Влияние органоминеральных удобрений на накопление Cu и Zn в растениях ярового рапса

Введение. Последнее время все больше внимания уделяется вопросам полноценного питания растений. Наряду с основными элементами питания для их роста и развития необходимы микроэлементы. Сбалансированный микроэле-ментный состав обеспечивает полноценные физиологические процессы в растениях, способствует повышению продуктивности и качеству готовой продукции. К числу жизненно необходимых микроэлементов для рапса относят бор, молибден, марганец, цинк, медь и др. [1, 2].

Вопрос о содержании цинка и меди в растениях рапса требует особого наблюдения, так как благодаря высокой динамичности процессов трансформации этих элементов могут наблю- даться условия для проявления как их токсичности, так и недостатка [3].

Медь – микроэлемент, необходимый растениям для участия в процессах окисления и дыхания, улучшения фотосинтетической деятельности и водного баланса, повышения толерантности растений к температурному режиму и устойчивости к заболеваниям грибкового и бактериального происхождения. Оптимальное содержание меди в растениях рапса – от 3 до 10 мг/кг сухого вещества [4].

В растительном организме цинк входит в состав 30 ферментов. Данный элемент принимает участие в различных видах обменов, влияет на образование триптофана, повышает содержание фитогормонов, в свою очередь влияющих на на- копление биомассы растений, оказывает положительное влияние на засухоустойчивость и холодостойкость растений, повышает устойчивость к грибковым и бактериальным заболеваниям. Оптимальное содержание цинка в растениях рапса – от 7,5 до 20 мг/кг сухого вещества [6].

Характер распределения эссенциальных элементов (Cu, Zn) в растениях рапса в зависимости от фазы развития и форм внесенных удобрений остается пока невыясненным.

Цель исследования: определить количественные параметры накопления цинка и меди растениями ярового рапса сорта Риф, выращенного при внесении цеолитсодержащей породы, минеральных, органических удобрений и органоминеральной смеси в условиях Липецкой области.

Материалы и методы исследования. Опыты проведены в 2018–2019 гг. в условиях опытного поля ЕГУ им. И.А. Бунина. Почва участков – чернозем выщелоченный. Агрохимическая характеристика почвы: гумус – 5,6–5,7 %; фосфор – 196,2–197,9 мг/кг; калий – 119,5–124,1 мг/кг; кальций – 25,7–26,3 мг-экв/100 г; магний – 2,0–2,4 мг-экв/100 г.

Объектом исследования являлся сорт ярового рапса Риф, выведенный ГНУ ВНИИ рапса совместно с ГНУ ВНИИМК. Возделывание рапса ярового осуществляли согласно общепринятой агротехнологии в Липецкой области. Высевали рапс в III декаде апреля, рядовым способом, норма высева 2,5 млн шт. всхожих семян/га.

В опыте использовали куриный помет (КП) с птицефабрики «Светлый путь» Елецкого района и природный цеолит (Ц) из Тербунского месторождения. Были изучены химико-аналитические свойства цеолита и отходов. Средний минеральный состав цеолита, масс%: Na (0,1); Mg (0,9); Al (9,4); Si (21,3); Р (0,4); S (0,3); К (1,6); Са (0,8); Fe (2,3); Cj (9,5); Ni (3,4); Cu (0,3); Zn (1,1); Mo (1,2). Средний минеральный состав отходов птицефабрики составляет, масс%: Na (1,5);

Mg (5,4); Al (0,5); Si (2,8); Р (8,7); S (0,9); К (5,9); Са (11,9); Fe (0,8); Cо (9,2); Ni (4,6); Cu (0,7); Zn (5,5); Mo (4,7).

Закладку опыта производили в четырехкратной повторности по следующей схеме: 1) контроль; 2) N 60 P 60 K 60 ; 3) Ц 3 т/га; 4) КП 2,5 т/га; 5) КП 5 т/га; 6) КП 10 т/га; 7) N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га; 8) КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га; 9) КП 5 т/га + Ц 3 т/га; 10) КП 10 т/га + Ц 3 т/га. Площадь опытных делянок составляла 20 м², площадь учетных – 15 м².

