ВВЕДЕНИЕ.
Плодородие почвы – способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, снабжать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и на этой основе обеспечивать биологическую продуктивность растительности и урожай сельскохозяйственных культур [12,17].
Для обеспечения оптимального режима питания растений необходимы микроэлементы (бор, молибден, марганец, кобальт, медь, цинк). Поэтому, одним из основных агрохимических показателей, используемых для характеристики почвенного плодородия, является их обеспеченность микроэлементами [12]. Такая информация очень важна для оценки агрономической ценности почвы, планирования мероприятий по регулированию питательного режима растений и получения урожаев высокого качества.
Микроэлементы – это необходимые элементы питания, находящиеся в растениях в тысячных-стотысячных долях процента и выполняющие важные функции в процессах жизнедеятельности [1, 4, 5,10,15,16]. Изучению влияния избытка или недостатка микроэлементов на развитие растений немало внимания уделяли в свое время такие крупнейшие ученые, как Я.В. Пейве, М.В. Каталымов, К.К. Гедройц, Д.Н. Прянишников, Е.П. Троицкий, В.А. Ковда [ 10,12,15,16,18,20].
Обеспеченность растений микроэлементами определяют по уровню содержания их в почве. При этом наиболее важно не общее (валовое) количество в почве отдельных микроэлементов, а наличие подвижных форм, которые определяют их доступность для растений [1,10,20].
Цель работы – експериментально определить содержание подвижных форм меди, цинка, марганца, кобальта и бора в чернозёмах типичных (Haplic Chernozems) Черкасской области, сопоставить фактические данные с оптимальными почвенными показателями и оценить уровень обеспеченности изучаемых почв названными микроэлементами.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ.
Черкасская область играет важную роль в системе народного хозяйства Украины как регион с высокоразвитым агропромышленным комплексом. Благоприятные агроклиматические условия области создают все предпосылки для успешного ведения сельского земледелия. Особенность земледельческой зоны области – наличие потенциально плодородных земель: чернозёмов типичных, их количество составляет 531,1 тыс. га (41,8 % от общей площади пахотных земель) [14,18,19].
В последнее время в связи со снижением использования минеральных и органических удобрений, усилением антропогенной нагрузки земледелие во многих районах Черкасской области ведётся с убывающим плодородием, отмечена тенденция к снижению средневзвешенного содержания гумуса, подвижного фосфора, азота, обменного калия в почвах [14, 18, 19].
На фоне отрицательного баланса основных биогенных элементов дополнительным диагностическим показателем для агрохимической оценки почв могут служить показатели содержания подвижных (доступных растениям) форм микроэлементов. В агрохимической практике под «подвижными» формами понимают такие соединения, которые экстрагируются той или иной вытяжкой. Диапазон применяемых вытяжек чрезвычайно велик – от сильных кислот до водных растворов. Относительная легкость и быстрота техники исполнения, а также отражение в определённой степени потребности растений в минеральных элементах обеспечили этим способам популярность в мировой агрохимической и почвоведческой практике [1,3,6,7,9,11].
В Украине для определения содержания в почве подвижных форм микроэлементов (марганца, кобальта, меди, цинка) широко используют метод Н.К. Крупского — А.М. Александровой. Соответственно этому методу экстракция микроэлементов из почв выполняется с помощью ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 [11,12]. При определении усвояемого растениями бора в почве наилучшие результаты получаются при извлечении бора с помощью горячей воды (метод Бергера и Труога) [2,12,].
В связи с отсутствием градаций обеспеченности микроэлементами для чернозёмов типичных, ориентировочная оценка обеспеченности почв подвижными формами микроэлементов проводилась с учетом интенсивности их выноса с урожаем растений по шкале, разработанной Почвенным институтом им. В.В. Докучаева (1981год, экстрагенты – ацетатно-аммиачный буфер (рН 4,8) и горячая вода для бора, таблица 1) [1]. Основные оптимальные почвенные показатели этой шкалы заложены и в украинский стандарт [12].
Таблица 1.
