Влияние мелиорантов на содержание подвижных форм меди в почве и ее поступление в растения малины

УДК 632.15 2007
Авторы: Леонтьева Л.И.
Ключевые слова: медь, цеолит, известь, малина.

Введение

Медь занимает особое место в жизни растений. Она играет значительную роль в некоторых физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и клеточных стенок. Однако в избыточных дозах медь – сильнейший токсикант. Прогрессирующее загрязнение биосферы данным металлом заметно повысило в последние годы интерес к механизмам его токсического действия. Под действием избытка меди изменяется морфология растительного организма. Изменения на клеточном уровне проявляются в нарушении конститутивной структуры мембранных образований (метохондрий, хлоропластов и др.).

Предсказать, при каких концентрациях меди в почве возникнут токсические эффекты в растениях, чрезвычайно сложно. Уже задолго до того, как симптомы отравления и снижения урожайности станут очевидны, продукты питания, получаемые из сельскохозяйственных культур с повышенным уровнем содержания Cu, будут представлять значительную опасность для здоровья людей [2].

Поэтому необходим мониторинг содержания меди в почве и растениях и поиски путей нейтрализации влияния избыточных ее концентраций. Известно, что токсичность тяжелых металлов (ТМ) в почве зависит не столько от их концентрации, сколько от подвижности. Существенное влияние на подвижность металлов оказывает рН почвы. В кислом интервале рН подвижность многих ТМ повышена и уменьшается по мере нейтрализации кислотности среды. Для понижения кислотности почвенного раствора применяют известкование, однако этот прием не универсален. Некристаллические глинистые минералы, такие как цеолит, могут также фиксировать ионы ТМ [1].

Место проведения, объект исследования

Исследования проводятся в лаборатории агроэкологии ГНУ ВНИИСПК в микрополевом опыте с малиной сорта Спутница. Изучается влияние цеолита Хотынецкого месторождения (Орловская область) и извести на содержание подвижных форм ТМ в почве, листьях и плодах малины. Опыт заложен в трех повторностях, варианты по делянкам рендомезированы.

Определение меди проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием жидкостного хроматографа «Милихром-4УФ» [4]. Работа ведется под руководством к.с-х.н. Кузнецова М.Н. и к.с.-х.н. Мотылевой С.М

Предварительное обследование опытного участка показало, что содержание Cu находится в пределах от 1,17 до 3,4 мг/кг почвы, а в некоторых точках отмечается значительное превышение ПДК (3мг/кг). Поэтому проблема снижения содержания меди в почве и поступление ее в растения является актуальной.

Результаты исследований

Почва опытного участка серая лесная среднесуглинестая, имеет средний уровень окультуренности. По уровню кислотности – слабокислая, близкая к нейтральной. Содержание подвижного фосфора и обеспеченность почвы обменным калием – среднее, содержание гумуса в почве ниже среднего уровня. (таблица 1.)

1. Характеристика почвы микрополевого опыта.
          рНКСl
5,01 + 0,05
         Нгидр., мг-экв/100г почвы
4,8 + 0,204
Содержание подвижного Р2 О5мг/100г почвы
19,4 + 0,98
Содержание обменного К2 О мг/100г почвы
12,7 + 1,17
Сумма поглощенных оснований, мг-экв. /100г почвы
25,9 + 0,98
Содержание гумуса, %
4,07 +0,06

Медь в основном аккумулируется в верхних горизонтах почвы. Ее накопление есть результат действия разных факторов, но прежде всего концентрация меди в верхнем слое почвы отражает ее биоаккумуляцию, а также антропогенное воздействие [3]. Поэтому мелиоранты вносили в верхний пахотный горизонт. Внесение мелиорантов (цеолита и извести совместно с минеральными удобрениями и без них) оказало влияние на содержание подвижных форм меди в почве. Самое высокое содержание меди отмечено в контрольном варианте, а самое низкое – на варианте с применением цеолита совместно с минеральными удобрениями (рис.1).

Publ 2007 27 1

Наибольшее количество меди в листьях малины отмечено также в контрольном варианте, а наименьшее – в варианте с применением цеолита и минеральных удобрений (Рис.2). Известно, что поступление тяжелых металлов в растения происходит не только из почвы, но и из атмосферы. Однако нами отмечено положительная корреляция между содержанием меди в листьях и в почве (Кcu почва = 0,65). Следовательно, можно сказать, что применение мелиорантов способствует снижению поступления тяжелых металлов в растения.

Publ 2007 27 2

В плодах содержание меди гораздо ниже, чем в листьях (от 0,025 до 0,07 мг/кг), что подтверждает наличие физиологических барьеров в растении.

Для нормального развития растения необходим не только оптимальный уровень меди, но и определенное соотношение других химических элементов. Во многих случаях установлены сложные взаимосвязи меди с другими элементами в растительных тканях. Очень важным для развития растений является железо. Известно, что между медью и железом возможен антагонизм. Высокий уровень меди в растении снижает содержание железа в хлоропластах. Оптимальное соотношение меди и железа различно для разных видов растений. Токсическое действие меди может быть снижено внесением железа.[5].

Publ 2007 27 3

Наиболее оптимальное соотношение железа и меди отмечено в вариантах с применением минеральных удобрений и цеолита.

Выводы

Исследованиями показано, что применение цеолита Хотынецкого месторождения и извести способствует снижению содержания Сu в почве и поступлению ее в растения малины. Внесение цеолита также положительно повлияло на соотношение железо/медь в листьях малины.