Микроэлементы (цинк, железо, марганец) в системе "почва-растение" при возрастающих дозах внесения фосфорных удобрений

Из приведённой таблицы видно, что зональные дозы микроудобрений под одни и те же культуры имеют существенные различия, что обуславливает их дифференцированное применение. Для большинства культур установлена общая тенденция увеличения доз применения микроудобрений от более северных зон к южным, за исключением пропашных культур (сахарная свёкла, картофель) (Аристархов, 2000).

Таблица 2. Дозы цинковых удобрений под основные культуры.

Культуры	Южно-таёжно-лесная зона	Лесостепная зона	Степная зона	Сухостепная зона
Зерновые	2.9 (2.3 - 3.2)	2.7 (2.7 - 3.2)	3.3 (3.0 - 3.7)	2.5 (2.3 - 2.6)
кукуруза (з. м.)	2.5 (2.0 - 3.0)	2.9 (2.0 - 3.0)	5.0 (4.0 - 5.0)	5.5 (5.5 - 6.5)
кукуруза (зерно)	-	3.9 (3.5 - 4.5)	4.1 (4.0 - 5.0)	6.3 (5.5 - 6.5)
зернобобовые	-	4.2 (4.0 - 5.0)	-	-
сахарная свёкла	4.1 (3.5 - 4.5)	3.3 (3.0 - 4.0)	3.0 (3.0 - 4.0)	-
картофель	4.3 (4.0 - 5.0)	3.5 (3.0 - 4.0)	-	3.7 (3.0 - 4.0)

При выявлении дефицита цинка у растений наряду с основным применением микроудобрений, достаточно эффективны и экономичные способы - предпосевная обработка семян и некорневые подкормки растений. Кроме того, целесообразно обрабатывать семена и посевы микроудобрениями на полях, с которых ожидают получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, и на почвах с повышенным общим содержанием микроэлементов (Аристархов, 2000). В подобной практике применения микроудобрений предпосевной обработки семян и некорневой подкормки при экономном расходовании препаратов хорошо совмещаются с протравливанием семян, борьбой с вредителями и болезнями вегетирующих растений. Как сообщает А. Н. Аристархов (2000), цинковые удобрения больше тяготеют к основному внесению, но в степной и сухостепной зонах обработка семян и некорневые подкормки более эффективны или не уступают основному внесению.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Вегетационный опыт был заложен на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, отобранной на территории УО ПЭЦ Чашниково.

Погодные условия за период проведения вегетационного опыта описаны в табл.3.

Таблица 3. Погодные условия во время проведения вегетационного опыта

месяц	средняя toC воздуха	сумма осадков, мм
июнь	18,1	21,7
июль	19,3	56,3
август	20,7	76,2

Почвой набивались сосуды ёмкостью 5 кг. Схема опыта представлена в табл.4. Контрольный вариант - почва без удобрений. В почву вариантов NPK вносилось полное минеральное удобрение в порошке с постоянным количеством азота и калия (100 мг/кг) и разными дозами фосфора (100, 200 и 300 мг/кг). Через сутки в соответствующие сосуды было добавлено микроудобрение в виде раствора соли ZnSO₄ в рекомендованном Аристарховым количестве (3 мг/кг) и повышенной дозе (10 мг/кг) (все вышеуказанные единицы - в расчёте на действующее вещество). Ещё через двое суток были высажены растения ячменя сорта «Сонет» по 10 семян на сосуд.

Все варианты выполнялись в четырёхкратной повторности.

Сбор урожая был произведён в период восковой спелости. Растения срезались на уровне 2 см от почвенной поверхности. Колосья были отделены от стеблей, весь материал был высушен и впоследствии взвешен.

Таблица 4. Варианты опыта

Вариант	номер образца
Контроль	21, 2, 62, 81
Zn 3 мг/кг	88, 86, 87, 85
Zn 10 мг/кг	17, 18, 16, 84
NPK	4, 89, 3, 20
NP2K	78, 82, 83, 79
NP3K	80, 40, 11, 49
NPK+ Zn 3 мг/кг	12, 13, 32, 14
NP2K+ Zn 3 мг/кг	36, 52, 90, 47
NP3K+ Zn 3 мг/кг	48, 51, 31, 22
NPK+ Zn 10 мг/кг	53, 95, 96, 54
NP2K+ Zn 10 мг/кг	1, 77, 23, 35
NP3K+ Zn 10 мг/кг	37, 50, 25, 24

Почвенные образцы были отобраны в количестве 500 г из каждого сосуда со всей его глубины, высушены и растёрты (диаметр частиц ? 1 мм).

Агрохимические исследования проводились по общепринятым методам (Минеев (ред.), 2001):

· почва: определение pH в водных вытяжках с помощью pH-метра, суммы поглощённых оснований - методом титрования по Каппену-Гильковицу, содержания гумуса - методом Тюрина, валового содержания цинка, железа и марганца - эмиссионным спектральным методом, содержания подвижных форм цинка, железа и марганца - в ацетат-аммонийных вытяжках (pH=4,8) с соотношением почва-раствор 1:10, и содержания кислоторастворимых форм цинка в вытяжках HCl 1н 1:10 - атомно-абсорбционным методом, содержания калия и фосфора - в вытяжках 0.2М HCl 1:5 (по Кирсанову): K пламенно-фотометрическим методом и P фотоколориметрическим методом;

· солома и зерно озолялись при t=450^oC; зола растворялась в 10% HCl при нагревании; в растворе определяли Zn, Fe, Mn методом ААС и P фотоколориметрическим методом, N в зерне - методом Кьельдаля.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

почва растение металл удобрение

3.1 Агрохимическая характеристика почвы

Сумма поглощённых оснований в исходной почве составила 8.4 мг-экв./100 г. Степень насыщенности основаниями - 75%.

