Действие кадмия, никеля, цинка на урожайность корнеплодов столовой свеклы и моркови

среды, количественного соотношения и качественного состава элементов иитания на их поступление в растение, изучения взаимосвязей между химическим составом растений по периодам роста, а также уровня и качества урожая была разработана система почвенно-растительной оперативной диагностики («ПРОД — ОмГАУ») плодородия почв, минерального питания, величины и биологической полноценности растениеводческой продукции. Система «ПРОД — ОмГАУ» позволяет по ходу процесса роста и развития растений прогнозировать условия питания, проводить коррекции в питании, управлять формированием урожая, создавая сбалансированный элементный состав полученного урожая на основе формул листового анализа. Создавая сбалансированное питание растений, например, на черноземах (формула 1):

Р205 мг/100 г = 10" 1Ч-Ы03мг/100г =

= КгО мг/100 г

или в растениях (формула 2):

N = а, Р =а2К = а3Са = а4Мд = а5Ыа = ай =

= а7С1

в химическом составе урожая преобладают жизненно важные (биогенные) элементы над небиогенными или токсичными. Показатель отношения токсичного элемента к биогенному в этих условиях выражен низкими величинами. Выявленные антагонистические и синергетические отношения между основными элементами питания и микроэлементами (тяжелыми металлами) позволяет управлять процессом накопления или снижения содержания ряда тяжелых металлов в растениях. Выявленная закономерность при оптимизации питания и разработанная система «ПРОД» имеет большое значение в практике использования средств химизации и особенно в правильном подборе доз минеральных удобрений.

Установленный антагонизм между Си: Р; Се : 7л; Сг : Ве; Си : А1; N : гп, Мп, Си; Р : 7.п, Мп; Р : Бе и синергизм между Р Бг, РЬ; V: Си; Бе : V; Бг: V; Мп : Бг; Мп : Ре; Бг : Бе и др., при поступлении их в растение, полученные закономерности и математические количественные характеристики позволяют нормировать содержание токсичных элементов и других ксенобиотиков в растениях по формуле нормирования ТМ:

ЭТ=Э„+ Д-в

При внесении в почву высоких и даже средних несбалансированных доз минеральных удобрений, без учета установленного нами оптимального баланса элементов в почве коэффициент действия токсичного элемента или ксенобиотиков по отношению к биогенному элементу (Кт) увеличивается. В данном случае химический состав листьев растений является самым точным индикаторам экологического состояния почв воды и воздуха.

Многолетние исследования в области оптимизации минерального питания и качества урожая и разработка интеграционной системы оперативной диагностики показывают, что стандартный, нормированный элементный состав растений — это один из основных критериев оценки равновесия элементов в природе, сбалансированного уравновешенного минерального питания, качества урожая, один из главных звеньев в цепи долголетия жизни человека, его здоровья и благополучия.

ЕРМОХИН Юрий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой агрохимии, акаде-мик Российской академии АО, заслуженный деятель науки РФ.

УДК [546.4+546.741:633.4+633.13 Л Н ДНДРИЕНКО

Н.К. ТРУБИНА

Омский государственный аграрный университет

ДЕЙСТВИЕ КАДМИЯ, НИКЕЛЯ, ЦИНКА НА УРОЖАЙНОСТЬ КОРНЕПЛОДОВ СТОЛОВОЙ СВЕКЛЫ И МОРКОВИ

В условиях опытного поля ОмГАУ полумены данные о влиянии ацетатных солей С<1, Иь Тп, вносимых до посева в лугово-черноземную почву, на урожайность столовой свеклы и моркови. На урожайность моркови установлено отрицательное действие высоких доз никеля, положительное влияние цинка, и не установлено однозначного влияния кадмия, на урожайность корнеплодов свеклы выявлено положительное действие кадмия и никеля и неоднозначное действие цинка.

Охрана окружающей среды от загрязнения стала насущной задачей общества, прежде всего в странах с высокоразвитой индустрией. Среди многочисленных загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы /4/. Они относятся к числу наиболее опас-

ных. Загрязнение ТМ атмосферы, почвы, воды в культурных ландшафтах вызывает тревогу, так как они снижают продуктивность растений, нарушают естественно сложившийся фитоценоз, приводят к нарушению нормального процесса жизнедеятельности

организма. Они ухудшают гигиеническое качество среды. Поэтому перед всеми стоит задача противодействовать негативному развитию процесса загрязнения окружающей среды ТМ /2/.

