Изменение химического состава почвы в ризосфере сои под влиянием препарата "УГСХА-08"

Граница системы почва-растение является той средой, где срабатывают защитные механизмы, оберегающие растительный организм от поступления вредных концентраций различных веществ, в том числе ионов тяжелых металлов (Шильников и др., 1994). Ризосфера, или почвенно-корневая поверхность (ПКП), является внешним защитным барьером, контролирующим поступление тяжелых металлов в растение благодаря связыванию ионов с продуктами метаболизма почвенной микрофлоры и веществами, секретируемыми корнем (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).

Изучение особенностей почвенной экосистемы с позиции анализа состава почвы, движения химических элементов в прикорневой зоне позволяет разработать для современного растениеводства необходимые корректные подходы к применению новых перспективных биопрепаратов – стимуляторов роста – на фоне традиционного использования минеральных удобрений. Одним из таких препаратов микробиологической природы комплексного действия является «УГСХА-08», который исследуется в Ульяновской области.

Пузакова Алевтина Ивановна , кандидат биологических наук, доцент; Коняев Игорь Сергеевич , кандидат биологических наук, доцент; Прокопенко Ирина Владимировна , кандидат химических наук, доцент; Тигунов Александр Евгеньевич , ассистент

Цель наших исследований заключалась в изучении изменения содержания элементов питания (K2O, P2O5 и форм NH4+, NO3-), а также некоторых тяжелых металлов в ризосфере сои в результате предпосевной обработки ее семян биопрепаратом «УГСХА-08».

Полевой опыт проводился в 2009-2010 гг. на агробиологической станции УлГПУ. Семена сои сорта УСХИ-6 замачивали в препарате в концентрации 1:10000 в течение 30 мин. непосредственно перед посевом.

Содержание химических элементов изучали в двух почвенных зонах:

• 1)    ПКП – ризосфера и почвенно-корневая поверхность (2–5 см от поверхности корней);

• 2)    П – общая почвенная масса (пробы с глубины 20 см в середине опытной делянки).

Отбор почвенных образцов и их подготовку для химического анализа проводили по общепринятым методикам (Алексеенко и др., 2003; ГОСТ 28168-89). Содержание K2O, P2O5 и NH4+ определяли фотометрическим методом, рН и содержание NO3- – потенциометрически.

Определение валовой и кислоторастворимой (HCl) фракций тяжелых металлов осуществляли методом атомно-абсорбционной спектроскопии с пламенной атомизацией на атомно-абсорбционном спектрофотометре С-115-М1 в лаборатории Агрохимслужбы г. Ульяновска.

Анализ исследований показал, что в почвенно-корневой поверхности в варианте с обработкой препаратом «УГСХА-08» содержание элементов питания в виде водорастворимых форм K2O, P2O5 и NH4+ было ниже, чем в контроле. В общей почвенной массе снижения содержания элементов питания отмечено не было (табл. 1).

Таблица 1 Содержание в почве K 2 O, P 2 O 5 и форм NH 4 ⁺, NO 3 ^-

Снижение содержания в ризосфере и почвенно-корневой поверхности элементов питания (K 2 O, P 2 O 5 и NH 4 ⁺) в варианте с препаратом «УГСХА-08» указывает на усиление поступления их в корни сои.

Общее содержание тяжелых металлов в валовой форме в почве не было высоким и не превышало ПДК. Отмечены незначительные колебания содержания тяжелых металлов в ризосфере (ПКП) и общей почвенной массе (П) при обработке семян препаратом «УГСХА-08».

В кислоторастворимой фракции общая сумма тяжелых металлов в варианте с обработкой «УГСХА-08» была ниже, чем в контроле: в ПКП на 6,7%, в общей почвенной массе – на 5,9%, что свидетельствует об использовании тяжелых металлов в качестве микроэлементов в питании растений.

В почвенно-корневой поверхности при обработке семян сои препаратом «УГСХА-08» отмечено увеличение валовой и кислоторастворимой формы свинца относительно контроля. В общей почвенной массе значимой аккумуляции Pb под влиянием препарата «УГСХА-08» не было обнаружено (табл. 2). При этом валовое содержание Pb в ризосфере составило 6,0–6,2 мг/кг, что значительно ниже ПДК (32 мг/кг), его кларка в литосфере (16 мг/кг) и в почве (10 мг/кг).

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг

Аккумуляцию свинца в ризосфере можно объяснить многими причинами. Сама корневая система растений выделяет экзометаболиты различной природы (органические кислоты, сахара, другие низкомолекулярные соединения), выполняющие защитную роль при поступлении тяжелых металлов и других веществ (Каверзина, 1988). Связывание свинца в хелатные соединения в ризосфере могут осуществлять также гуминовые и фульвокислоты. Продукты, синтезируемые микроорганизмами, входящими в препарат «УГСХА-08», также, видимо, способствуют связыванию ионов Pb2+ и тем самым создают барьер, препятствующий проникновению в корни сои этому токсичному металлу. На возможность аккумуляции ризосферой других тяжелых металлов, в том числе Cd, указывают М.С. Панин и Е.Н. Бирюкова (2004), исследовавшие эти процессы у 12 видов древесных и травянистых растений и выявившие значительное превышение Cd относительно общей массы почвы. Как показали исследования других авторов, количественный и качественный состав корневых выделений специфичен для каждого вида растений, что определяет аккумуляцию ризосферой разных химических элементов (Каверзина, Прокушкин, 1984; Панин и др., 2004; Панин, Бирюкова, 2005).

Таким образом, обработка семян сои препаратом «УГСХА-08» вела к снижению содержания в ее ризосфере K 2 O, P 2 O 5 и NH 4 ⁺. На этом фоне в ризосфере сои происходило увеличение кислоторастворимой фракции Pb, что может свидетельствовать об участии препарата «УГСХА-08» в активации барьера, препятствующего проникновению ионов Pb в корни.