Особенности поступления элементов питания в зерно ярового ячменя при загрязнении чернозема обыкновенного цинком и свинцом

УДК 631.413

ОСОБЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ

В ЗЕРНО ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ЦИНКОМ И СВИНЦОМ

© 2007 г. Т.М. Минкина

The content of the nitrogen, phosphorus and potassium at the grain of spring barley grown on chernozem polluted by Zn and Pb was studied. The reduction of the nitrogen content in grains with soil pollution by Pb was determined. Meliorants addition increased the nitrogen content in grains in soil polluted by Pb.

Возрастающее техногенное загрязнение природных экосистем требует объективной оценки уровня загрязнения почв токсикантами, в частности, тяжелыми металлами (ТМ). Известно, что загрязнение почв ТМ оказывает негативное влияние на возделываемые культуры, снижая количество и качество получаемой продукции, последнее выступает основным критерием ее использования. Одним из показателей качества сельскохозяйственной продукции является содержание в ней элементов питания - азота, фосфора и калия. Сбалансированность химического состава растений - основное условие их нормального роста и развития. Высокие концентрации 2и и РЬ приводят к дисбалансу компонентов питания в растениях. Прямое влияние избытка металлов сопровождается его косвенным воздействием - переводом питательных веществ в недоступное для растений состояние [1]. В литературе по данному вопросу встречаются различные мнения. С.П. Сингх и Н.Г. Ракипов [2] также установили, что содержание азота и фосфора в зерне яровой пшеницы заметно снижалось по мере повышения уровня 2и (50-150 мг/кг) в почве. В то же время внесение 2и в почву не оказывало четко выраженного действия на содержание калия, как в зерне, так и соломе. Другие авторы [3] отмечает влияние только высоких доз загрязнения 2и на содержание азота и фосфора в зерне яровой пшеницы. И.М. Гутиева [4] указывает, что при загрязнении дерново-подзолистой

почвы ТМ поступление в ячмень основных элементов питания (К, Р, К) снижалось.

Для ведения сельскохозяйственного производства на загрязненных почвах применяют различные методы детоксикации. Одним из самых распространенных и эффективных является использование различных сорбентов, в частности, органического вещества, цеолитов и мела.

В модельно-полевых опытах определено содержание основных макроэлементов (азота, фосфора и калия) в зерне ячменя, выращенного на загрязненной цинком и свинцом почве. Также исследовано влияние различных мелиорантов на качественный состав ячменя.

Объект и методы исследований

Почва - чернозем обыкновенный мощный слабогу-мусированный тяжелосуглинистый (ГСУ «Ростовский»), имеющий следующие свойства: Сорг - 2,2; СаС03 - 0,2 %, рН2О - 7,5, содержание частиц: < 0,01 мм - 58,0, < 0,001 мм - 32,5 %; обменных катионов (мМ экв /100 г): Са2+ - 30,0; ]^2+ - 4,5.

Обеспеченность подвижным фосфором по соответствующей группировке почв [5] оценивается как высокая, обменным калием - повышенная.

Для проведения исследований были выбраны наиболее часто встречающиеся на территории Ростов-

ской области поллютанты, содержание которых превышает ПДК - РЬ и Zn. Металлы вносились с осени в сухом виде в пахотный горизонт (0-20 см) в форме легкорастворимых ацетатных солей в количестве 600 мг/м2 Zn и 200 мг/м2 РЬ, что соответствует 3 ПДК данных элементов по валовой форме. Для устранения эффекта загрязнения почв применялся мел, глауконит и полуперепревший навоз крупного рогатого скота. Мелиоранты вносились через 3 мес. после загрязнения почвы.

Схема опыта: 1. Контроль; 2. Me -Фон; 3. Фон + 2,5 кг/м2 СаСО3; 4. Фон+ + 2,5 кг/м2 СаСО3 + 5 кг/м2 навоза; 5. Фон + 5 кг/м2 СаСО3; 6. Фон + 5 кг/м2 СаСО3 +5 кг/м2 навоза; 7. Фон + 2 кг/м2 глауконита; 8. Фон + +2 кг/м2 глауконита + 5 кг/м2 навоза; 9. Фон + +5 кг/м2 навоза. В качестве металла в одной серии опытов вносился цинк, в другой - свинец. Повторность опыта -трехкратная.

