Изменения в минеральном составе зерна и семян в условиях длительного стационарного опыта

ИЗМЕНЕНИЯ В МИНЕРАЛЬНОМ СОСТАВЕ ЗЕРНА И СЕМЯН В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО СТАЦИОНАРНОГО ОПЫТА

В.Ф. Мальцев, С.А. Юдина, С.П. Камков

Основным «строительным материалом» органической жизни служат четыре химических элемента: углерод, кислород, водород и азот. В соответствии с наукой о питании к основным элементам (макроэлементам) относят также калий, кальций, магний, натрий, фосфор, серу, суточная норма потребления которых превышает 100 мг. В список самых токсичных минеральных веществ входят алюминий, кадмий, мышьяк, ртуть, свинец. Все это свидетельствует о важности изучения минерального состава растительной продукции и закономерностей его изменения в результате практической деятельности человека.

В исследованиях, выполненных на опытном поле Брянской ГСХА, было изучено влияние технологических систем возделывания пяти сельскохозяйственных культур: ячменя, овса, кормовых бобов, гречихи и однолетних трав. В рамках плодосменного севооборота сравнивали две контрастные технологические системы: интенсивная - с высоким уровнем применения средств химизации и биологическая - без использования средств химизации. Масс-спектральный и атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой анализы зерна по минеральному составу выполнены в аналитическом сертификационном центре Всероссийского НИИ минеральных ресурсов имени Н.М. Федоровского после 20летнего воздействия этих систем на качество получаемой продукции: зерна, семян, растительной массы и т.д.

1. Влияние технологий возделывания на содержание в зерне ячменя макроэлементов в условиях длительного стационарного опы- та, 1985-2005 гг., мг/кг_______________

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Фосфор 950 1100

Калий 5800 6600

Кальций 960 1200

Магний 270 330

Натрий 63 39

Сера 330 500

Влияние технологических систем на минеральный состав зерна ячменя проявилось достаточно сильно. Прежде всего, в изменении содержания микроэлементов. В таблице 1 представлено содержание основных элементов в зерне на интенсивной и биологической технологиях, на рисунке 1 - отклонения абсолютных значений в относительных величинах биологической системы к интенсивной. Результаты анализов говорят о том, что почти по всем элементам минеральный состав зерна более благоприятный на биологической технологии. Если критерием для сравнения взять 10% (принято по анализам этой категории), то по фосфору, кальцию, калию, магнию и сере он заметно перекрывается, лишь по натрию

Рис. 1. Отклонения в содержании макроэлементов в зерне ячменя, выращиваемого по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

2. Влияние технологий возделывания на содержание в зерне ячменя микроэлементов в условиях длительного стационарного опыта 1985-2005 гг., мг/кг

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Молибден 0,27 0,16

Медь 1,2 1,5

Бор 1,4 1,6

Хром <0,5 <0,5

Кобальт 0,13 0,06

Германий 0,013 0,011

Кремний 620 710

Железо 66 120

Литий 0,10 0,18

Марганец 12 23

Ванадий 0,2 0,45

Цинк 5,1 7,2

Селен <0,3 <0,3

Никель <0,5 <0,5

3. Влияние технологий возделывания на содержание в зерне ячменя антинутритивных веществ в условиях длительного стацио-

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Алюминий 91 290

Кадмий 0,11 0,028

Мышьяк 0,084 <0,02

Ртуть <0,003 <0,003

Свинец 0,92 0,098

Стронций 8,4 13,0

Цезий 0,033 0,0076

отмечается обратная зависимость.

По содержанию микроэлементов (суточная норма потребления их менее 100 мг) также отмечается подобная тенденция по изменениям значений концентраций. Количество меди, бора, кремния, железа, лития, марганца, ванадия, цинка достоверно возрастает, хрома, селена и никеля - не изменяется, а молибдена, кобальта и германия - падает (табл. 2, рис. 2).