Показатели агрохимического состояния почвы опыта приведены в табл.5.

Таблица 5. Агрохимические свойства почвы

вариант	содержание гумуса, %	pHводн	гидролитическая кислотность, мг-экв./100 г	K2O мг/100г	P2O5 мг/100г
контроль	2,49	6,4	2,8	12,3	47
Zn 3 мг/кг	2,65	6,3	2,6	13,7	45
Zn 10 мг/кг	2,56	6,7	3,0	11,5	26
NPK	2,65	6,8	4,2	10,2	47
NP2K	2,58	6,2	4,4	12,0	65
NP3K	2,41	6,2	4,5	12,1	69
NPK+ Zn 3 мг/кг	2,57	7,2	4,2	10,4	56
NP2K+ Zn 3 мг/кг	2,69	6,3	4,4	10,5	60
NP3K+ Zn 3 мг/кг	2,49	6,1	4,5	9,4	73
NPK+ Zn 10 мг/кг	2,51	5,8	4,2	12,1	51
NP2K+ Zn 10 мг/кг	2,45	5,8	4,4	9,5	51
NP3K+ Zn 10 мг/кг	2,49	6,0	4,5	8,9	74

Содержание подвижных соединений калия в почве опыта изменялось от 9.5 до 13.7 мг/100 г. Согласно группировкам почв по их содержанию (Минеев (ред.), 1989) данная дерново-подзолистая почва повышенно обеспечена калием (повышенная обеспеченность: 10 - 15 мг/100г).

Количество подвижных форм фосфора в почве опыта варьирует от 26 до 74 мг/100 г и относит почву к группе очень высоко обеспеченных фосфором (очень высокая обеспеченность: >30 мг/100г). Внесение соединений цинка (особенно 10 мг/кг) в исходную почву привело к снижению концентрации подвижных соединений фосфора до минимальной (26 мг/100 г), что, вероятно, может быть связано с образованием труднорастворимых соединений фосфатов цинка. При применении возрастающих доз фосфорных удобрений наблюдается увеличение количества подвижных фосфатов, что может быть подтверждением гипотезы А. Ю. Кудеяровой (2005) об образовании подвижных цинк-фосфатных или цинк-органофосфатных комплексов.

Гидролитическая кислотность возросла в вариантах с внесением макроудобрений по сравнению с контрольным вариантом пропорционально увеличению доз фосфора, что связано с процессами гидролиза при взаимодействии удобрений с почвенным раствором.

3.2 Определение эффективности внесения макро- и микроудобрений

Урожай основной и побочной продукции ячменя по вариантам опыта распределился следующим образом (табл.6).

Таблица 6. Урожайные данные

вариант	масса зерна, г	масса соломы, г
контроль	2,3	2,3
NPK	8,9	9,8
NP2K	10,1	10,9
NP3K	9,4	11,6
Zn 3 мг/кг	2,5	2,7
Zn 10 мг/кг	1,5	2,2
NPK+ Zn 3 мг/кг	9,9	10,8
NP2K+ Zn 3 мг/кг	8,2	10,9
NP3K+ Zn 3 мг/кг	8,8	11,1
NPK+ Zn 10 мг/кг	5,0	8,3
NP2K+ Zn 10 мг/кг	7,8	10,1
NP3K+ Zn 10 мг/кг	8,7	10,2
НСР0,5	1,4	0,8

Внесение микроудобрения достоверно не повлияло на урожай по сравнению с контролем.

В вариантах с внесением полного минерального удобрения произошло достоверно значимое увеличение урожая при всех дозах фосфора (по закону Либиха лимитирующими факторами урожайности являются содержания N и K). Также подействовало внесение полного минерального удобрения в сочетании с рекомендованной дозой Zn 3 мг/кг. Данная доза цинка не обеспечила прибавку урожая в сравнении с внесением полного минерального удобрения. Следовательно, внесение цинковых удобрений в высоко обеспеченную фосфором дерново-подзолистую почву при выращивании ячменя неэффективно.

Повышение дозы Zn до 10 мг/кг повлияло на урожай негативно. Несоблюдение норм микроудобрений может привести к негативным экологическим последствиям - снижению урожая продукции. Повышенные концентрации вносимого фосфора снижают фитотоксическое действие избыточных концентраций микроэлемента.

3.3 Содержание элементов в почве опыта

Валовое содержание цинка в контрольном варианте, равное 98 мг/кг, является повышенным для дерново-подзолистых почв московского региона и приближается к ОДК (110 мг/кг). По данным Е. А. Карповой (2006) в среднесуглинистой почве полевого опыта на ОУПЭЦ «Чашниково» содержание варьируется от 44 до 76 мг/кг.

