину (ДСТУ 4289:2004), рн - водной вытяжки (ДСТУ ISO 10390:2007), гранулометрический состав - по методу пипетки в модификации Качинского (ДСТУ 4730:2007). Определение в почве подвижных соединений микроэлементов - в ацетатно-амонийной вытяжке рн - 4,8: меди - ДСТУ 4770:6:2007, железа - ДСТУ 4770:4:2007, марганца - ДСТУ 4770:1:2007, цинка - ДСТУ 4770:2:2007. Определение содержания микроэлементов в растениях - в 10 % нСI после минерализации образцов.
Содержание микроэлементов определяли атомно-абсорбционным методом в пламени ацетилен-воздух на спектрофотометре Сатурн-4. Обработка результатов анализа проводили с помощью методики Доспехова в программе ехеl.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Среди исследуемых сельскохозяйственных культур более высоким содержанием меди отмечено в горохе и гречихе, а самое низкое - ячмене. на изучаемых почвах содержание меди в растениях сильно изменялось, но определенной зависимости этих значений от содержания подвижной меди в почвах не выявлено (табл. 1).
почва биодоступность микроэлемент гранулометрический
Таблица 1 Содержание меди в растениях и почвах
Вариант |
Содержание в почве, мг/кг |
мг/кг сухой массы |
||||
горох |
ячмень |
гречиха |
кукуруза |
|||
Чернозем типичный легкоглинистый |
0,14 |
3,93 |
2,51 |
4,21 |
3,51 |
|
Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый |
0,48 |
4,09 |
2,41 |
5,12 |
4,08 |
|
Чернозем оподзоленный среднесуглинистый |
0,29 |
7,20 |
4,94 |
5,93 |
5,06 |
|
Дерново-подзолистая супесчаная почва |
0,55 |
6,47 |
3,91 |
5,77 |
4,40 |
|
нСР05 |
0,74 |
0,29 |
0,54 |
0,44 |
Содержание меди в растениях гороха,на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом и черноземе типичном легкоглинистом, было практически одинаковым, несмотря на трехкратную разницу содержания этого микроэлемента в почвах. В то же время содержание меди в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном среднесуглинистом, выше в 1,8 раза в сравнении с тяжелосуглинистым аналогом при более низком содержании меди в данной почве. Подобная закономерность наблюдалась и на растениях ячменя. Содержание меди в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном среднесуглинистом и дерново-подзолистой супесчаной почве, было выше в 2 и 1,6 раза, чем на черноземе типичном легкоглинистом и оподзоленом тяжелосуглинистом.
В растениях гречихи наблюдались другие особенности накопления меди. несмотря на значительное отличие по содержанию подвижных соединений меди в почве, растения, выращенные на черноземе оподзоленном среднесуглинистом и дерново-подзолистой супесчаной почве, по содержанию данного микроэлемента существенно не отличались. При этом на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом содержание меди в растениях гречихи было значительно ниже в сравнении с менее обеспеченным подвижными соединениями меди черноземом оподзоленным среднесуглинистым. В растениях, выращенных на черноземе типичном легкоглинистом, содержание меди было в 1,2 и 1,4 раза ниже, чем на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом и дерново-подзолистой супесчаной почве.
Содержание меди в растениях кукурузы на изучаемых почвах значительно отличалось. Самое низкое содержание меди было в растениях, выращенных на черноземе типичном, а самое высокое в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном среднесуглинистом и было в 1,5 раза выше соответствующих показателей на черноземе типичном и в 1,2 раза - чем на дерново-подзолистой супесчаной почве. В растениях кукурузы, выращенных на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом и дерново-подзолистой супесчаной почве, содержание меди было близким.
Более высокое содержание железа характерно для растений кукурузы по сравнению с другими культурами, эта закономерность наблюдалась на всех изучаемых почвах. При максимуме на дерново-подзолистой почве (213,2 мг/кг) и минимуме - на черноземе типичном легкоглинистом (79,66 мг/кг). В горохе, ячмене и гречихе содержание железа изменялось в зависимости от типа почвы и биологических особенностей культуры (тaбл. 2).
Минимальное содержание железа наблюдалось в растениях гороха, выращенного на черноземе типичном. Повышение содержания подвижных соединений железа в черноземах оподзоленных (тяжело- и среднесуглинистом) привело к более высокому накоплению железа в растениях. на дерново-подзолистой супесчаной почве содержание железа в горохе превышало соответствующие показатели чернозема типичного и черноземов оподзоленных в 3,3 и 1,5 раза соответственно.