Обеспеченность почв микроэлементами для растений разных групп
|
Обеспеченность микроэлементами |
Оптимальное содержание микроэлементов, мг/кг почвы | ||||
| марганец | медь | цинк | кобальт |
бор (вода) |
|
|
1-я группа растений |
|||||
| Низкая
Средняя Высокая |
<5
5-10 >10 |
<0,1
0,1-0,2 >0,2 |
<1
1-2 >2 |
<0,07
0,07-0,15 >0,15 |
<0,1
0,1-0,3 >0,3 |
|
2-я группа растений |
|||||
| Низкая
Средняя Высокая |
<10
10-20 >20 |
<0,2
0,2-0,5 >0,5 |
<2
2-5 >5 |
<0,15
0,15-0,3 >0,3 |
<0,3
0,3-0,5 >0,5 |
|
3-я группа растений |
|||||
| Низкая
Средняя Высокая |
<20
20-45 >45 |
<0,5
0,5-1 >1 |
<5
5-10 >10 |
<0,3
0,3-0,7 >0,7 |
<0,5
0,5-1 >1 |
Растения по требовательности к микроэлементам подразделяются на три группы. Первая группа – культуры невысокого выноса микроэлементов со сравнительно высокой усваивающей способностью (зерновые и зернобобовые, кукуруза, картофель). Вторая группа – культуры повышенного выноса микроэлементов с высокой и средней усваивающей способностью (корнеплоды, овощи, травы, подсолнечник, сады, виноградники). Третья группа – культуры высокого выноса микроэлементов (все перечисленные выше растения при высокой культуре земледелия).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Определение содержания подвижных форм микроэлементов – меди, цинка, марганца, кобальта, бора, проводилось на базе кафедры экологии Черкасского государственного технологического университета. Отбор проб почв для лабораторных анализов проводился в соответствии с общепринятыми действующими методиками [13]. Содержание подвижных форм меди, цинка, марганца, кобальта в почвах определяли в аммонийно-ацетатном буферном растворе (рН=4,8) методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на атомно-абсорбционном спектрофотометре С-115-М1[8]. Определение водорастворимых соединений бора в почве проводилось фотометрическим хинализариновым методом на КФК — 2 [2].
Результаты агрохимического обследования представлены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что содержание подвижных форм меди в пахотном горизонте почвы колеблется от 0,1 до 0,4 мг/кг, средневзвешенный показатель по области (0,22 мг/кг) отвечает среднему уровню обеспеченности почв этим микроэлементом для растений 1-2 групп, низкому – для 3-й группы. Среди почв районов наибольшее количество меди наблюдается в почвах Лысянского района – 0,4 мг/кг, наименьшее – в почвах Корсунь-Шевченковского, Тальновского и Уманского районов – 0,1 мг/кг. Недостаточная обеспеченность растений медью резко отрицательно отражается на активности медьсодержащих ферментов, что вызывает задержку роста, хлороз, потерю тургора и увядание растений, задержку цветения и гибель урожая. Наиболее отзывчивы на медные удобрения пшеница, овес, ячмень, корнеплоды, подсолнечник, сахарная и кормовая свекла, овощные и плодово-ягодные культуры.
Таблица 2.
Содержание микроэлементов в черноземах типичных Черкасской области, мг/кг почвы
|
Название району |
Средние значения концентрации, мг/кг |
||||
| Медь | Цинк | Марганец | Кобальт |
Бор |
|
| Городищенский
Драбовский Жашковский Звенигородский Золотоношский Камянский Каневский Катеринопольский Корсунь- Шевченковский Лысянский Маньковский Монастырищенский Смелянский Тальновский Уманьский Христиновский Черкасский Чигиринский Чернобаевский Шполянский По области |
0,14±0,02
0,30±0,05 0,30±0,04 0,25±0,04 0,15±0,03 0,25±0,04 0,15±0,03 0,30±0,03 0,10±0,02
0,40±0,06 0,15±0,03 0,24±0,04 0,22±0,03 0,10±0,02 0,10±0,02 0,25±0,04 0,20±0,03 0,20±0,03 0,30±0,05 0,30±0,04 0,22±0,04 |
0,52±0,07
0,80±0,02 0,80±0,02 0,20±0,03 0,40±0,06 1,50±0,22 0,40±0,05 0,60±0,08 0,60±0,08