Валовые содержания железа в контроле - 2.9%. По данным Е. А. Карповой (2006), опытные поля окрестностей Чашникова в среднем содержат 2.6% железа. В работе Н. Ф. Гомоновой и В. Г. Минеева (2003) в среднесуглинистой дерново-подзолистой почве длительного полевого опыта в Чашникове общее количество железа находится в диапазоне 2.30 - 2.80%. Следовательно, количество металла в почве нашего опыта фактически не отличается от свойственного ему значения.

Содержание марганца в почве контрольного варианта - 392 мг/кг, что несколько ниже кларка (545 мг/кг), приводимого в работе А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиаса (1989). В работе Е. А. Карповой (2006) этот показатель для дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава находится в диапазоне 580 - 850 мг/кг. Таким образом, исследуемая почва характеризуется пониженным общим содержанием марганца.

3.4 Содержание подвижных форм металлов в почве опыта

Содержание наиболее мобильных соединений цинка в почве варьируется в пределах от 6.0 до 10.3 мг/кг (табл.7) и свидетельствует о принадлежности почвы к группе высоко обеспеченных цинком (>5 мг/кг) (Савин и др., 2004). Также концентрации цинка не превышают ПДК для почв равную 23 мг/кг.

В литературе приводятся неоднозначные данные о влиянии фосфатов на подвижность цинка, железа и марганца. По данным А. Н. Аристархова (2000), внесение фосфорных удобрений обуславливает снижение подвижных соединений этих металлов.

Однако в монографии А. Ю. Кудеяровой (1995) приводятся сведения, что под влиянием фосфатов происходила сильно выраженная трансформация природного металлогуматного комплекса. Она сопровождалась высвобождением в раствор значительных количеств железа, алюминия и цинка. В связи с этим способность пирофосфат-анионов образовывать растворённые комплексы с ионами металлов лежит в основе методов извлечения из почв железа и алюминия (Кудеярова, 1995).

Внесение полного минерального удобрения достоверно не повлияло на подвижность цинка в почве исследуемого опыта.

При внесении полного минерального удобрения в сочетании с микроудобрением наблюдается тенденция увеличения количества подвижного цинка. Снижение подвижности вследствие применения возрастающих доз фосфорных удобрений не произошло. Вероятно, это подтверждает гипотезу А. Ю. Кудеяровой (2005) об образовании подвижных цинк-фосфатных или цинк-органофосфатных комплексов в почвах с высоким содержанием фосфора.

Таблица 7. Подвижные металлы в почве

Вариант	Zn мг/кг	Fe мг/кг	Mn мг/кг
Контроль	7,2 ± 0,56	10,0 ± 2,13	96,9 ± 13,8
NPK	6,6 ± 2,28	11,3 ± 3,23	92,6 ± 9,1
NP2K	7,0 ± 3,03	14,3 ± 0,21	80,1 ± 1,7
NP3K	6,7 ± 2,10	9,0 ± 2,70	97,3 ± 11,0
Zn 3 мг/кг	6,0 ± 1,35	21,2 ± 0,33	82,7 ± 0,5
Zn 10 мг/кг	6,9 ± 2,60	18,1 ± 0,41	51,6 ± 1,2
NPK+ Zn 3 мг/кг	8,8 ± 2,78	10,5 ± 2,85	88,8 ± 8,2
NP2K+ Zn 3 мг/кг	10,3 ± 4,15	9,2 ± 2,13	101,2 ± 0,7
NP3K+ Zn 3 мг/кг	9,9 ± 1,67	6,2 ± 0,37	87,0 ± 8,4
NPK+ Zn 10 мг/кг	7,5 ± 0,61	15,3 ± 0,22	60,5 ± 4,5
NP2K+ Zn 10 мг/кг	9,0 ± 1,59	11,0 ± 1,19	77,6 ± 6,7
NP3K+ Zn 10 мг/кг	9,3 ± 2,97	8,0 ± 2,74	72,3 ± 3,0

При внесении только цинкового микроудобрения в рекомендуемой дозе Zn 3 мг/кг концентрация наиболее подвижных форм имеет тенденцию к снижению. Единственное объяснение сложившейся ситуации может заключаться в следующем: если мы обратимся к опытам по статической сорбции металлов почвой, то увидим, что в области низких значений концентраций происходит полное поглощение почвой элементов, что связано с безобменной специфической сорбцией.

Содержание железа в ААБ-вытяжке в контрольном варианте составило 10 мг/кг. В дерново-подзолистой почве длительного полевого опыта, описываемого в работе Н. Ф. Гомоновой и В. Г. Минеева (2003), количество подвижных соединений железа попало в диапазон 50 - 74 мг/кг. Относительно низкое значение этого показателя в исследуемом нами опыте может быть связано с кислотно-основными условиями среды: pH почвы контрольного варианта близок к 7.

Концентрация подвижных форм железа в обоих вариантах внесения чистого цинкового микроудобрения значимо возросла по сравнению с контролем: 21.2 мг/кг при 3 мг/кг Zn и 18.1 мг/кг при 10 мг/кг. И в этих же вариантах значение pH уменьшилось, что подтверждает прямую зависимость подвижности железа от кислотности почвы.

Внесение полного минерального удобрения, как в чистом виде, так и совместно с микроудобрением в рекомендованной дозе Zn 3 мг/кг, достоверно не повлияло на подвижность соединений железа. Но при повышении доз применения фосфора прослеживается тенденция к снижению подвижности железа. Количество металла, извлекаемого ААБ, уменьшается от 11.3 и 10.5 мг/кг при внесении 100 мг/кг д.в. фосфора до 9.0 и 6.2 мг/кг - при 300.

