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.