0,50±0,07 0,40±0,06 0,80±0,03 0,30±0,04 0,25±0,05 0,14±0,03 0,75±0,02 1,00±0,16 0,60±0,08 0,27±0,04 1,20±0,18 0,60±0,09 |
22,0±1,75
10,0±1,50 7,0±1,12 7,0±1,10 15,0±2,25 15,0±1,51 9,0±0,90 6,5±0,91 23,0±1,84
6,5±0,87 15,0±1,23 10,5±1,16 7,3±0,86 12,0±1,08 10,0±1,30 10,5±1,05 10,0±1,00 9,5±1,00 7,3±1,90 14,0±1,82 11,4±1,30 |
0,25±0,04
0,20±0,03 0,20±0,03 0,30±0,03 0,12±0,02 0,20±0,03 0,22±0,03 0,14±0,02 0,19±0,03
0,20±0,03 0,18±0,03 0,85±0,14 0,16±0,02 0,14±0,02 0,20±0,02 0,80±0,13 0,25±0,03 0,22±0,03 0,17±0,02 0,25±0,03 0,26±0,03 |
1,00±0,12
1,30±0,16 0,65±0,08 0,75±0,10 0,90±0,11 1,40±0,14 0,80±0,11 0,90±0,10 0,83±0,12
0,90±0,10 0,90±0,11 1,25±0,14 0,60±0,07 1,00±0,11 0,90±0,13 1,35±0,15 1,30±0,15 1,20±0,12 0,80±0,13 1,50±0,18 0,97±0,13 |
Содержание подвижных форм цинка в черноземах типичных варьирует в широких диапазонах: от 0,14 мг/кг (в Уманском районе) до 1,5 мг/кг (в Камянском районе). Среднее содержания цинка по области составляет всего 0,6 мг/кг, что означает низкий уровень обеспеченности почв данным элементом даже для растений невысокого выноса. Повышенной чувствительностью к недостаточности цинка характеризуются гречиха, свекла, картофель, плодовые культуры.
При почвенной диагностике обеспеченности чернозёмов типичных подвижными формами марганца были получены такие результаты: средневзвешенный показатель по области составляет 11,4 мг/кг, что отвечает среднему уровню обеспеченности марганцем для растений 1-й и 2-й групп, низкому – для 3-й группы. Наибольшая концентрация марганца (23 мг/кг) наблюдается в Корсунь-Шевченковском районе, наименьшая концентрация – в Лысянском районе (6,5 мг/кг). Марганец повышает водоудерживающую способность тканей, снижает транспирацию, влияет на плодоношение растений. При остром недостатке марганца снижаются урожаи пшеницы, овса, кормовых корнеплодов, свеклы, подсолнечника, плодово-ягодных и овощных культур.
Средневзвешенный показатель обеспеченности кобальтом по области составляет 0,26 мг/кг, что указывает на средний уровень обеспеченности обследованных почв этим микроэлементом. Повышенное содержание кобальта наблюдается в почвах Монастырищенского и Христиновского районов (0,85 и 0,8 мг/кг соответственно), пониженные концентрации – в Золотоношском (0,12 мг/кг) и Тальнивском (0,14 мг/кг) районах. Кобальт берет участие в реакциях окисления-восстановления, положительно влияет на дыхание и энергетический обмен. Дефицит этого элемента особенно четко проявляется на сахарной свекле, кукурузе, бобовых и плодовых культурах.
Анализ результатов агрохимического обследования почв на содержание бора показал повышенный уровень обеспеченности чернозёмов типичных для всех групп растений (0,97 мг/кг по области). Минимальная и максимальная концентрации бора в пахотных горизонтах составляют 0,6 мг/кг (Смелянский район) и 1,4 мг/кг (Камянский район). Бор необходим растениям в течение всей жизни, он улучшает углеводный обмен, влияет на белковый и нуклеиновый обмен, регулирует количества ауксинов и фенольных соединений. Особенно чувствительны к недостатку бора подсолнечник, кормовые корнеплоды, рис, капуста, овощные культуры, сахарная свекла. Высокие дозы бора вызывают у растений токсикоз, своеобразный ожог нижних листьев, краевой некроз, листья могут пожелтеть, отмереть и опасть.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные результаты агрохимической оценки обеспеченности черноземов типичных Черкасской области микроэлементами свидетельствуют про низкую обеспеченность изучаемых почв подвижными формами цинка, среднюю обеспеченность подвижными формами меди, марганца, кобальта, высокую обеспеченность водорастворимыми соединениями бора для всех групп растений.
