ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ И МАРГАНЦА НА РАСТЕНИЯВ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Выше было показано, что отрицательное действие алюминия и марганца зависит от особенностей растений. ' С этой целью рассмотрим влияние алюминия и марганца на растения в зависимости от внешней среды, а предварительно осветим вопрос о влиянии фосфора в этом процессе.
Нами были проведены вегетационные опыты с рядом растений на кислой дерново-подзолистой почве. Алюминий и марганец вносили в виде А1С1з и МпС12 из расчета 8 мг алюминия и марганца на 100 г почвы. Эти соли вносили на фоне азотно-калийных удобрений и на фоне полного удобрения (NPK).
Минеральные удобрения вносились ив расчета 0,1 г Действующего вещества на 1 кг почвы, т. е. взяты обычные для вегетационного опыта дозы. Результаты опытов с овсом, яровой пшеницей, чумизой, просом, кукурузой, горохом и льном изложены в таблице 45 и показаны на рисунках 8—17.
Наблюдения за растениями в течение вегетации, а также результаты учета урожая показали, что внесение солей алюминия и марганца на фоне азотно-калийных удобрений оказывало резко отрицательное действие. Урожай зерна при внесении алюминия снизился по сравнению с контролем у овса до 28%, у яровой пшеницы до 14,9, у проса до 27%, а у гороха и льна семян не было вовсе. Несколько меньшее, но все же весьма существенное отрицательное влияние на растения оказало и внесение марганца на фоне азотно-калийных удобрений.
Другая картина наблюдалась при внесении алюминия и марганца на фоне фосфорного удобрения. Как видно из таблицы и рисунков, положительное действие фосфора во всех случаях, кроме опыта с горохом, компенсировало отрицательное действие алюминия и марганца. Если при внесении алюминия и марганца на фоне азотно-калийных удобрений урожай резко понижался, то при внесении их на фоне фосфора урожай был выше, чем на фоне азотно-калийных удобрений. Но в данном случае речь идет не только о том, что внесение фосфора задерживает отрицательное действие внесения алюминия и марганца, а о том, как проявляют свое действие алюминий и марганец на растения в присутствии фосфора и без него. Для ответа на этот вопрос нужно сравнить размер отрицательного действия алюминия на питательном фоне с фосфором и без него. Фактический материал, изложенный в таблице и рисунках, убедительно показывает, что внесение фосфора устраняло отрицательное действие марганца у овса, чумизы, проса и кукурузы и в сильной степени ослабляло его у яровой пшеницы, льна и гороха.
Фосфор сильно ослабляет также и отрицательное действие алюминия. При внесении фосфора под овес, чумизу, просо и кукурузу отрицательное действие алюминия почти полностью устраняется. Ослабление отрицательного действия алюминия и Maprarftia под влиянием фосфорного удобрения проявляется в зависимости от особенностей отдельных растений. Как показали опыты, защитное действие
Овес |
Яровая пшеница |
||||||||
Схема опыта |
общий урожай |
зерно |
общий урожай |
зерно |
|||||
в г |
в % |
в г |
в % |
в г |
в % |
в г |
в % |
||
NK |
49,89 |
100 |
20,96 |
100 |
14,56 |
100 |
3,97 |
100 |
|
NK+AICI3 . . |
17,36 |
34,8 |
6,0 |
28,6 |
4,52 |
31 |
0,59 |
14,9 |
|
NK+MnCl2 . . |
32,13 |
64,4 |
12,92 |
61,7 |
9,0 |
61 |
1,33 |
33,5 |
|
NPK |
65,23 |
100 |
24,35 |
100 |
43,91 |
100 |
14,87 |
100 |
|
npk+aicis. . |
58,86 |
90,2 |
25,09 |
103 |
27,17 |
62 |
5,57 |
37,4 |
|
NPK+MnCla . |
60,78 |
93,2 |
25,98 |
106 |
43,15 |
98 |
12,75 |
85,7 |
фосфора от вредного -влияния алюминия на льне и горохе проявлялось слабее, чем на овсе, просе, чумизе и кукурузе.
Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца весьма велико. С этой точки зрения представляют интерес варианты опытов, где вносилась известь. Под влиянием извести резко снижается и содержание подвижных форм марганца. В наших опытах применялась известь из расчета одной гидролитической кислотности, а суперфосфат из расчета 0,1 г Р2О5 на кг почвы. Известь ликвидировала излишнюю кислотность и перевела алюхминий в неактивное состояние, а суперфосфат не мог ликвидировать кислотности и почти не оказал влияния на содержание подвижных форм алюминия в почве. Несмотря на это, по силе своего защитного действия против вредного влияния алюминия суперфосфат приближался, а в некоторых случаях и равнялся с известью (см. рис. 15—17).
Защитное действие фосфора против алюминия особенно сильно проявляется в первый период жизни растений.
В свете этих фактов становится понятным высокая эффективность суперфосфата при внесении его в рядки на кислых почвах. В наших полевых опытах внесение в рядки суперфосфата из расчета 10 кг/га Р2О5 повысило урожай проса на 9,8 ц/га, а в опытах Центральной опытной станции ВИУАА (Барыбино Московкой обл.) суперфосфат, внесенный в рядки, на малоокультуренной кислой почве повысил урожай озимой пшеницы на 12 ц/га. Таких высо-
действий алюминия и марганца
Чумиза |
Просо |
Кукуруза |
Лен |
|||||||||
общий |
зерно |
общий |
зерно |
общий |
общий |
|||||||
урожай |
урожай |
урожай |
урожай |
|||||||||
в г |
в % |
в г |
,в % |
в г |
в % |
в г |
в% |
в г |
В % |
в г |
в % |
|
35,2 |
100 |
12,45 |
100 |
44,0 |
100 |
17,3 |
100 |
78,7 |
100 |
5,7 |
100 |
|
14,55 |
44,4 |
4,60 |
37 |
21,08 |
48 |
4,75 |
27 |
55,0 |
70 |
1,9 |
33 |
|
30,45 |
86,5 |
11,95 |
96 |
38,7 |
88 |
14,5 |
84 |
75,9 |
96 |
2,05 |
36 |
|
49,95 |
100 |
12,45 |
100 |
81,95 |
100 |
21,95 |
100 |
92,7 |
100 |
7,85 |
100 |
|
52,10 |
104 |
9,75 |
78,3 |
56,1 |
68 |
21,2 |
97 |
87,9 |
95 |
3,6 |
46 |
|
50,50 |
101 |
11,42 |
92 |
64,2 |
78 |
24,5 |
112 |
88,8 |
97 |
6,65 |
85 |
ких прибавок урожая от рядкового удобрения на других почвах, как известно, не бывает.