Опыт проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова [5].

Содержание меди и цинка в растениях ярового рапса определяли в условиях научноисследовательской агрохимической лаборатории ЕГУ им. И.А. Бунина атомно-абсорбционным методом согласно ГОСТ 30692-2000.

Результаты исследования

Медь. Проведенные исследования показывают, что наименьшая разница в вариантах опыта в фазу розетки по изучению содержания меди в растениях рапса от применяемых удобрений составила 0,181 мг/кг. В вариантах при внесении N 60 P 60 K 60 , КП 2,5 т/га, КП 5 т/га и КП 10 т/га отмечался процесс накопления меди в вегетативной массе рапса (табл. 1).

Внесение цеолита 3 т/га и куриного помета 2,5 т/га не повлияло на содержание меди, а различия между контролем и данными вариантами оказались несущественны. Существенное уменьшение меди в эту фазу развития растений выявлено в варианте КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, по отношению к контролю достоверное уменьшение элемента составило 0,928 мг/кг сухой массы растений. Увеличение дозы органического удобрения до 5 т/га с той же дозой цеолита (3 т/га) уменьшило содержание элемента на 0,651 мг/кг сухой массы. При внесении КП 10 т/га + Ц 3 т/га достоверное снижение металла составило 0,509 мг/кг сухой массы. Самое низкое содержание меди в рапсе выявлено в варианте N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га – 0,327 мг/кг сухой массы.

Таблица 1

Вариант	Фаза
	розетки	цветения	стручка	уборки
1	2	3	4	5
1. Контроль	9,083	7,869	6,281	4,371
2. N 60 P 60 K 60	9,743	8,793	8,500	5,117

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5
3. Ц 3 т/га	9,011	7,776	6,212	4,706
4. КП 2,5 т/га	9,166	8,167	7,087	5, 219
5. КП 5 т/га	9,473	9,091	7,864	5,944
6. КП 10 т/га	9,582	9,152	8,127	6,556
7. N 60 P 60 K 60 +Ц 3 т/га	8,654	7,878	5,872	4,144
8. КП 2,5 т/га+Ц 3 т/га	8,155	7,390	6,275	4,206
9. КП 5 т/га+Ц 3 т/га	8,432	8,225	6,956	4,606
10. КП 10 т/га+Ц 3 т/га	8,574	8,394	7,573	4,963
НСР 05	0,181	0,206	0,125	0,137
НСР, %	2,010	2,609	2,049	2,707

Содержание меди в вегетативной массе растений рапса в зависимости от условий агроэкологических опытов, мг/кг сухой массы

В фазу цветения содержание меди в вегетативных органах рапса (стебель, листья, соцветия) во всех вариантах опыта по сравнению с фазой розетки снизилось. В среднем на контрольном участке концентрация меди в вегетативных органах растений составляла 7,869 мг/кг сухой массы. Статистическая обработка полученных данных позволила выявить, что внесение Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га практически не изменили содержание меди в органах растения по сравнению с контролем. Внесение N 60 P 60 K 60 в чистом виде, а также куриного помета (как в чистом виде, так и с применением цеолита) существенно повысило содержание меди в этой фенофазе. Эффект положительной зависимости между повышением азота в почве и количественным накоплением Сu в растительных организмах подтвержден рядом авторов [7, 8].

Сравнительный анализ между вариантами N 60 P 60 K 60 и N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га выявил снижение меди в вегетативной массе растений рапса на 0,915 мг/кг сухой массы; в варианте КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – на 0,777 мг/кг сухой массы; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – на 0,866; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – на 0,758 мг/кг сухой массы.

В период формирования урожая несущественные различия выявлены между контролем и вариантами Ц 3 т/га, N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га. Применение в чистом виде минеральных и органических удобрений, а также органоминерального комплекса КП 5 т/га +

Ц 3 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га показали существенное увеличение меди в вегетативных органах относительно контрольных значений.

Адсорбционная способность цеолита в фазу зеленого стручка позволила снизить содержание меди между вариантами № 2 и № 7 на 2,63; № 4 и № 8 – на 0,812; № 5 и № 9 – на 0,904; № 6 и № 10 – на 0,555 мг/кг сухой массы.