Вегетационно-полевые опыты по выявлению влияния ТМ на урожайность и качество корнеплодов столовой свеклы и моркови проводили на лугово-черно-земной почве, которая характеризуется следующими показателями содержанием гумуса 6,5%; рН водной вытяжки 6,5-7,0; сумма поглощенных оснований — 31-38 мг-экв/100г почвы /3/. Содержание подвижных элементов питания (N-N03, Р205, К20) в почве до закладки микрополивого опыта в слое 0-30 см по годам исследования колеблется от низкого до очень высокого.

Тяжелые металлы в виде сухих ацетатных солей и удобрения в виде двойного гранулированного суперфосфата и аммиачной селитры вносили вручную, предварительно смешав с почвой. В опыте высевали морковь сорт "Шантанэ" и свеклу сорт "Бордо-237",

Уборку корнеплодов проводили методом прямого поделяночного взвешивания при этом учитывали: общую биомассу, массу корнеплодов, массу ботвы, массу товарных и нетоварных корнеплодов.

Влияние микроэлементов на процессы роста и развития корнеплодов в течение вегетации находят отражение в изменении урожайности. Известно, что при определенной концентрации кадмия, никеля, цинка в почве происходит угнетение растений, считается, что, снижение урожайности на 5-10% при применении тяжелых металлов говорит об их токсичности. Однако в ряде случаев тяжелые металлы не оказывают отрицательного действия на растения, а даже стимулируют их рост /1 / .

Особого разговора заслуживает кадмий. Это относительно малоизученный металл. Вместе с тем кадмий — более подвижный, чем остальные тяжелые металлы, элемент. Многими исследователями отмечена его способность сравнительно легко поступать в надземную часть растений и проникать в органы запасания ассимилянтов /5/.

Из полевых опытов, поставленных на опытном поле в ОмГАУ 1997-1999 гг., установлено положительное действие никеля и цинка на урожайность корнеплодов. Это можно объяснить несколькими

причинами. Одна из них — стимулирующее влияние никеля на процесс нитрификации и минерализации органических соединений азота в почве. Другая причина положительного действия этих металлов на урожайность заключается в том, что данные элементы при определенном диапазоне концентраций могут выступать активатором окислительно-восстановительных процессов в растительных клетках, тем самым, улучшая обмен веществ /4/.

Как же повели себя кадмий, никель и цинк в полевых опытах 2002-2003гг.? Чтобы проследить их влияние, проанализируем урожайные данные, представленные в таблице 1 и 2.

Исследования показали, что действие тяжелых металлов на урожайность корнеплодов зависело от метеорологических условий года, вносимого элемента и его дозы.

Влияние тяжелых металлов на урожайность корнеплодов столовой моркови представлено в таблице 1.

Наиболее положительное влияние из изучаемых нами элементов на формирование корнеплодов моркови оказал цинк, внесенный по фону Р00. Наивысшие прибавки наблюдаются в 2002 году, в среднем по вариантам они составили 33%. Направленное действие различных доз цинка зависит от метеорологических условий года. Так в 2001 году нами отмечено, что с увеличением вносимых доз цинка урожайность корнеплодов возрастает, т. е отмечена прямопропорци-ональная связь между дозой внесения и урожайностью. В 2002 и 2003 годах исследований наблюдается противоположная картина.

Никель/напротив, наиболее отрицательно влиял на урожайность столовой моркови. На протяжении исследования отмечалось отрицательное действие различных доз никеля на урожайность корнеплодов, которая в среднем за три года составила 27,4%. Наиболее Негативное влияние отмечено в 2001 году, в среднем по вариантам оно составило 83,7% по сравнению с фоновым вариантом. Исключение выявлено в 2002 году при внесении никеля в дозах 30 и 60 кг/га, где отмечено увеличение урожайности корнеплодов в сравнении с фоном на 65,3 и 12,3 % соответственно.

Действие кадмия на протяжении трех лет исследования в первую очередь зависело от условий года

Таблица 1

Влияние кадмия, никеля и цинка на урожайность моркови

Вариант Урожайность г/сосуд

2001 г. 2002 г. 2003 г.

контроль 910 905 3617

Ря)(фОН) 2860 1370 4012

Фон + 1,5 2750 1565 4213

Фон + Сс) 2,9 3210 1640 3940

Фон + С(1 5,а ЗОЮ 1680 4022

Фон + Сс! ,, 6 2710 1388 4088

Фон + N1 эо 630 1855 3742

Фон + № со 560 1538 3113

Фон + № и 210 1253 2278

Фон + гп ,5 2990 1883 4310

Фон + 1п эо 2800 1808 3370

Фон + 2п <5 3330 1775 3118

НСРц.5 40 43 40

Таблица 2

Влияние кадмия, никеля и цинка на урожайность свеклы

Урожайность г/сосуд

Вариант 2001 г. 2002 г. 2003 Г.