Исключительно высокие эффекты от внесения суперфосфата в рядки на кислых почвах, по нашему мнению, объясняются защитным действием фосфора против отрицательного влияния алюминия. Большинство растений, как показали опыты А. М. Мещерякова и опыты автора, обладает наибольшей чувствительностью к алюминию в первый период их жизни. Внося суперфосфат в рядки, мы обеспечиваем растения фосфором в первый период, т. е. при помощи фосфора защищаем растения от вредного действия алюминия в самый уязвимый для них период.
Изложенный выше экспериментальный материал показывает, что действие алюминия, марганца и фосфора на растения находится в тесной связи. Для понимания этой связи необходимо выяснить следующие вопросы: 1) какое влияние оказывают алюминий и марганец на содержание усвояемых форм фосфора в почве и на содержание его в растениях, 2) какое влияние оказывают фосфорные удобрения на содержание подвижных форм алюминия и марганца в почве и на содержание их в растениях и 3) каково действие алюминия, марганца и фосфора на обмен веществ в растениях при совместном и раздельном внесении.
Принято считать, что наличие подвижных форм алюминия в почве способствует образованию малодоступных растениям фосфатов алюминия. С этой точки зрения подвижные формы алюминия вызывают фосфатное голодание растений.
Рис. 8. Овес. Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Слева направо: 1 — NK; 2 —NK + A1; 3 — NK + Мп; 4 — NPK; 5 —NPK + A1;
6 — NPK + Мп.
Рис. 9. Чумиза. Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Рис. 10. Просо. Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Слева направо: 1 — NK; 2 — NK + А1; 3 — NK + Мп; 4 — NPK; 5 —NPK + A1;
6 — NPK + Мп.
Рис. 11. Кукуруза. Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Рис. 12. Яровая пшеница. Защитное действие фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Слева направо: / — NK; 2 — NK + A1; 3 —NK+Mn; 4 — NPK; 5 — NPK + А1;
6 — NPK + Mn.
Рис. 13. Горох.
Рис. 16. Яровая пшеница. Защитное действие извести и фосфора против вредного влияния алюминия и марганца
Слева направо; 1 — NK; 2 — NK 4- А1; 3 — NK + известь; 4 — NK + + А1 + фосфор; 5 — NK + известь.
Рис. 17. Горох. Защитное действие извести и фосфора против вредного влияния алюминия и марганца.
Слева направо; 1 — NK; 2 — NK + А1; 3 — NK + известь; 4 — NK + + А1 + фосфор; 5 — NK + известь.
По этому вопросу имеется ряд опытов, в которых соли алюминия и марганца вносились в почву. После выращивания в условиях вегетационного опыта овса, пшеницы и гороха почва была проанализирована на содержание фосфора по методу Ф. В Чирикова в уксуснокислой и солянокислой вытяжках. Результаты опыта изложены в таблице 46.
Таблица 46
Влияние солей алюминия и марганца на содержание Р205 в почве
Содержалось Р20, (в мг) на 100 г почвы, взятой из-под
Схема опыта |
овса |
пшеницы |
гороха |
|||
уксуснокислая вытяжка |
соляно кислая вытяж ка |
уксуснокислая вы тяжка |
соляно кислая вытяж ка |
уксуснокислая вытяжка |
соляно кислая вытяж ка |
|
NK |
3,18 |
16,00 |
6,59 |
17,86 |
3,26 |
10,91 |
NK+A1 |
5,94 |
19,93 |
6,25 |
21,3 |
4,00 |
10,30 |
NK-i-Mn |
4,52 |
22,06 |
7,21 |
23.16 |
5,55 |
11,25 |
NPK |
7,30 |
25,00 |
6,66 |
20,27 |
4,84 |
16,36 |
NPK+A1 |
6,41 |
26,66 |
8,17 |
20,55 |
4 70 |
15,90 |
NPK+Mn |
8,05 |
23,14 |
6,39 |
|19,49 |
5,77 |
16,36 |
Из таблицы видно, что внесение солей алюминия и марганца из расчета 8 мг на 100 г почвы не сопровождалось уменьшением фосфора, извлекаемого из почв 0,5 N раствором уксусной и соляной кислот.
Однако для выяснения вопроса о влиянии алюминия и марганца на фосфатное питание растений недостаточно одного анализа почвы, так как в этом случае не обеспечивается извлечение из почвы фосфора в таком количестве, в каком его усваивают отдельные растения. Поэтому были произведены анализы растений на содержание фосфора. Результаты этих исследований изложены в таблице 47.
Данные таблицы 47 показывают, что внесение солей алюминия в почву в большинстве случаев сопровождалось уменьшением содержания фосфора в надземных органах растений. Из этого следует, что алюминий в некоторой степени ухудшает фосфатное питание растений.
Внесение солей марганца не изменило содержания фосфора в растениях. Следовательно, отрицательная роль марганца в дерново-подзолистых почвах не связана с фосфатным голоданием растений.