Варианты внесения минерального удобрения в сочетании с микроудобрением в повышенной дозе 10 мг/кг Zn указывают на ту же тенденцию, с той лишь разницей, что при меньшей дозе внесения фосфора (100 мг/кг на д.в.) концентрация подвижного железа выше - 15.3 мг/кг. Это ещё раз указывает на то, что вносимый сульфат цинка, будучи гидролитически кислой солью, позитивно влияет на обеспеченность почвы подвижным железом.

Концентрация подвижных форм марганца составила 96.9 мг/кг. По классификации Г.А.Соловьева (Минеев (ред.), 1989) такая почва относится к группе повышенной обеспеченности элементом.

Внесение возрастающих доз фосфатов в составе полного минерального удобрения не приводило к достоверным изменениям подвижности марганца.

3.5 Содержание кислоторастворимого цинка в почве опыта

В пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв Подмосковья содержится 20 мг/кг цинка, извлекаемого 1М раствором HCl (Карпова, 2006). Полученное значение для почвы контрольного варианта исследуемого опыта - 26 мг/кг. Почва относится к группе избыточно обеспеченных элементом (Справочник агрохимика, 2007).

Результаты внесения раствора сульфата цинка указывают на тенденцию повышения этого показателя. Причем увеличение содержания кислоторастворимых соединений металла в этом случае несколько больше, чем обусловлено его внесением, что может быть связано с возрастанием количества кислоторастворимого цинка в почве и за счет подкисления среды.

Применение полного минерального удобрения в сочетании с Zn-микроудобрением в дозе 3 мг/кг привело к некоторому снижению (тенденция) количества кислоторастворимых форм микроэлемента по сравнению с вариантами внесения только микроудобрения. Причем, от возрастания доз фосфатов эта тенденция не усиливалась.

Применение полного минерального удобрения в сочетании с Zn-микроудобрением в дозе 10 мг/кг привело к еще большему снижению количества кислоторастворимого цинка (тенденция).

Причем, как и в предыдущем случае, максимальное снижение содержания кислоторастворимого цинка отмечено в варианте NPK, а при возрастании доз фосфорных удобрений этот показатель несколько увеличивается. Т.е. высокие дозы фосфорных удобрений, применяемые на высокообеспеченных цинком почвах практически не снижают количество кислоторастворимых соединений цинка.

Таблица 8. Кислоторастворимый цинк в почве опыта

Вариант	Zn мг/кг
Контроль	26,0 ± 1,7
NPK	30,6 ± 8,3
NP2K	30,5 ± 2,7
NP3K	25,7 ± 1,4
Zn 3 мг/кг	35,3 ± 13,7
Zn 10 мг/кг	39,4 ± 18,5
NPK+ Zn 3 мг/кг	24,2 ± 1,8
NP2K+ Zn 3 мг/кг	32,8 ± 0,4
NP3K+ Zn 3 мг/кг	29,4 ± 1,6
NPK+ Zn 10 мг/кг	21,5 ± 0,3
NP2K+ Zn 10 мг/кг	25,3 ± 0,3
NP3K+ Zn 10 мг/кг	28,2 ± 5,4

3.6 Содержание микроэлементов, фосфора и азота в растениях опыта

Результаты анализа органов исследуемых растений представлены в табл.9 и 10. В контрольном варианте концентрация цинка в зерне составила 38.9 мг/кг и попадает в диапазон часто встречающихся для зерна ячменя, который, по данным Т. Н. Кулаковской (1990), составляет от 9.6 до 50 мг/кг.

Таблица 9. Микроэлементы, фосфор и азот в зерне

Вариант	Zn мг/кг	Fe мг/кг	Mn мг/кг	P2O5 %	N %
Контроль	38,9 ± 6,9	39,3 ± 7,7	5,5 ± 4,2	0,88	2,9
NPK	35,3 ± 13,6	50,5 ± 1,6	6,5 ± 3,8	0,75	2,9
NP2K	33,9 ± 11,1	42,8 ± 11,2	5,0 ± 0,3	0,77	2,9
NP3K	36,8 ± 12,0	62,2 ± 17,7	11,5 ± 2,6	0,68	2,9
Zn 3 мг/кг	33,3 ± 5,7	43,7 ± 2,0	6,6 ± 0,4	0,76	2,6
Zn 10 мг/кг	34,5 ± 9,0	46,1 ± 8,2	6,1 ± 2,8	0,75	2,2
NPK+ Zn 3 мг/кг	40,9 ± 18,2	51,6 ± 8,8	7,8 ± 2,7	0,61	2,9
NP2K+ Zn 3 мг/кг	46,4 ± 9,5	52,1 ± 9,1	9,5 ± 2,0	0,74	4,7
NP3K+ Zn 3 мг/кг	34,9 ± 3,0	65,3 ± 17,9	9,8 ± 0,8	0,67	3,4
NPK+ Zn 10 мг/кг	72,5 ± 13,8	73,1 ± 8,1	10,5 ± 0,4	0,92	4,6
NP2K+ Zn 10 мг/кг	56,4 ± 23,8	62,3 ± 4,5	9,2 ± 1,1	0,63	3,1
NP3K+ Zn 10 мг/кг	47,4 ± 11,7	64,4 ± 5,6	9,2 ± 4,7	0,87	3,1

В справочной таблице Практикума по агрохимии (Минеев (ред.), 1989) приводимый диапазон значительно уже - от 15 до 20 мг/кг. ПДК для цинка в зерне равна 50 мг/кг (Минеев (ред.), 1989).