Список литературы:
- Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во С.- Петерб. Ун-та, 1999. – 232 с.
- ГОСТ Р 50688-94. Почвы. Определение подвижных форм бора по методу Бергера и Труога в модификации ЦИНАО // [Электронный ресурс]. – UPL: StandartGOST.ru/g/ГОСТ_Р_50688-94.
- Кречетов П.П., Дианова Т.М. Химия почв. Аналитические методы исследования: Учебное пособие. – М.: Географический факультет МГУ, 2009. – 148 с.
- Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения. – М.: Издательство «Химия», 1965. – 332 с.
- Почвоведение / И.С. Кауричев, Н.П.Панов, Н.Н. Розов и др.; Под ред.. И.С. Кауричева – 4-е изд., перероб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – 719 с.
- Практикум по агрохимии / В.В. Кидин, И.П, Дерюгин, В.И. Кобзаренко и др.; Под ред. В.В. Кидина. – М.: КолосС, 2008. – 599 с.
- Практикум по агрохимии: Учебное пособие. – 2-е изд., перероб. и доп./ Под ред. академика РАСХН В.Г. Минеева. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 689 с.
- Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом в лабораториях Общегосударственной службы наблюдения и контроля загрязнения природной среды. РД 52.18.289-90. – М., 1991. – 35 с.
9.Титова В.И. Агро- и биохимические методы исследования состояния екосистем: учеб. пособие для вузов / В.И. Титова, Е.В. Дабахова, М.В. Дабахов; Нижнегородская гос. с.-х. академия. – Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2011. – 170 с.
- Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.П. Агрохимия / Под ред. Б.А.Ягодина. – М.: Колос, 2002. – 584 с.
- Агрохімічний аналіз: Підручник / М.М. Городній, А.П. Лісовал, А.В. Бикін та ін. / За ред. М.М. Городного. – 2-ге видання. – К.: Арістей, 2005. – 476 с.
- ДСТУ 4362:2004. Якість ґрунту. Показники родючості ґрунтів. – Київ, Держспоживстандарт України, 2005. – 20 с.
- ДСТУ 4286:2004. Якість ґрунту. Відбирання проб. – Київ, Держспоживстандарт України, 2005. – 5 с.
- Екологічний паспорт Черкаської області за 2014 рік // [Электронный ресурс]. – UPL: .
- Мусієнко М.М. Фізіологія рослин: Підручник. – К.: Либідь, 2005. – 808 с.
- Мусієнко М.М. Екологія рослин: Підручник. – К.: Либідь, 2006. – 432 с.
- Панас Р.М. Основи моніторингу та прогнозування використання земель: навчальний посібник. – Львів:Новий Світ-2000, 2007. – 224с.
- Програма з охорони й підвищення родючості ґрунтів Черкаської області на 2004 – 2015 роки («Родючість ґрунтів»). – Черкаси, 2004. – 48 с.
- Регіональна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Черкаській області у 2014 році // [Электронный ресурс]. – UPL: .
- Рідей Н.М. Екологічна оцінка агробіоценозів: теорія, методика, практика / Н.М. Рідей, В.П. Строкаль, Ю.В. Рибалко. – Херсон: «Олді — плюс», 2011. – 568 с.[schema type=»book» name=»АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЧЕРНОЗЁМОВ ТИПИЧНЫХ ПОДВИЖНЫМИ ФОРМАМИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ» description=»В статье представлены результаты агрохимического обследования черноземов типичных (Haplic Chernozems) Черкасской области (Украина) на содержание подвижных форм микроэлементов. В зависимости от количества микроэлементов в почвах были определены уровни обеспеченности их микроэлементами. Группировка изучаемых почв по обеспеченности растений микроэлементами проводилась с учетом интенсивности их выноса с урожаем растений по шкале, разработанной Почвенным институтом им. В.В. Докучаева. Проведенная агрохимическая оценка показала, что черноземы типичные Черкасской области довольно бедны подвижными формами цинка, имеют среднюю обеспеченность подвижными формами меди, марганца и кобальта, высокую обеспеченность водорастворимыми соединениями бора.» author=»Гончаренко Татьяна Павловна, Жицкая Людмила Ивановна, Хоменко Елена Михайловна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-24″ edition=»euroasian-science.ru_25-26.03.2016_3(24)» ebook=»yes» ]