Влияние солей алюминия и марганца на содержание фосфора в растениях (в% на сухое вещество)
Схема опыта |
Яровая пшеница (1-й опыт) |
Яровая пшеница (2-й опыт) |
Овес |
||||||||
проростки на почве |
листья на почве |
стебли на почве |
листья |
стебли |
|||||||
проро стки |
ЛИСТЬЯ |
стебли |
|||||||||
кислой |
окуль турен ной |
кислой |
окуль турен ной |
кислой |
окуль турен ной |
||||||
NK |
0,28 |
0,20 |
0,25 |
0,37 |
1,72 |
0,28 |
1,17 |
0,39 |
0,84 |
0,38 |
0,33 |
NK+A1 |
0.22 |
0,23 |
0,19 |
0,36 |
1,69 |
0,22 |
1,16 |
0,33 |
0,77 |
0,29 |
0,25 |
NK+Mn |
0,32 |
0,22 |
0,21 |
0,39 |
1,80 |
0,27 |
1,04 |
0,39 |
0,88 |
0,25 |
0,26 |
NPK |
0,56 |
0,48 |
0,33 |
0,95 |
1,67 |
0,59 |
1,25 |
0,52 |
0,87 |
0,34 |
0,27 |
NPK+A1 . . |
0,36 |
0,43 |
0,30 |
0,70 |
1,60 |
0,50 |
1,15 |
0,52 |
0,77 |
0,33 |
0,29 |
NPK+Mn |
0,49 |
0,43 |
0,29 |
0,86 |
1,79 |
0,52 |
1,04 |
0,58 |
0,88 |
0,34 |
0,29 |
Внесение фосфорных удобрений в почву не только улучшает фосфатное питание растений, но может оказать влияние и на содержание подвижных форм алюминия в почве. Вполне вероятно, что при внесении фосфорных удобрений в почву, содержащую подвижные формы алюминия, могут образоваться фосфаты алюминия. В результате этой реакции алюминий перейдет в нерастворимую форму и не будет оказывать вредного действия на растения. В этом случае фосфорные удобрения играют положительную роль не как источник питания растений, а как средство химической мелиорации, в результате которой уменьшается количество подвижных форм алюминия в почве.
Для выяснения этой роли фосфорных удобрений проведено значительное количество полевых и вегетационных опытов.
В таблице 23 приведены результаты анализа почвы, где удобрения вносили ежегодно в течение 5 лет по 60 кг/га Р2О5, а в таблице 25 — анализы по.чвы, где удобрения вносили в течение 4 лет. Как видно из этих таблиц, фосфорные удобрения при систематическом их применении уменьшают содержание в почве подвижных форм алюминия. Внесение суперфосфата в течение 5 лет уменьшило количество подвижного алюминия примерно на одну четверть. Аналогичные результаты получены и в вегетационных опытах (табл 48).
Таблица 48
Влияние фосфорных удобрений на содержание алюминия
и марганца в почве (вегетационные опыты)
Схема опыта |
Содержалось в мг на 100 г почвы, взятой из-под |
|||||
овса |
пшеницы |
гороха |
||||
алюминия |
марганца |
алюминия |
марганца |
алюминия |
марганца |
|
NK. . . |
6,33 |
6,82 |
7,62 |
3,18 |
2,91 |
4,71 |
NPK . . |
4,26 |
6,08 |
6,19 |
4,90 |
2,80 |
4,64 |
Из таблицы видно, что под влиянием фосфорного удобрения, внесенного из расечта 0,1 г РЮв на 1 кг почвы, содержание подвижного алюминия в почве уменьшилось под всеми растениями. В среднем в почве без фосфорных удобрений содержалось 5,65 мг подвижного алюминия на 100 г почвы, а при внесении фосфорных удобрений 4,41 мг, иди на 22% меньше.
Для дальнейшего изучения вопроса о влиянии суперфосфата на содержание подвижных форм алюминия в дерново-подзолистой почве были проведены лабораторные опыты. В этих опытах суперфосфат добавлялся к дерновосильноподзолистой почве из расчета от 60 до 10000 кг действующего вещества (Р2О5) на 1 гектар. После внесения суперфосфата почва тщательно перемешивалась и увлажнялась до 60% от капиллярной влагоемкости. По истечении 20 дней почва подвергалась анализу на содержание подвижных форм алюминия по методу А. В. Соколова. Результаты анализа изложены в таблице 49.
Таблица 49
Влияние разных доз суперфосфата на содержание подвижных форм алюминия в кислой дерново-подзолистой почве
Дозы суперфосфата (в кг Р205 на 1 га) |
Содержание алюминия (в мг на 100 г почвы) |
1 Дозы суперфосфата 1 (в кг Р205 на 1 г) |
Содержание алюминия (в мг на 100 г почвы) |
Без суперфосфата |
15,65 |
3000 |
7,65 |
60 |
15 03 |
4000 |
5,67 |
300 |
44,49 |
5000 |
5,58 |
600 |
13,23 |
6000 |
4,59 |
1000 |
11,07 |
7000 |
4,00 |
1500 |
10,44 |
8000 |
3,96 |
2000 |
8,46 |
9000 |
3,69 |
2500 |
8,10 |
10000 |
3,15 |
Из таблицы видно, что под влиянием суперфосфата количество подвижных форм алюминия резко уменьшилось, но полностью ликвидировать их не удалось даже при дозе суперфосфата в 10,000 кг/га Р2О5.
Таким образом, опыты показали, что при внесении фосфорных удобрений, в особенности при систематическом их применении, уменьшается содержание подвижных форм алюминия в почве. В этом заключается мелиорирующая роль фосфорных удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах.
Внесение ‘фосфорных удобрений не оказывает существенного влияния на содержание подвижных форм марганца. Для выяснения положительной роли фосфора представляют интерес данные о влиянии фосфорных удобрений на поступление алюминия и марганца в растения.