контроль 960 1245 2340

фон 660 1345 2008

ФОН + СС1 2.9 690 1298 2462

ФОН + СС| 5 8 820 1880 2083

Фон + Сс) „] 750 1150 1908

Фон + Сс1,7 830 1248 1824

ФОН + № 5.4 810 1393 2636

ФОН + N1 12 8 540 1495 2685

Фон + N1 23 460 1613 2895

Фон + N1 02 950 1138 2313

Фон + гп 41.4 590 1615 2810

Фон + гп 47 в 670 1170 2760

Фон + гп в2.в 1070 1178 2635

Фон + гп 1« 1140 1100 2030

НСРо,5 40 40 27

и дозы внесения элемента. В целом отмечено, что с увеличением его дозы с 1,5 до 5,8 кг/га урожайность корнеплодов моркови возрастает на 6,5 % в среднем к уровню фона. При дальнейшем повышении дозы до 11,6 кг/га наблюдается резкое снижение урожайности. Более существенная прибавка урожая получена в 2002 году, которая в среднем по изучаемым нами дозам составила 14,5% к уровню фонового варианта.

В 2001 году наиболее положительное влияние из изучаемых нами элементов на урожайность корнеплодов свеклы оказал цинк, средняя прибавка по вариантам составила 31,4%. При этом наибольший урожай получен от внесения цинка в дозе 166,0 кг/га прибавка составила 72,7%.

Среди вариантов с никелем наибольшая прибавка урожайности корнеплодов свеклы, равная 43,9%, была получена при дозе 82,0 кг/га.

На вариантах с кадмием наблюдалось увеличение урожайности корнеплодов свеклы, и в среднем этот показатель составил 17,0%.

В 2002 году дозы внесенного кадмия оказали следующее влияние на формирование корнеплодов столовой свеклы: наибольший урожай 1880 г/сосуд был получен при его внесении 5,8 кг/га. Дозы 2,9; 11,6 и 17 кг/га снизили урожай на 3,5; 14,5и7,2% соответственно по сравнению с фоном.

Среди вариантов с никелем токсично повела себя доза 82 кг/га, на этом варианте "прибавка" была отрицательна по сравнению с фоном и составила 15,4%. При внесении возрастающих доз никеля с 5,4 до 23,0 кг/га отмечено увеличение урожайности, при этом наблюдается прямопропорциональная связь между дозами внесенного элемента и прибавками урожая корнеплодов свеклы. На вариантах с никелем напротив отмечена обратная связь между дозами его внесения и урожаем.

В 2003 году при внесении кадмия и цинка также отмечена обратнопропорциональная связь между увеличивающимися дозами металлов и урожаем корнеплодов. Никель в этот год выступал в роли микроэлемента, увеличивая урожайность корнеплодов свеклы в среднем по вариантам на31,1% в сравнении с фоном.

Научная новизна темы заключается в том, что впервые на лугово-черноземной почве Омской области выявлено действие различных доз кадмия, никеля, цинка на урожайность и качество столовой свеклы, что позволит установить ПДК как для почвы, так и для растений.

Актуальность темы не вызывает сомнений, поскольку в практике санитарной гигиены большое значение придается нормированию содержания токсичных веществ, поиску так называемой предельно допустимой концентрации (ПДК), превышение которой ведет к отрицательным последствиям.

Результаты исследований могут применяться в сельскохозяйственном производстве при выращивании ярового рапса, в учебном процессе, при проведении научных исследований и природоохранных мероприятиях.

Библиографический список

1. Агроклиматический справочник по Омской области. — Л.: Гид-рометеоиздат, 1959.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях, -Л.: Агропромиэдат, 1987.

3. ВнохинВ.С. Механизм оценки содержания тяжелых металлов в почвах Кемеровской области // Агрохимический вестник. - 2000.-№2.

4. Ермохин Ю.И. Агроэкологическая оценка действия кадмия, никеля, цинка в системе почва-растение-животное / Ю.И. Ермохин, А.В. Синдирева.Н.К. Трубина. - Омск: ОмГАУ, 2002. - 105 с.

5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение. - Новосибирск: Наука, 1991.

6. Орлова Э.Д. Микроэлементы в почвах Омской области и применение микроудобрений, Учеб. пособие / Э.Д.Орлова. -Омск, ОмСХИ, 1989. - 60 с.

АНДРИЕНКО Лидия Николаевна, аспирант кафедры агрохимии.

ТРУБИНА Надежда Константиновна, доцент кафедры агрохимии.