Подобная закономерность содержания железа на разных почвах была характерна и для растений кукурузы. Для растений гороха и кукурузы можно говорить лишь о тенденции увеличения накопления железа растениями на фоне повышения содержания подвижных соединений этого элемента в почвах. Коэффициенты парной корреляции для гороха (r = 0,91), для кукурузы (r = 0,92) при доверительных значениях данной выборки r0.05 = 0,95. В то же время выявлена тесная отрицательная корреляционная связь между содержанием физической глины в почвах и накоплением железа в растениях кукурузы (r = -0,95).
Таблица 2
Содержание железа в растениях и почвах
Вариант |
Содержание в почве, мг/кг |
мг/кг сухой массы |
||||
горох |
ячмень |
гречиха |
кукуруза |
|||
Чернозем типичный легкоглинистый |
0,71 |
39,11 |
41,94 |
33,14 |
79,66 |
|
Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый |
2,70 |
84,94 |
87,91 |
40,97 |
126,46 |
|
Чернозем оподзоленный среднесуглинистый |
1,42 |
74,79 |
67,72 |
128,25 |
138,11 |
|
Дерново-подзолистая супесчаная почва |
13,68 |
131,10 |
82,91 |
98,66 |
213,20 |
|
нСР05 |
11,50 |
7,34 |
12,21 |
18,81 |
Для растений ячменя отмечена взаимосвязь между содержанием подвижных соединений железа в отдельных почвах и накоплением в растениях. Растения, выращенные на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом и дерново-подзолистой супесчаной почве, существенно не отличались между собой по содержанию железа. Содержание железа в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном среднесуглинистом, было ниже в 1,2 раза, а на черноземе типичном - в 2 раза. В данном случае можно предположить, что при содержании подвижных соединений железа выше 2,7 мг/кг почвы в растениях ячменя включаются барьерные функции, что препятствует чрезмерному накоплению железа.
В отличие от ячменя уровень содержания железа в растениях гречихи не всегда зависели от содержания этого элемента в почве. на черноземах типичном и черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом содержание железа в растениях гречихи существенно не отличалось несмотря на почти четырехкратную разницу в содержании подвижных соединений железа в этих почвах. В то же время содержание железа в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном среднесуглинистом, было выше аналогичных показателей на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом в 3 раза и дерново-подзолистой почве - в 1,3 раза.
В данном случае особенности накопления железа растениями гречихи можно объяснить биологическими особенностями этой сельскохозяйственной культуры, а именно, высокой активностью корневой системы способной переводить нерастворимые соединения питательных веществ в почве в доступные растению. на поступление железа в растения гречихи косвенно влияли также и свойства почв, чернозем оподзоленный среднесуглинистый, за счет меньшего содержания физической глины по сравнению с тяжелосуглинистым аналогом, обладал меньшей буферностью, тоесть из этой почвы растениям было значительно легче поглощать железо [7].
Следует также отметить, что меньшее содержание данного микроэлемента в растениях гречихи на дерново-подзолистой супесчаной почве может быть вызвано антагонизмом железа и марганца, вследствие высокого содержания в растениях марганца на этой почве, что будет отмечено ниже.
Среди исследуемых растений, наиболее высоким содержанием марганца отмечались растения гречихи по сравнению с другими культурами на аналогичных почвах. на содержание марганца в других растениях существенно влияли свойства почв, на которых они выращивались (табл. 3)
Содержание марганца в растениях не всегда зависело от его содержания в почвах. В частности, при содержании этого элемента в количестве 10,21 мг/кг почвы в черноземе оподзоленом среднесуглинистом его содержание в горохе и ячмене было выше, чем на фоне 49,69 мг/кг почвы чернозема оподзоленного тяжелосуглинистого. При содержании марганца в дерново-подзолистой почве 24,46 мг/кг почвы его содержание в горохе и ячмене было самым высоким. необходимо отметить и то, что все растения значительно больше поглощают из почвы железа и марганца по сравнению с другими микроэлементами и в некоторой степени между ними можно проследить проявление антагонизма, особенно на примере гречихи и кукурузы. Так, на фоне высокого содержания в кукурузе железа значительно уменьшается содержание марганца, а на фоне высокого содержания марганца в гречихе снижается поступление железа.