Влияние фосфора на содержание алюминия и марганца в надземной части овса, картофеля и клевера мы изучили в 1950 г. на опыте, заложенном Д. Н. Прянишнико- 90
вым в 1912 г., и в листьях турнепса из полевого опыта агробиологической станции МГУ в 1953 г. В 1954 г. проводились анализы листьев и корней овса, выращенного в вегетационном опыте. Результаты этих анализов приведены в таблицах 50 и 51.
Таблица 50
Влияние удобрений на содержание в листьях растений марганца
и алюминия
Схема опыта |
Овес |
Картофель |
Клевер |
||||
Мп |
А1 |
р2о6 |
Мп |
А1 |
Мп |
А1 |
|
Без удобрений . . |
0,013 |
0,055 |
0,45 |
0,122 |
0,030 |
0,034 |
0,009 |
NK |
0,252 |
0,061 |
0,49 |
0,375 |
0,041 |
0,094 |
0,019 |
NPK |
0,095 |
0,049 |
0,87 |
0,159 |
0,018 |
0,039 |
0,013 |
Таблица 51
Влияние свойств почв и удобрений на содержание в листьях турнепса марганца, алюминия и фосфора (полевой опыт 1953 г.)
Схема опыта |
Содержалось (в% на сухое вещество) марганца | алюминия Р2Ов |
||
Без удобрений |
0,046 |
0,017 |
0,72 |
NK |
0,220 |
0,С25 |
0,61 |
NPK |
0,095 |
0,018 |
0,85 |
В опыте, заложенном по идее Д. Н. Прянишникова, систематическое внесение азотных и калийных удобрений подкислило почву и увеличило содержание в ней подвижных форм алюминия и марганца. Прямым следствием этого было резкое увеличение этих элементов в растениях. Применение суперфосфата на фоне азотных и калийных удобрений в несколько раз понизило содержание алюминия. Аналогичная картина наблюдалась и в опыте с турнепсом, где под влиянием суперфосфата резко уменьшилось содержание марганца и алюминия в растениях и повысилось содержание фосфора. Резкое увеличение содержания алюминия и марганца в растениях на фоне азотно-калийных удобрений следует объяснить прежде всего тем, что под их влиянием значительно увеличивается количество подвижных форм алюминия и марганца в почве. Иная картина наблюдается при внесении фосфорных удобрений.
Таблица 62
Влияние фосфорных удобрений на содержание алюми-
ния в листьях и корнях овса (вегетационный опыт
1954 г.)
Схема опыта |
Содержание (в%) алюминия на сухое вещество |
|
в листьях | |
в корнях |
|
NK |
0,0020 |
0,454 |
NK+алюминий |
0,0036 |
0,771 |
NPK |
0,0019 |
0,635 |
NPK+алюминий |
0,0015 |
0,782 |
Как видно из таблицы 52, при внесении алюминия на фоне фосфорных удобрений содержание его в листьях не увеличивается, но зато существенно возрастает в корнях. Таким образом, фосфорные удобрения способствуют фиксации алюминия в корневой системе растений. В этом,, по-видимому, одна из причин положительного действия фосфорных удобрений по ослаблению отрицательного влияния алюминия на растения, так как алюминий, связанный фосфором в корневой системе, не может оказать такое сильное отрицательное влияние, как в том случае, если он будет находиться в листьях и генеративных органах.
Для того чтобы выяснить, какое влияние оказывают подвижные формы алюминия на распределение фосфора в листьях и корнях растений, применили радиоактивный фосфор. В качестве подопытных растений использовали ячмень и овес. Опыт проведен методом водных культур на питательной смеси следующего состава (в г на л раствора): NH4NO3 — 0,240, КН2РО4 —0,136, СаС1 —0,360, MgS04 — 0,50, КС1 — 0,075, FeCl* — 0,025, H3BOj —0,003 и CuS04 — 0,003.
Алюминий вносился из расчета 7,5 мг на л раствора в форме А1С1з. Схема и результаты опыта приведены в таблице 53.
Из таблицы 53 видно, что при наличии в питательном растворе алюминия количество фосфора в корнях ячменя и овса увеличилось в 2—4 раза. Из этого следует, что алю-
' влияние алюминия на распределение фосфора по органам растений ячменя
Количество импульсов (в тысячах) в минуту на 100 мг сухого вещества |
||||
Схема опыта |
через сутки после помещения растении на раствор |
через 10 суток после помещения растений на раствор |
||
листья |
корни |
листья |
корни |
|
Питательная смесь без алюминия |
0,8 |
15,0 |
12,0 |
66,0 |
То же+алюминий |
0,2 |
71,0 |
1,0 |
131,0 |
миний связывает фосфор прежде всего в корневой системе и тем самым нарушает нормальное фосфатное питание в листьях и других жизненно важных органах растений.
Роль фосфорных удобрений в ослаблении отрицательного влияния подвижных форм алюминия, по-видимому, в значительной степени связана с тем, что фосфор задерживает основную часть алюминия в корневой системе и не допускает его в избытке в листья и генеративные органы. Но этим не исчерпывается положительное действие фосфора.
Наши опыты показали, что роль фосфора по ослаблению отрицательного действия алюминия связана с влиянием фосфора на обмен веществ в растениях. Были проведены опыты с яровой пшеницей, овсом, горохом и люпином. Результаты опытов по влиянию алюминия, марганца и фосфора на углеводный обмен и содержание азотистых веществ в растениях изложены в таблицах 54, 55 и 56.
Из таблиц 54, 55 и 56 видно, что внесение алюминия на фоне азотно-калийных удобрений без фосфора приводило к уменьшению количества глюкозы и суммы сахаров в листьях и стеблях растений. Под влиянием алюминия содержание глюкозы в листьях понизилось у яровой пшеницы с 1,38 до 1,12%, у гороха с 1,69 до 1,09% и у люпина с 4,68 до 3,22%. Наряду с понижением содержания глюкозы имело место и уменьшение суммы сахаров в листьях яровой пшеницы с 7,57 до 6,45% и в листьях люпина с 10,47 до 8,02%. Аналогичная картина наблюдалась и в
стеблях растений. Следовательно, под влиянием алюминия, а часто и под влиянием марганца, при внесении их на фоне азотно-калийных удобрений без фосфора задерживается образование моносахаридов и тормозится процесс превращения их в сахарозу и другие более сложные органические соединения.