На концентрацию цинка в зерне ячменя не повлияло ни применение возрастающих доз фосфатов в составе полного минерального удобрения, ни внесение микроудобрений в рекомендованной и повышенной дозах. Что может подтверждать гипотезу В. Б. Ильина (1977) о влиянии фактора наследственности, обеспечивающего стабильность химического состава семян растений.

В вариантах с внесением 10 мг/кг Zn совместно с NPK привело к тенденции возрастания концентрации цинка в зерне (72 мг/кг) и несоответствию продукции гигиеническим нормам (ПДК). При внесении возрастающих доз фосфорной составляющей полного минерального удобрения концентрация микроэлемента имеет тенденцию к снижению, и при дозе P₃ содержание его в зерне приближается к норме (47.4 мг/кг).

Содержание железа в зерне в контрольном варианте составило 39.3 мг/кг. В сравнении с приводимым В. Б. Ильиным (1977) значением концентрации Fe в зерне зерновых на дерново-подзолистой почве (54 мг/кг), содержание Fe в зерне исследуемого опыта оказывается пониженным, что согласуется с низким уровнем подвижных соединений железа в почве опыта. По данным А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиаса (1989), диапазон среднего содержания железа в зерне ячменя, возделываемого в разных странах севера Европы, ограничивается значениями 33 и 52 мг/кг.

На концентрацию железа в зерне ячменя применение возрастающих доз фосфатов в составе полного минерального удобрения и внесение микроудобрений в рекомендованной и повышенной дозах также не повлияли. Это тоже может быть связано с вышеупомянутой гипотезой о доминирующем наследственном факторе накопления химических элементов (Ильин, 1977).

В вариантах внесения полного минерального удобрения совместно с повышенной дозой цинка (10 мг/кг) содержание железа увеличилось (в среднем до 60 мг/кг). Но при возрастающих дозах внесения фосфатов данные показатели достоверно не отличаются. Следовательно, обуславливающим увеличение концентрации Fe фактором служит действие повышенной дозы внесения соли цинка на кислотность почвы.

Накопление марганца растениями контрольного варианта остановилось на отметках: 5.5 мг/кг в зерне. Данный показатель не достигает нижней границы диапазона наиболее часто встречающихся значений для зерна ячменя на территории Европы, приводимых в работе А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиаса (1989): 13 - 48 мг/кг. Т.е. низкий уровень накопления металла в зерне ячменя в исследуемом опыте проявляется при относительно повышенном содержании в почве подвижных соединений марганца. Это может быть связано с сортовой спецификой элементного состава зерна (сорт «Сонет»), а также с явлениями антагонизма цинка и марганца в растениях, особенно при избыточной обеспеченности растений цинком (в нашем случае). Об антагонизме цинка и марганца в растениях свидетельствуют данные А. Кабата-Пендиас и Х. Пендиаса (1989).

Применение минеральных удобрений и микроудобрений (как по отдельности, так и в сочетании) практически не оказало влияния на концентрацию марганца в зерне.

Количество азота в зерне вариантов опыта варьируется от 2.2 до 4.7%, что несколько больше среднего для зерна ячменя (2.04%, Кулаковская, 1990) Сочетание цинкового микроудобрения с полным минеральным способствовало увеличению этого показателя (на абсолютно сухую массу) (2.9 - 4.7%) по сравнению с остальными вариантами. Возможно, это связано с сортовыми особенностями культуры (ячмень, «Сонет») и с повышением образования белковых соединений вследствие увеличения содержания цинка в растении.

Содержания фосфора в зерне составили диапазон от 0.63 до 0.92% и были близки к свойственным ячменю значениям (0.93%, Кулаковская, 1990). Сравнительно низкое варьирование содержания фосфора в зерне является естественным и связано с генотипически закреплённым стабильным химическим составом генеративных органов растений. Применение фосфорных и цинковых удобрений на дерново-подзолистой почве, исходно богатой и фосфором, и цинком, не привело к изменению накопления фосфора в зерне ячменя.

При рассмотрении закономерностей накопления цинка в соломе ячменя в исследуемом опыте в первую очередь обращает на себя внимание этот показатель для контрольного варианта (59.9 мг/кг), который превышает ВМДУ для сельскохозяйственных растений равный 50 мг/кг (Минеев (ред.), 2001). Притом, что почва входит в класс безопасных по содержанию цинка (ПДК по подвижным соединениям - 23 мг/кг - не превышена). Это может свидетельствовать не в пользу существующих нормативов (ПДК) для почвы.

Внесение минеральных удобрений в исходную почву приводит к получению экологически безопасной кормовой продукции с концентрацией цинка от 32 до 44 мг/кг.

В вариантах внесения рекомендованной и повышенной доз Zn без применения NPK-удобрений была получена продукция не соответствующая ВМДУ по содержанию цинка в соломе, притом, что в почве ПДК по подвижной форме Zn не достигнута.