Таблица 3 Содержание марганца в растениях и почвах
Вариант |
Содержание в почве, мг/кг |
мг/кг сухой массы |
||||
горох |
ячмень |
гречиха |
кукуруза |
|||
Чернозем типичный легкоглинистый |
14,96 |
46,61 |
67,00 |
79,89 |
39,17 |
|
Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый |
49,69 |
64,60 |
57,40 |
136,51 |
62,05 |
|
Чернозем оподзоленный среднесуглинистый |
10,21 |
71,48 |
69,18 |
78,17 |
44,23 |
|
Дерново-подзолистая су песчаная почва |
24,46 |
168,79 |
80,16 |
312,01 |
47,10 |
|
нСР05 |
9,67 |
7,21 |
24,11 |
6,45 |
В отличие от других микроэлементов по поступлению цинка все растения существенно отличались между собой, их можно разместить в следующем порядке: гречиха > горох > ячмень > кукуруза. Данная последовательность соблюдалась независимо от почвы на которой выращивалось растение (табл. 4).
В опыте с горохом наблюдалась определенная взаимосвязь между содержанием микроэлементов в почве и их накоплением растениями. Минимальное содержание цинка выявлено в черноземе типичном, с увеличением содержания подвижного цинка в черноземах оподзоленных в 2,5-3 раза, наблюдалось повышение накопления цинка растениями гороха в 1,5 раза. В растениях, выращенных на дерново-подзолистой почве, повышение содержания цинка в почве относительно чернозема типичного в 4,6 раза, привело к увеличению накопление цинка растениями гороха в 2 раза.
Таблица 4 Содержание цинка в растениях и почвах
Вариант |
Содержание в почве, мг/кг |
мг/кг сухой массы |
||||
горох |
ячмень |
гречиха |
кукуруза |
|||
Чернозем типичный легкоглинистый |
0,10 |
25,17 |
17,31 |
26,83 |
15,44 |
|
Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый |
0,32 |
37,79 |
30,98 |
44,52 |
24,36 |
|
Чернозем оподзоленный среднесуглинистый |
0,24 |
35,25 |
26,3 |
38,8 |
21,71 |
|
Дерново-подзолистая супесчаная почва |
0,48 |
46,93 |
26,10 |
75,31 |
23,90 |
|
нСР05 |
4,27 |
3,10 |
5,36 |
3,11 |
Расчет коэффициентов парной корреляции, отдельных показателей почв и содержания цинка в растениях гороха показал тесную положительную корреляционную связь содержания элемента с его содержанием в почвах (r = 0,99), и обратную корреляционную зависимость относительно показателей рн почв (r = - 0,95).
Подобные закономерности накопления цинка были характерны и для растений гречихи. Повышение содержания подвижных соединений цинка в тяжелосуглинистых и среднесуглинистых черноземах оподзоленных сопровождалось повышением содержания данного микроэлемента в растениях гречихи в 1,6- 1,7 раз соответственно. на дерново-подзолистой почве содержание цинка в гречихе относительно черноземов оподзоленных было выше в 1,7-2 раза, а относительно чернозема типичного - в 2,8 раза.
В гречихе также выявлена тесная корреляционная связь между содержанием цинка в почве и накоплением в растениях (r = 0,97).
накопление микроэлементов растениями ячменя мало зависело от содержания цинка в почвах за исключением чернозема типичного.на дерново-подзолистой почве в которой содержание подвижных соединений цинка было самым высоким среди исследуемых почв, содержание данного микроэлемента в растениях было выше в 1,5 раза только относительно аналогичных показателей на черноземе типичном. В то же время содержание цинка в растениях, выращенных на черноземе оподзоленном тяжелосуглинистом, было выше по сравнению с дерново-подзолистой супесчаной почвой и черноземом оподзоленным среднесуглинистым в 1,2 раза, а относительно аналогичных показателей на черноземе типичном - в 1,8 раза.
Содержание цинка в растениях кукурузы существенно не изменялось на большинстве почв. на черноземах оподзоленных и дерново-подзолистой почве, которые значительно отличались по содержанию цинка, поступление данного элемента в растения изменялось несущественно. В растениях, выращенных на черноземе типичном, содержалось в 1,5 раза меньше цинка.
Следует отметить, что относительно накопления цинка растениями кукурузы выявлена тесная обратная корреляционная связь с показателями рн почв на которых она выращивалась (r = -0,98).
ВЫВОДЫ
Между содержанием подвижных соединений меди, железа и марганца в почвах и поступлением данных элементов в растения прямой взаимосвязи не обнаружено. Содержание этих элементов в растениях очевидно было обусловлено биологическими особенностями сельскохозяйственных культур на фоне изменения гранулометрического состава и реакции почвенного раствора.