Таблица 54
Влияние алюминия, марганца и фосфора на содержание углеводов и азота в растениях яровой пшеницы
(в % на сухое вещество)
Табл и ц а 55
Влияние алюминия, марганца и фосфора на содержание углеводов
и азота в растениях гороха (в % на сухое вещество)
Схема опыта |
Листья |
Стебли |
||||||
сумма сахаров! |
глюкоза |
азот |
сумма сахаров |
глюкоза |
азот |
|||
небелко- | вый 1 |
общий |
небелко вый |
обший |
|||||
NK |
3,76 |
1,69 |
1,22 |
5,09 |
7,62 |
3,36 |
2,85 |
4,23 |
NK+AICI3 |
3,01 |
1,09 |
2,76 |
5,34 |
6,01 |
1,01 |
2,6С |
3,35 |
Щ+МпС12 |
4,22 |
0,64 |
3,09 |
5,86 |
3,25 |
447 |
3,25 |
4,85 |
NPK |
9,64 |
4,8я |
),99 |
3,99 |
12,3 |
7,75 |
1,21 |
2,03 |
NPK+AICI3 |
8,55 |
2,54 |
1,35 |
4,18 |
7,11 |
2,20 |
1,18 |
2,45 |
NPK+MnCl2 |
8,90 |
3,23 |
1,12 |
4,19 |
4,07 |
3,12 |
1,11 |
2,77 |
Влияние алюминия, марганца и фосфора на содержание углеводов и азота в растениях люпина (в % на сухое вещество)
При внесении тех же солей алюминия и марганца на фоне полного удобрения с участием фосфора содержание глюкозы и суммы сахаров в листьях и стеблях почти не изменяется. Из этого следует, что действие фосфора в растениях противоположно действию алюминия.
Если алюминий на кислых дерново-подзолистых почвах нарушает углеводный обмен в растениях, то фосфор улучшает его. Это заключение основано на изменении количества сахаров в растениях, выращенных на фоне азотнокалийных удобрений и на фоне тех же удобрений с внесением фосфора. Так, без внесения фосфора в листьях яровой пшеницы содержалось глюкозы 1,38%, а с фосфором 1,51%; у гороха без фосфора содержалось глюкозы 1,69%, а с фосфором 4,88%. Аналогичная картина наблюдалась и у других растений.
Положительное действие фосфора на углеводный обмен проявлялось не только на фоне азотно-калийных удобрений, но и при внесении солей алюминия и марганца; при этом компенсировалось отрицательное действие алюминия и марганца.
Процентное содержание азота в растениях при внесении фосфорных удобрений не увеличивается; существенно не изменяется содержание общего азота и под влиянием алюминия и марганца. Но внесение фосфора, алюминия и марганца оказывает очень сильное влияние на содержание небелковых форм азота в растениях. При внесении
алюминия содержание небелкового азота в листьях увеличивается у пшеницы с 0,62 до 1,33%, у гороха с 1,22 до 2,70% и у люпина с 1,48 до 1,72%. Возросло количество небелковых форм азота и в стеблях растений: у яровой пшеницы с 0,64 до 1,30% и у люпина с 0,99 до 1,50%.
При внесении в почву алюминия и марганца резко возрастает не только содержание небелковых форм, но и удельный вес их в общем содержании азота. В листьях яровой пшеницы небелковые формы азота на фоне азотно-калийных удобрений без марганца составили 19,4%, а при внесении марганца 37,4%. Еще более резкая разница наблюдалась в листьях гороха, где небелковые формы азота на фоне азотно-калийных удобрений составляли 20,1% от общего содержания азота, а при внесении алюминия на фоне тех же удобрений 50,3%.
Из этих данных следует, что на кислых почвах алюминий и марганец тормозят образование белков в растениях. Иное действие проявляют алюминий и марганец на фоне фосфорных удобрений. Из таблиц видно, что при внесении фосфорных удобрений содержание небелковых форм азота в растениях резко падает, а содержание белков возрастает. Алюминий и марганец на фоне фосфорных удобрений почти не увеличивают содержания небелковых форм азота. Объясняется это только тем, что фосфор, оказывая положительное действие на образование белков, компенсирует отрицательное действие алюминия и марганца.
Наряду с изучением роли фосфора при внесении алюминия и марганца на углеводный и белковый обмен мы изучали влияние фосфора на фосфатное питание растений при внесении алюминия и марганца. С этой целью листья и стебли яровой пшеницы и овса подвергались анализу на содержание общего количества фосфора, на содержание фосфатидов и нуклеопротеидов. Результаты этих анализов изложены в таблицах 57 и 58.
Внесение фосфора повышало содержание всех форм фосфатов в растениях. Внесение алюминия на фоне азотно-калийных удобрений сопровождалось понижением содержания в растениях фосфатидов и наГуклеопротеидов; на фоне полного удобрения с участием фосфора такого понижения содержания нуклеопротеидов и фосфатидов в растениях не наблюдалось. Из этого следует, что алюминий тормозит процесс образования сложных фосфорсодержа-
Влияние алюминия, марганца и фосфора на фосфатное питание яровой пшеницы
Таблица 58
Влияние алюминия, марганца и фосфора на фосфатное питание
овса
щих органических соединений — нуклеопротеидов и фосфатидов, а фосфорные удобрения усиливают его.
Таким образом, алюминий и марганец на кислых дерново-подзолистых почвах -нарушают углеводный и белковый обмен в растениях, тормозят образование в них сложных фосфоро-органических соединений, а фосфорные удобрения способствуют нормальному течению этих процессов.