При внесении цинка в дозе 3 мг/кг в сочетании с полным минеральным удобрением в соломе ячменя наблюдалось накопление металла до 110.2 мг/кг, что почти в 2 раза выше ВМДУ. Внесение максимальной дозы фосфорных удобрений приводило к снижению содержания цинка почти до нормы.

Совместное внесение удобрений NPK + Zn 10 мг/кг привело к тому же результату. Применение возрастающих доз фосфатов улучшает качество продукции по этому показателю пропорционально увеличению этих доз. Но даже при максимальной дозе P ВМДУ по цинку оказывается превышен.

Таблица 10. Микроэлементы и фосфор в соломе

Вариант	Zn мг/кг	Fe мг/кг	Mn мг/кг	P2O5 %
Контроль	59,9 ± 18,2	90,7 ± 46,8	12,1 ± 3,4	0,71
NPK	43,9 ± 10,8	94,6 ± 0,4	9,2 ± 2,1	0,47
NP2K	33,7 ± 23,3	55,0 ± 12,5	7,2 ± 1,1	0,38
NP3K	32,4 ± 15,1	70,6 ± 35,9	11,3 ± 4,3	0,42
Zn 3 мг/кг	50,8 ± 1,2	70,3 ± 7,2	10,0 ± 2,3	1,36
Zn 10 мг/кг	54,2 ± 24,2	60,3 ± 8,7	7,7 ± 2,1	1,48
NPK+ Zn 3 мг/кг	76,5 ± 37,8	93,3 ± 27,4	9,8 ± 0,1	1,50
NP2K+ Zn 3 мг/кг	110,2 ± 19,6	69,9 ± 10,1	10,7 ± 1,9	1,95
NP3K+ Zn 3 мг/кг	50,9 ± 18,2	56,5 ± 4,2	14,2 ± 0,4	1,40
NPK+ Zn 10 мг/кг	109,0 ± 30,2	125,8 ± 5,2	16,2 ± 5,1	1,13
NP2K+ Zn 10 мг/кг	89,5 ± 30,2	105,7 ± 7,6	13,3 ± 0,9	1,78
NP3K+ Zn 10 мг/кг	71,1 ± 18,2	65,8 ± 9,7	15,0 ± 2,2	1,20

В соломе растений исследуемого опыта содержание железа образует диапазон 55 - 126 мг/кг. По классификации уровней содержания микроэлементов в сельскохозяйственных культурах, приводимой В. В. Церлинг (1990), полученные значения концентрации железа характеризуют его уровень как низкий (<120 мг/кг). Однако этот параметр входит в диапазон содержаний железа 15 - 150 мг/кг (Pestana, Faria, 2004), ниже которого происходят функциональные нарушения и появляются визуальные симптомы недостатка Fe.

При внесении возрастающих доз фосфатов в составе полного минерального удобрения, особенно при сочетании их с микроудобрениями цинка, выявляется тенденция пропорционального снижения накопления железа в соломе.

Концентрация марганца в соломе составляет диапазон 7.2 - 16.2 мг/кг. По данным R. J. Hannam и K. Ohki (1988) критически минимальная концентрация марганца в зрелых листьях растений варьирует от 10 до 20 мг/кг. Следовательно, как в зерне, так и в соломе наблюдается марганцевый дефицит. Таким образом, при повышенной обеспеченности почвы марганцем растения испытывают Mn-недостаточность, что может быть следствием проявления антагонизма марганца с цинком и фосфором. Диагностика обеспеченности почвы марганцем в этом случае не обеспечивает точный прогноз получения полноценной продукции и должна быть совмещена с анализом растений.

Внесение возрастающих доз фосфатов и цинковых микроудобрений на концентрацию марганца в соломе ячменя исследуемого опыта достоверно не повлияли, так как при высокой исходной обеспеченности почвы фосфором и цинком ситуация с накоплением растениями марганца - критическая.

В соломе растений опыта концентрация фосфора изменялась в диапазоне от 0.38 до 1.95% и превысила среднее значение, приводимое Т. Н. Кулаковской (1990), равное 0.28%. Повышенное содержание подвижных соединений фосфора в почве приводит к интенсивному накоплению его в соломе ячменя. Применение цинкового микроудобрения привело к увеличению концентрации фосфора в соломе, что требует дальнейшего изучения.

Выводы

1. При внесении возрастающих доз фосфорных удобрений в почве увеличилась гидролитическая кислотность на 1 - 1.5 мг-экв./100 г почвы.

2. Внесение цинковых микроудобрений в высоко обеспеченную фосфором и цинком дерново-подзолистую почву при выращивании ячменя неэффективно и не приводит к увеличению урожая.

3. Внесение повышенных доз фосфорных удобрений на почвах с относительно высоким фитотоксическим содержанием цинка позволяет восстановить продуктивность ячменя.

4. Снижение подвижности цинка в дерново-подзолистой почве, обогащённой подвижным фосфором, при применении возрастающих доз фосфорных удобрений не происходит, что подтверждает гипотезу Кудеяровой об образовании относительно подвижных цинк-фосфатных или цинк-органофосфатных комплексов.

5. Внесение цинка в дозе 10 мг/кг приводит к превышению ПДК металла в зерне и соломе ячменя. С увеличением доз вносимого фосфора содержание цинка в растениях снижается, достигая нормативного уровня при дозе фосфора 300 мг/кг.