Из приведенных почвенных показателей тесная обратная корреляционная связь установлена только между содержанием физической глины в почвах и поступлением железа в растения кукурузы.
Отмечено проявление антагонизма между содержанием железа и марганца в растения гречихи и кукурузы при высоком содержании одного из этих микроэлементов.
Содержание цинка было обусловлено, в первую очередь, видовыми особенностями культур. В горохе и гречихе установлена тесная взаимосвязь между поступлением цинка в растения и его содержанием в почве. Между содержанием цинка в растениях гороха и кукурузы и рн почвы установлена обратная корреляционная зависимость.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Битюцкий, Н.П. Микроэлементы и растения / н.П. Битюцкий - СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 1999. - 232 с.
Мотузова, Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг / Г.В. Мотузова - М.:Эдиториал УРСС, 1999. - 168 с.
Ильин, В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам / В.Б. Ильин // агрохимия. - № 10. - 1995. - С. 109-113.
Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / а. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир. - 1987. - 439 с.
Добровольский, В.В. Роль гуминовых кислот в формировании миграции тяжелых металлов / В.В. Добровольский // Почвоведение. - 2004. - № 1. - С. 32-39.
Fateev, A.I. Influence of humus acids on mobility and biological availability of Iron, Zinc and Copper / A.I. Fateev, D.O. Semenov, K.B. Smirnova // Agricultural Science and Practice. - 2015. - Vol. 2, № 1. - Р. 73-78.
Шемет, А.М. Вплив сільськогосподарських культур на зміну рн і вмісту рухомих сполук мікроелементів у ґрунтах / а.М. шемет // Вісник Львівського національного аграрного університету. - 2013 - №17(1). - С. 148-153.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Методика агрохимического обследования. Почвенно-климатические условия. Гумусовое состояние почв. Содержание азота, фосфора, калия, микроэлементов. Кислотность почв. Динамика содержания гумуса, фосфора и калия в почвах пашни по годам обследования.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 25.07.2015Исследование роли минерального кормления сельскохозяйственных животных в профилактике заболеваний, связанных с недостаточным поступлением минеральных веществ. Характеристика микроэлементов меди, железа и селена: источники поступления, нормы скармливания.
курсовая работа [52,0 K], добавлен 26.11.2011Содержание и задачи почвоведения. Строение почвенного профиля, мощность почвы и отдельных горизонтов. Содержание и распределение микроэлементов в почвах, закономерности географического распространения. Агроэкологическая характеристика и охрана почв.
контрольная работа [25,5 K], добавлен 03.11.2010Изучение экологических условий, зональных и интразональных факторов почвообразования. Характеристика строения почвенных профилей, гранулометрического состава, физико-химических и водно-физических свойств почв, формирования агроэкологических типов почв.
курсовая работа [95,1 K], добавлен 14.09.2011Исследование закономерности пространственной изменчивости физико-химических и других свойств почв. Роль абиотических факторов в формировании гумусного состояния пахотных почв Курской области. Алгоритм определения оптимальных доз Са-содержащих мелиорантов.
автореферат [1,1 M], добавлен 05.09.2010Обмен и взаимодействие минеральных веществ в организме животных. История открытия ряда микроэлементов, их биологическая роль в состоянии здоровья кошек, дозы, показанные для добавления в рацион. Потребности кошек в питательных веществах и энергии.
курсовая работа [39,4 K], добавлен 16.02.2017Определение степени опасности веществ, загрязняющих почву. Метод определения содержания микроэлементов в почве. Атомно-абсорбционное определение меди в почвенной вытяжке. Методы определения вредных веществ в почве. Применение ионоселективных электродов.
реферат [27,4 K], добавлен 31.08.2015Постановка опытов для изучения реакций, происходящих в растениях при стрессовых ситуациях. Применение йодосодержащих микроэлементов, повышающих устойчивость яровой пшеницы к неблагоприятным факторам окружающей среды в различных условиях водообеспечения.
отчет по практике [64,5 K], добавлен 12.09.2019Изучение свойств и определение территорий распространения подзолистых почв как типичных почв хвойных и северных лесов. Природно-климатические условия подзолистых почв. Морфология, генезис формирования и агрономическое использование подзолистых почв.
реферат [33,4 K], добавлен 12.09.2014Характеристика почвы - рыхлого, поверхностного слоя земной коры, обладающего плодородием. Содержание гумуса, характерное для различных типов почв. Взаимосвязь почв, растительности и климата. Свойства почв: плодородие, кислотность, структурность.
презентация [4,0 M], добавлен 07.12.2015