Полученный нами экспериментальный материал показывает, что положительное действие фосфора в ослаблении отрицательного влияния алюминия и марганца на кислых почвах объясняется его влиянием на обмен веществ.
Если алюминий и марганец нарушают обмен веществ в растениях, то фосфор улучшает его. Влияние фосфора на обмен веществ в растениях противоположно влиянию алюминия и марганца. Этим прежде всего объясняют тот факт, что фосфор ослабляет, а иногда и полностью устраняет отрицательное действие алюминия и марганца.
Действие алюминия и марганца на растения зависит и от других внешних факторов: общего уровня питания растений, формы удобрений, содержания кальция и др. В настоящее время мы располагаем экспериментальными данными о влиянии разных форм азотных и калийных удобрений на действие алюминия и марганца на кислых почвах. По этому вопросу в 1955 г. на агробиологической станции МГУ проводились вегетационные опыты на кислой дерново-подзолистой почве. Действие алюминия и марганца испытывалось на фоне аммиачной и нитратной форм азота, а также на фоне хлоридов и сульфатов калия. В связи с тем что хлориды калия в Советском Союзе представлены хлористым калием, 30 и 40%-ной калийной солью, в опыт, кроме хлористого калия, была включена смесь хлористого калия и хлористого натрия, которая представляет собой 30%-ную калийную соль. Результаты вегетационных опытов по влиянию алюминия на яровую пшеницу в зависимости от форм азотных и калийных удобрений изложены в таблице 59.
Таблица 59
Влияние алюминия на яровую пшеницу в зависимости от форм азотных и калийных удобрений (вегетационные опыты на кислой дерново-подзолистой почве)
Урожай c |
1-го сосуда |
Урожай в % от контроля |
||||
Схема опыта |
общий вес |
зерно |
||||
г |
% |
г |
% |
общий вес |
зерно |
|
KCl+NaNOs |
22,4 |
100 |
10,31 |
100 |
100 |
100 |
KCl+NaN03+AlCi3. . . . |
14,7 |
65,6 |
6,23 |
60,4 |
65,6 |
60,4 |
KC1+(NH4)2S04 |
21,0 |
94,2 |
9,54 |
92,5 |
100 |
100 |
KC1+(NH4)2S04+A1C1s . . |
12,0 |
53,5 |
5,31 |
51,5 |
60,0 |
65,6 |
K2S04+(NH4)2S04 .... |
22,6 |
101,0 |
10,40 |
100,9 |
100,0 |
100,0 |
K2b04-i-(NH4)2S04+AlCls |
16,5 |
73,6 |
7,20 |
69,8 |
73,0 |
69,2 |
KCl+NaCl-f(NH4)2S04 . . KCl+NaCl+(NH4)2S04+ |
20,9 |
93,2 |
9,66 |
93,7 |
100 |
100 |
A1C13 |
7,8 |
34,8 |
3,66 |
35,5 |
37,2 |
37,2 |
Из таблицы видно, что внесение алюминия в количестве 10 мг на 100 г почвы во всех случаях понижало урожай яровой пшеницы, но размер этого понижения существенно изменялся в зависимости от того, на фоне каких удобрений вносился алюминий.
Хлористый алюминий, внесенный на фоне аммиачной формы азота, понижал урожай яровой пшеницы в большей мере, чем при внесении на фоне нитратной, формы.
Аналогичная картина наблюдалась и при внесении алюминия на фоне хлоридов и сульфатов калия. Как видно из таблицы, хлористый алюминий на фоне хлоридов калия понижал урожай яровой пшеницы значительно больше, чем на фоне сульфатов калия. Особенно резкое отрицательное действие оказывал алюминий на фоне 30%-ной калийной соли, где, кроме хлористого калия, имелся хлористый натрий.
Большое количество хлора привело к тому, что урожай яровой пшеницы под влиянием алюминия уменьшился почти в 3 раза по сравнению с теми же удобрениями без алюминия.
Между тем на фоне сульфатов калия- урожай пшеницы под влиянием тех же форм и доз алюминия понижался на 27—31%.
Изложенные здесь факты позволяют по-новому оценить разные формы калийных удобрений. Оказывается, что преимущество сульфатов калия перед хлоридами на кислых почвах зависит от того, что на их фоне в разной мере проявляется вредное действие алюминия.
Причина различного действия алюминия на разных формах азотных и калийных удобрений связана с изменением свойств почв, которые вызываются внесением этих/ удобрений, поскольку аммиачные фошш азота и хлори-ч ды калия подкисляют почву и увелич'ШиЬт в ней количество подвижных форм алюминия и мгржца. Вследствие этого отрицательная роль алюминия и марганца возрастает.
Влияние марганца на яровую пшеницу в зависимости от форм азотных и калийных удобрений изложено в таблице 60.
Сравнение данных таблицы 60 с предыдущими показывает, что вред от марганца значительно меньше, чем от такой же дозы алюминия. Вредное действие марганца вовсе или почти не зависит от формы азотных и калийных
Влияние марганца на яровую пшеницу в зависимости от форм азотных и калийных удобрений
(вегетационный опыт на кислой дерново-подзолистой почве)
вари антов |
Урожай с 1-го сосуда |
Урожай в % от контроля |
|||||
Схема опыта |
общий |
зерно |
|||||
г |
% |
г 1 |
% |
общий |
зерно |
||
1 |
KCl+NaNOs |
22,4 |
100 |
10,31 |
100 |
100 |
100 |
2 |
KCl+NaNOa+MnCl* . |
19,8 |
88,8 |
8,82 |
85,5 |
88,4 |
85,5 |
3 |
KC!+(NH4)2S04 |
21,0 |
93,7 |
9,54 |
92,5 |
100 |
100 |
4 |
KCl+(NH4)2S04+MnCl2 |
21,0 |
93,7 |
9,39 |
91,1 |
93,0 |
98,4 |
5 |
K2S04+(NH4)2S04 |
22,6 |
100,9 |
10,40 |
100,9 |
100 |
100 |
6 |
K2S04+(NH4)2S04+MnCl2 . . |
20,2 |
90,2 |
9,16 |
88,8 |
89,3 |
88,0 |
7 |
KCi+NaCl+(NH4)2S04 |
20,9 |
93,3 |
9,66 |
93,7 |
100 |
100 |
8 |
KCl+NaCl+(NH4)2S04+MnCl2 |
20,0 |
89,0 |
9,00 |
87,3 |
95,7 |
93,1 |
удобрений, на фоне которых он действует. В этом существенное отличие марганца от алюминия.