Список литературы

1. А. Н. Аристархов, Эколого-агрохимическое обоснование оптимизации питания растений и комплексного применения макро- и микроудобрений в агроэкосистемах // диссертация в виде научного доклада … доктора биологических наук, МГУ, Москва, 2000, 88 с.

2. Н. Б. Бакиров, Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья // автореферат … доктора биологических наук, КГУ, Киров, 2009, 32 с.

3. Бюллетень метеостанции МГУ // МГУ, Москва, 2007

4. Б. А. Доспехов, «Методика вегетационного опыта» // «Агропромиздат», Москва, 1985, 352 с.

5. Ю. И. Ермохин, «Диагностика питания растений» // ОмГАУ, Омск, 1995, 208 с.

6. Ю. И. Ермохин, А. В. Синдирёва, Н. К. Трубина, «Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе «почва-растение-животное» // монография, ОмГАУ, Омск, 2002, 117 с.

7. В. Б. Ильин, М. Д. Степанова, А. А. Трейман, Ассоциации элементов-биофилов в вегетирующей массе и плодах злаковых и бобовых растений // «Этюды по биогеохимии и агрохимии элементов-биофилов», «Наука» (сибирское отделение), Новосибирск, 1977, с. 90 - 100

8. А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас, «Микроэлементы в почвах и растениях» // «Мир», Москва, 1989, 439 с.

9. Е. А. Карпова, Влияние длительного применения минеральных удобрений на состояние железа и тяжёлых металлов в дерново-подзолистых почвах // Почвоведение, 2006, №9, с. 1059-1067

10. Е. А. Карпова, Эколого-агрохимические аспекты длительного применения удобрений: состояние тяжёлых металлов в агроэкосистемах // автореферат … доктора биологических наук, Москва, 2006, 47 с.

11. Р. Р. Кинжаев, Влияние длительного применения удобрений на состояние биогенных и токсичных элементов в агроценозе на дерново-подзолистой почве // автореферат … кандидата биологических наук, Москва, 2004, 25 с.

12. А. Ю. Кудеярова, Влияние орто- и пирофосфатов на трансформацию железогумусовых сорбентов и их способность связывать калий и цинк // Агрохимия, 2005, №6, с. 66 - 75

13. А. Ю. Кудеярова, «Фосфатогенная трансформация почв» // «Наука», Москва, 1995, 288 с.

14. Т. Н. Кулаковская, «Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений» // «Агропромиздат», Москва, 1990, 220 с.

15. В. Г. Минеев, «Агрохимия» // МГУ, Москва, 2004, 720 с.

16. В. Г. Минеев (ред.), «Практикум по агрохимии» // МГУ, Москва, 1989, 512 с.

17. В. Г. Минеев (ред.), «Практикум по агрохимии» // МГУ, Москва, 2001, 688с.

18. М. С. Панин, Е.Н. Бирюкова, Закономерности аккумуляции меди и цинка в ризосфере растений // Агрохимия, 2005, № 1, с. 53 - 59

19. М. С. Панин, Е.Н. Бирюкова, Динамика содержания меди и цинка в почве прикорневой зоны ячменя и пшеницы в период вегетации // Агрохимия, 2005, №8, с. 39 - 44

20. Л. В. Переломов, Д. Л. Пинский, Иммобилизация водорастворимых солей цинка в почве // Агрохимия, 2005, №7, с. 66 - 72

21. Реестр «Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодий РФ» // ГНУ ВНИИА, Москва, 2006, 180 с.

22. А. Б. Рубин, Т. Е. Кренделева, Регуляция первичных процессов фотосинтеза // Успехи биологической химии, т. 43, 2003, с. 225 - 266

23. В. В. Савич, Л. Л. Шишов, Х. А. Амергужин, Ж. Норовсурен, Н. Л. Поветкина, «Агрономическая оценка и методы определения агрохимических и физико-химических свойств почв» // «АкПол», Астана, 2004, 620 с.

24. Е. А. Софронов, Тяжёлые металлы (цинк и кадмий) в почвах Северо-Востока Нечерноземья // автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук, ГУ ТатНИИ АиП РСХАН, Казань, 2003, 18 с.

25. И. И. Судницын, И. И. Сашина, Закономерности распределения меди, цинка, свинца и никеля в почвах московской области // Агрохимия, 2006, №2, с. 30 - 37

26. В. В. Церлинг, «Диагностика питания сельскохозяйственных культур: справочник» // «Агропромиздат», Москва, 1990, 235 с.

27. И. Г. Юлушев, «Система применения удобрений в севооборотах» // «Кирово-Чепецкий химический комбинат», Киров, 1999, 154 с.

28. Б. А. Ягодин (ред.), «Практикум по агрохимии» // «Агропромиздат», Москва, 1987, 304 с.

29. Н. И. Якушина, Е. Ю. Бахтенко, «Физиология растений» // «Владос», Москва, 2005, 464 с.

30. B. J. Alloway, “Zinc in soils and crop nutrition” // International Zinc Association (IZA) - Международная цинковая ассоциация, Брюссель, 2004, 116 с.