Исследуемая культура - яровой ячмень (Hordeum sativum distichum), сорт - Одесский 100. Агротехника возделывания культуры - зональная. Закладка опытов, проведение наблюдений и учетов, отбор растительных проб проводились в соответствии с методиками полевого опыта [6] на базе ГСУ «Ростовский». Образцы растений отбирались в фазу полной спелости.

В зерне ячменя определено содержание азота фотоколориметрическим методом с использованием реакции индофенольной зелени; фосфора - ванадо-молибдатным методом с последующим фотоколориметриро-ванием; калия - пламенно-фотометрическим методом [5]. Тяжелые металлы в растениях определены методом мокрого озоления в смеси кислот HNO3+HCl [5] с последующим определением методом ААС.

Результаты исследований

Определено, что содержание Zn в зерне ячменя на контроле составляет 21,6 - 24,8 мг/кг. Количество РЬ в зерне было намного ниже, чем в других органах растений, - от 0,3 до 0,4 мг/кг [7]. Загрязнение чернозема обыкновенного ТМ привело к накоплению их в растениях. Содержание в зерне Zn в 1,3 раза и РЬ в 5 - превышает пДк (ПДК для Zn - 50, для РЬ - 0,5 мг/кг) [8].

Среднее содержание азота в зерне ячменя по литературным данным составляет 2,1 % [5]. В условиях опыта на контроле в течение трех лет количество азота в зерне колебалось от 1,66 до 1,82 % в зависимости от погодных условий. Наибольшее содержание мак-

роэлемента отмечено в благоприятном 2001 г., а минимальное - в засушливом 2002 г. При загрязнении растений исследуемыми ТМ в среднем за 3 года наблюдалось снижение содержания азота в зерне (рисунок): с внесением 2п - на 3,4 %, РЬ - математически достоверно - на 10,9 %. В 2001 г. наблюдалось наименьшее влияние ТМ на исследуемый показатель, вероятно, благоприятные погодные условия снизили токсический эффект ТМ.

РЬ

о : ¿¡5

1 2

3 4 5

Вариант опыта

Действие вПоспедейстеие |

в Действие

7 8 9

н Последействие

Влияние Zn и РЬ на содержание основных макроэлементов в зерне ячменя

Положительное влияние рассматриваемых мелиорантов проявилось на почвах, загрязненных РЬ (рисунок). Действие мелиорантов привело к возрастанию концентрации азота в зерне ячменя. На вариантах с 2п, напротив, существовала тенденция к снижению уровня азота по сравнению с загрязнением.

В последействии наблюдается варьирование исследуемого показателя в пределах ошибки опыта (рисунок).

На контроле количество фосфора в зерне находилось в пределах 0,4, калия - 0,66 %, что отвечало установленному среднему содержанию данных элементов в зерне ячменя [5]. При загрязнении чернозема обыкновенного как 2и, так и РЬ за все 3 года исследований существенных изменений в содержании фосфора и калия в зерне ячменя не выявлено. Действие мелиорантов также мало отразилось на содержании в зерне данных элементов. Наблюдались колебания в пределах ошибки опыта.

Таким образом, при загрязнении чернозема обыкновенного 2и и РЬ не выявлено значительного влияния на химический состав зерна ячменя. Вместе с тем установлено достоверное снижение содержания азота в зерне ячменя при загрязнении почвы РЬ.

Ростовскйи государственный университет

Литература

1. Черных Н.А., Черных И.Н. // Агрохимия. 1995. № 5. С. 97 - 101.

2. Сикх С.П., Ракипов Н.Г. // Известия ТСХА. 1987. Вып. 1. С. 84 - 87.

3. Жандарова С.В. Влияние уровней загрязнения почв тяжелыми металлами на питательный режим и вынос основных элементов биофилов сельскохозяйственными культурами: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Барнаул, 2000.

4. Гутиева И.М. // Химия в сельском хозяйстве. 1982. Т. 20. № 3. С. 26-28.

5. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М., 1989.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., 1968.

7. Минкина Т.М. // Вестн. Южного научного центра РАН. 2006. Т. 2. № 4. С. 60 - 66.

8. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. М., 1990.

11 декабря 2006 г.