Как видно из приведенных выше данных, действие алюминия и марганца на растения находится в зависимости от удобрений, на фоне которых он взаимодействует с растениями. Фосфорные удобрения ослабляют, а иногда и полностью устраняют отрицательное действие алюминия и марганца. Аммиачные формы азота и хлориды калия, наоборот, усиливают отрицательное действие алюминия на растения. Действие марганца на растения вовсе или почти не зависит от форм азотных и калийных удобрений. Отрицательное действие алюминия и марганца на растения возможно зависит не только от видов и форм удобрений, но и от их концентрации, от соотношения катионов и анионов, от реакции среды и других факторов.
При исследовании роли алюминия и марганца в плодородии дерново-подзолистых почв мы изучали также влияние этих элементов на отрастание растений после их скашивания.
Этот вопрос имеет большое практическое значение при получении отавы и второго укоса многолетних трав.
Первые наблюдения по этому вопросу проводились в 1954 г. в опытах с чумизой и просом, в которых испытывалось влияние солей алюминия (А1С1з) и марганца (МпСЬ) на фоне азотно-калийных без фосфора и на фоне полного удобрения с участием фосфора. Для изучения обмена веществ в растениях брались пробы перед выбрасыванием •метелок у проса и чумизы. Растения были срезаны на высоте 2—3 см и оставлены на отрастание. Наблюдения над растениями показали, что отрастание их зависит от свойств почв и внесенных удобрений.
Наглядное представление об этом дают рисунки 18 и 19 и таблица 61.
Из таблицы видно, что растения в сосудах, в которые не вносили алюминий и марганец, полностью отросли и даже^ образовали метелки. Там же, где на фоне азотных и калийных удобрений были внесены алюминий и марганец, отрастания не было. В сосудах с марганцем, внесенным на фоне азотных, калийных и фосфорных удобрений, отрастание имело место, хотя у проса отросло 8 растений из 12, а метелок образовалось 8 по сравнению с 14—22 в вариантах без марганца. Из сопоставления этих цифр видно, что фосфор понизил, но не устранил полностью
Влияние алюминия и марганца на отрастание проса и чумизы
отрицательного действия марганца. Иная картина наблюдалась при .внесении алюминия. Как видно из рисунков и таблицы, в сосудах, где был внесен алюминий на фоне фосфорного, азотного и калийного удобрений, растения не отросли так же как и на фоне азотно-калийного удобрения.
Опыты с чумизой, просом и люцерной показали, что алюминий и марганец сильно тормозят, а в ряде случаев и полностью исключают отрастание растений после скашивания.
В 1955 г. мы повторили опыты по изучению влияния алюминия и марганца на отрастание яровой пшеницы и овса.
Для этой цели растения срезали перед выколашивани- ем и оставляли на отрастание. При скашивании в этот период отрастают и овес и яровая пшеница, но степень и интенсивность отрастания их зависят от свойств почв и внесенных удобрений.
Как показали опыты, существенное влияние на отрастание оказывают алюминий, марганец, известь и другие элементы. Результаты этих опытов изложены в таблице 62.
Из таблицы 62 видно, что алюминий, внесенный на фо-
Рис. 18. Влияние алюминия и марганца на отрастание проса.
Слева направо: / — NK; 2 — NK + алюминий; 3 NK + марганец,
4 — NPK; $ — NPK + алюминий; 6 — NPK + марганец.
Рис. 19. Влияние алюминия и марганца на отрастание чумизы.
Слева направо: / — NK; 2 — NK + алюминий; 3 — NK + марганец;
4 — NPK; 3 — NPK + алюминий; 6 — NPK + марганец.
не полного удобрения, оказал резко отрицательное влияние на отрастание яровой пшеницы. Если в варианте без алюминия на каждый сосуд отросло по 6 растений, то с алюминием всего 3,5.
Особенно сильное отрицательное действие оказал алюминий на образование колосьев у пшеницы, которых в среднем на один сосуд при внесении алюминия было 4, а без алюминия 10,5. В результате этого вес сухой массы яровой пшеницы при отрастании на фоне алюминия был в несколько раз меньше, чем без него.
Влияние алюминия, марганца и извести на отрастание овса и яровой пшеницы
Схема опыта |
Яровая пшеница |
Овес |
||||
отросло растений на 1 сосуд |
образовалось |
отросло растений на 1 сосуд |
образовалось |
|||
стеблей |
коло сьев |
стеблей |
мете лок |
|||
NPK |
6,0 |
42,5 |
10,5 |
10,0 |
27,0 |
27,0 |
NPK+AlClg |
3,5 |
9,0 |
4,0 |
10,0 |
34,0 |
30,5 |
NPK+MnCl2 |
6,5 |
14,5 |
12,0 |
10,0 |
34,5 |
33 |
NPK+известь |
7,0 |
13,5 |
9,0 |
9,5 |
28 |
25,5 |
ЫРК+известь+А1С13 . . . |
7,5 |
16,5 |
10,5 |
10,0 |
35 |
28 |
ЫРК+известь4-МпС12 . . . |
8,5 |
17,0 |
12,5 |
9,5 |
29 |
29 |
Известь |
8,0 |
13,0 |
7,0 |
10 |
14,5 |
14,0 |
Контроль (без удобрений) . |
8,0 |
10,5 |
7,0 |
9,5 |
16,5 |
13 |
Алюминий, внесенный в почву на фоне извести, никакого влияния на отрастание яровой пшеницы не оказал, поскольку при внесении извести (по гидролитической кислотности) он переходит в неактивное состояние и вреда не приносит.