Антинутритивные (токсичные) вещества по содержанию тоже претерпевают заметные изменения. В зерне ячменя на интенсивной технологии больше накапливается кадмия, ртути и цезия, а на биологической - алюминия и стронция. По цезию и стронцию, как и по другим веществам приводится валовое содержание.

Количественное содержание макроэлементов возрастает на биологической системе возделывания кормовых бобов по отношению к интенсивной. В семенах этой культуры заметно выше содержание фосфора (27,2%), калия (20,4%), кальция (50%), магния (52%) и серы (32,6%). Снижение отмечено снова лишь по натрию -65,1% (табл. 4, рис. 4). Характер изменения содержания микроэлементов в семенах кормовых бобов был несколько отличным от ячменя.

Рис. 2. Отклонения в содержании микроэлементов в зерне ячменя, выращиваемого по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

Рис. 3. Отклонения в содержании антинутритивных веществ в зерне ячменя, выращивае-

мого по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

Рис. 4. Отклонения в содержании макроэлементов в семенах кормовых бобов, выращивае-

мых по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

Рис. 5. Отклонения в содержании микроэлементов в семенах кормовых бобов, выращиваемых по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

Рис. 6. Отклонения в содержании антинутритивных веществ в семенах кормовых бобов, выращиваемых по биологической технологии по сравнению с интенсивной, %

4. Влияние технологий возделывания на содержание в семенах кормовых бобов макроэлементов в условиях длительного стацио- нарного опыта 1985-2005 гг., мг/кг

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Фосфор 1100 1400

Калий 8700 11000

Кальций 3200 4800

Магний 500 760

Натрий 140 49

Сера 430 570

5. Влияние технологий возделывания на содержание в семенах кормовых бобов микроэлементов в условиях длительного стационарного опыта (1985-2005 гг.), мг/кг

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Молибден 0,12 0,099

Медь 2,8 4,0

Бор 7,8 7,7

Хром <0,5 <0,5

Кобальт 0,11 0,21

Германий 0,019 <0,006

Кремний 190 250

Железо 65 80

Литий 0,075 0,075

Марганец 23,0 12,0

Ванадий 0,15 0,20

Цинк 5,1 7,2

Селен <0,3 <0,3

Никель <0,5 <0,5

В частности, под влиянием биологической системы повышалось количество молибдена, меди, кобальта, железа, лития, ванадия и цинка, снижалось содержание германия и марганца. Не изменялось количество хрома, селена и никеля (табл. 5, рис. 5).

6. Влияние технологий возделывания на содержание в семенах кормовых бобов анти-нутритивных веществ в условиях длительного стационарного опыта 1985-2005 гг., мг/кг

Элемент Технология

интенсивная биологическая

Алюминий 100 140

Кадмий 0,014 0,010

Мышьяк 0,046 <0,02

Ртуть <0,003 <0,003

Свинец 0,17 0,20

Стронций 26 38

Цезий 0,018 0,012

Концентрация антинутритивных веществ в семенах претерпевала следующие изменения: на биологической системе несколько повышалось их содержание, что не благоприятно, хотя значения этих веществ не превышали ПДК. Содержание кадмия не изменялось.

Следовательно, причины обеднения зерна и семян минеральными веществами - опережающие темпы накопления сухого вещества у изучаемых культур (эффект «ростового разбавления») на интенсивных технологиях и большее обеднение почвы питательными минеральными веществами вследствие отчуждения продукции из хозяйств.

Таким образом, с минеральными удобрениями в почву поступают лишь фосфор, калий, кальций и магний. Сельскохозяйственные культуры ежегодно, особенно при высоких урожаях, выносят из почвы десятки других элементов, исключительно важных для кормления животных и питания людей. Снижение их содержания в почве неизбежно ведет к уменьшению их количеств в получаемой продукции. Поэтому необходимо увеличивать использование органических удобрений во всех возможных формах, в том числе зеленого удобрения и соломы непосредственно на удобрение и более широкое применение микроэлементов.