31. F. Aref, The effect of zink and boron interaction on the concentration and total uptake of iron and marganese in corn grain // Y. G. Zhu, N. Lepp, R. Naidu (eds), “Biogeochemistry of trace elements: environmental protection, remediation and human health”, Tsinghua University Press, Пекин, 2007, с. 600

32. J. Barber, J. W. Murray, Revealing the structure of the Mn-cluster of photosystem II by X-ray crystallography // Coordination Chemistry Reviews, vol. 252, 2007, с. 233 - 243

33. G. Bartosz, Superoxide dismutases and catalase // The handbook of environmental chemistry, Haidelberg: Springer-Verlag, vol. 2, Берлин, 2005, с. 109 - 149

34. J.-F. Briat, Iron dynamics in plants // ABR, vol. 46, 2007, с. 138-180

35. J.-F. Briat, Metal-ion-mediated oxidative stress and its control // Oxidative stress in plants (M. Montagu, D. Inze - eds.), Taylor and Francis Publishers, Лондон, Нью-Йорк, 2002, с. 171 - 189

36. J.-F. Briat, S. Lobreaux, Iron transport and storage in plants // Trends in Plant Sciences, vol. 2, 1997, с. 187 - 193

37. G. R.Buettner, A new paradigm: manganese superoxide dismutase influences the production of H₂O₂ in cell and thereby their biological state // Free Radical Biology and medicine, vol. 41, 2006, с.1338 - 1350

38. J. N. Burnell, Purification and properties of phosphoenolpyruvatecarboxylase from C₄-plants // AJPP, vol. 13, 1986, с. 577 - 587

39. P. M. Harrison, P. Arosio, The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation // BBA, vol. 1275, 1996, с. 161 - 203

40. R. Hell, U. W. Stephan, “Iron uptake, trafficking and homeostasis in plants” // Planta, vol. 216, 2003, с. 541 - 551

41. A. Kapazoglou, R. M. Mould, J. C. Gray, Assembly of the Rieske ironsulphur protein into the cytochrome of complex in thylakoid membranes of isolateted pea chloroplasts // European Biochemistry, vol. 267, с. 352 - 360

42. S. A. Kim, M. L. Guerinot, Mining iron: uptake and transport in plants // FEBS Letters, vol. 581, 2007, с. 2273 - 2280

43. L. V. Kochian, Mechanisms of micronutrient uptake and translocation in plants // Micronutrients in agriculture (S. Segoe - ed.), SSSA Book Series, #4, 1991, с. 291-304

44. H. Kosegarten, H. W. Koyro, Apoplastic accumulation of iron in the epidermis of maize roots grown in calcareous roots // PP, vol. 113, 2001, с. 515 - 522

45. M. Laszlo, Manganese requirement of sunflower, tobacco and triticale at early stage of growth // European Journal of Agronomy, vol. 28, 2008, с. 586 - 596

46. R. S. Lavado, C. A. Porcelli, R. Alvarez, Concentration and distribution of extractable elements in a soil as affected by tillage system and fertilization // “The Science of The Total Environment”, vol. 232, issue 3, Буэнос-Айрес, 1999, с. 185 - 191

47. J. F. Loneragan, M. J. Webb, Interactions between Zinc and Other Nutrients Affecting the Growth of Plants // Robson, A.D. (ed), Zinc in Soils and Plants, Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, 1993, с. 119 - 134

48. A. F. Lуpez-Millбn, F. Morales, A. Abadia, J. Abadia, Effects of iron deficiency on the composition of the leaf apoplastic fluid and xylem sap in sugar beet. Implications for iron and carbon transport // Plant Physiology, vol. 124, 2000, с. 873 - 884

49. H. Marschner, “Mineral plant nutrition” // Academic Press, Лондон, 1997, 889 с.

50. M. J. Mukhopadhyay, A. Sharma, Manganese in cell metabolism of higher plants // Botanic, rev. 57, 1991, с. 117 - 149

51. F. Passardi, C. Cosio, C. Penel, C, Dunand, “Peroxidases have more functions than a Swiss army-knife” // Plant Cell, vol. 25, 2005, с. 255 - 265

52. M. Pestana, E. A. Faria, A. de Varennes, Lime-induced iron chlorosis in fruit trees // Production practices and quality assessment of food crops, vol. 2, Plant mineral nutrition and pesticide management, Kluwer Academic Publishers, 2004, с. 171 - 215

53. J. C. Pushnik, G. W. Miller, J. H. Manwaring, The role of iron in higher plants chlorophyll biosynthesis, maintenance and chloroplast biogenesis // Journal of Plant Nutrition, vol. 7, 1984, с. 733 - 758

54. T. Shikanai, P. Muller Moulй, Y. Munekage, K. K. Niyogi, M. Pilon, PAA1, a P-type ATPase of Arabidopsis, functions in copper transport in chlooplasts // The Plant Cell, vol. 15, 2003, с. 1333 - 1346

55. B. N. Smith, Iron in higher plants: storage and metabolic role // Journal of Plant Nutrition, vol. 7, 1984, с. 759-766

56. F. V. Stevenson, M. S. Ardakani, Organic matter reactions involving micronutrients in soil // Mortvedt, J.J. (ed), “Micronutrients in Agriculture”, SSSA, Мэдисон, Вашингтон, США, 1972, с. 79 - 114

57. H. Toshiharu, P. Shurmann, D. B. Knaff, The interaction of ferredoxin with ferredoxin-dependent enzymes // Photosystem I: the light-driven plastocyanin: ferredoxin oxidoreductase (J. H. Golbeck ed.), 2006, с. 477 - 498

Размещено на Allbest.ru