Опыты 1956 г. полностью подтвердили результаты опытов 1955 г.
Действие алюминия на отрастание растений зависит от их биологических особенностей. Как видно из таблицы 62, алюминий на фоне полного удобрения оказал резко отрицательное влияние на отрастание яровой пшеницы и не оказал влияния на отрастание овса. Объясняется это тем, что овес обладает высокой устойчивостью к подвижным формам алюминия. Обнаруженное нами отрицательное действие алюминия и марганца на отрастание растений имеет большое практическое значение при культуре многолетних трав, так как на образование отавы их подвижные формы алюминия и марганца оказывают сильное отрицательное действие.
Отрицательное действие алюминия и марганца на отрастание нам приходилось неоднократно наблюдать в опытах с клевером и люцерной.
Результаты одного из опытов с люцерной приведены в таблице 63.
Опыт, часть результатов которого приведена в таблице 63, заложен на дерново-подзолистой почве средней сте-
Влияние алюминия на отрастание люцерны
Схема опыта |
Первый год жизни |
Второй год |
|||||
первый укос |
второй укос |
||||||
вес растений с одного сосуда |
высота растений (в см) |
вес растений с одного сосуда |
вес растений с одного сосуда |
||||
в г |
в % |
в г |
в % |
в г |
В % |
||
Слабоокультуренная почва |
|||||||
Контроль .... |
9,70 |
100 |
15 |
3,76 |
100 |
12,68 |
I 100 |
Алюминий .... |
8,16 |
84 |
7 |
0,62 |
16,4 |
2,10 |
1 16,6 |
Известь |
14,31 |
148 |
28 |
6,26 |
166 |
27,0 | |
| 213 |
Хорошо окультуренная почва |
|||||||
Контроль (без удоб |
1 |
1 о „ |
|||||
рений) |
13,2 |
137 |
30 |
12,8 |
342 |
86,6 |
684 |
пени окультуренности (первые три варианта) и на хорошо окультуренной почве огородного типа (последний вариант) . Алюминий вносили из расчета 8 мг на 100 г почвы.
Как видно из таблицы, урожай люцерны при первом укосе снизился под влиянием алюминия на 16% (8,16 г сухой массы на сосуд по сравнению с 9,70 г без алюминия). Отрицательное действие алюминия на урожай люцерны при первом укосе оказалось не очень резким. Значительно сильнее проявилось отрицательное действие алюминия на росте и урожае люцерны при втором укосе в первом и во втором году жизни растений. Высота растений при внесении алюминия была в 2 раза меньше контрольных, а урожай отавы упал до 16,4% по сравнению с урожаем на контроле.
Отрицательное действие алюминия на отрастание люцерны в сильной степени проявилось и на второй год ее жизни; урожай растений по алюминию составил всего 16,6% по сравнению с урожаем на контроле.
Во много раз лучше отрастала люцерна на той же почве при внесении извести и на окультуренной почве. Растения на известкованной почве были в 2 раза выше контрольных и в 4 раза выше, чем на почве, получившей алюминий. При этом преимущество известкованной почвы
возрастало от укоса к укосу. Так, урожай люцерны по известкованной почве при первом укосе был выше контрольного на 48%, при втором на 66%, а при третьем (на втором году жизни) на 113%.
Влияние свойств почвы на отрастание люцерны видно из сравнения веса растений на хорошо окультуренной почве с их весом на дерново-подзолистой почве средней окультуренности.
Урожай люцерны на хорошо окультуренной почве по сравнению с урожаем на почве средней окультуренности составил при первом укосе 137%, при втором 342% и при третьем 684%.
Сопоставление этих цифр показывает, что подвижные формы алюминия и марганца на кислых дерново-подзолистых почвах оказывают отрицательное влияние на отрастание растений.
Еще по теме ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ И МАРГАНЦА НА РАСТЕНИЯВ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ:
- ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА УСЛОВИЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ
- Глава XIV МИГРАЦИЯ И АККУМУЛЯЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА,МАРГАНЦА, АЛЮМИНИЯ В ПОЧВАХ
- ДЕЗИНВАЗИЯ ОБЪЕКТОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
- Роль внешней среды в формировании адаптаций
- ЗАВИСИМОСТЬ ЖИВОТНЫХ ОТ ГЛАВНЕЙШИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
- ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА СПЕРМИЕВ ВНЕ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНОГО
- ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА СПЕРМИЕВ ВНЕ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНОГО
- 3.3.2 Влияние сроков посева на урожайность гибридов кукурузы в зависимости от агроклиматической зоны возделывания
- Биотоп: местообитание и факторы внешней среды Местообитание и местопроизрастание
- Влияние условий среды
- Глава 8 ВЛИЯНИЕ НА НАСЕКОМЫХ СВЕТА И ДРУГИХ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
- ПИЩА КАК ФАКТОР СРЕДЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА НАСЕКОМЫХ
- 10.3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ПОВЕДЕНИЕ И АДАПТАЦИЮ ЖИВОТНЫХ
- Влияние высотных факторов и принципы формирования искусственной газовой среды в кабине
- ПРЕВРАЩЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
- ПРЕВРАЩЕНИЯ АЛЮМИНИЯ
- ПРЕВРАЩЕНИЯ МАРГАНЦА
- ПРЕВРАЩЕНИЯ МАРГАНЦА
- НЕДОСТАТОЧНОСТЬ МАРГАНЦА
- Определение марганца в крови перйодатным методом.