Динамика снижения элемента в опыте сохранилась на протяжении всего вегетационного периода с максимумом в фазу уборки.

В момент уборки урожая в вегетативной массе рапса существенных изменений по содержанию меди относительно контроля не выявлено в вариантах Ц 3 т/га, N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га. Достоверная разница выявлена от применения N 60 P 60 K 60 , различных доз органических удобрений, а также органоминерального комплекса в дозе КП 10 т/га + Ц 3 т/га.

Разница в количественном содержании меди между вариантами с применением цеолита и без него составила: N 60 P 60 K 60 и N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га – 0,973 мг/кг сухой массы; КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – 1,013; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – 1,338; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – 0,758 мг/кг сухой массы.

Цинк. Внесение органических удобрений, как в чистом виде, так и с применением цеолита, способствовало достоверному повышению содержания Zn в зеленой массе рапса во все фазы вегетации растений по сравнению с его содержанием в контрольном варианте (табл. 2).

Таблица 2

Вариант	Фаза
	розетки	цветения	стручка	уборки
1. Контроль	11,277	9,070	6,479	3,782
2. N 60 P 60 K 60	12,296	11,149	10,002	8,908
3. Ц 3 т/га	11,730	9,723	7,606	5,741
4. КП 2,5 т/га	17,402	14,962	11,281	7,036
5. КП 5 т/га	18,936	15,823	12,430	8,275
6. КП 10 т/га	19,517	16,750	13,427	9,825
7. N 60 P 60 K 60 +Ц 3 т/га	12,117	10,419	8,029	4,787
8. КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га	16,054	13,557	9,695	5,544
9. КП 5 т/га + Ц 3 т/га	17,036	13,912	10,436	6,469
10. КП 10 т/га + Ц 3 т/га	18,475	15,463	11,488	8,231
НСР 05	0,323	0,326	0,571	0,337
НСР %	2,085	2,487	5,666	2,417

Содержание цинка в вегетативной массе растений рапса в зависимости от условий агроэкологических опытов, мг/кг сухой массы

Максимальные значения цинка в вегетативной массе рапса отмечены в фазу розетки. На контрольных участках модельного опыта в зеленой массе растений в эту фазу содержалось 11,277 мг/кг сухого вещества, тогда как максимальное значение было выявлено в варианте с внесением органики в дозе 10 т/га, которое составило 19,517 мг/кг сухого вещества. В последующие фазы развития растений отмечается снижение Zn во всех вариантах опыта. К моменту сбора урожая в контрольных растениях его зафиксировано 5,782 мг/кг сухого вещества, а в растениях, отбираемых с варианта КП 10 т/га, – 8,231 мг/кг сухого вещества.

На опытных участках с использованием органоминеральных смесей (КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га, КП 10 т/га + Ц 3 т/га) выявлена адсорбция цеолитсодержащей породы Тербунско-го месторождения по отношению к Zn, которая способствовала снижению элемента в вегетативной массе рапса в вариантах опыта на протяжении всего периода вегетации растений: в фазу розетки – на 1,348; 1,901; 1,042 мг/кг сухого вещества; в фазу цветения – на 1,405; 1,920; 1,287; в фазу стручка – на 1,622; 1,994; 1,939; в фазу уборки – на 1,492; 1,806; 1,594 мг/кг сухого вещества соответственно.

Минеральные удобрения в дозе N 60 P 60 K 60 в чистом виде и с применением цеолита (3 т/га) достоверно повышали содержание цинка в вегетативных органах растений рапса. Прямая зависимость между повышением азота в почве и накоплением цинка в растениях свидетельствует о биологической аккумуляции данного элемента [7, 9].

Динамика снижения элемента прослеживается, как и в случае с применением органоминерального комплекса, с максимумом накоп- ления (12,296 мг/кг сухого вещества) в начале вегетации растений и минимумом в фазе уборки урожая (7,287 мг/кг сухого вещества).

Применение цеолита в чистом виде достоверно повышало содержание цинка в растениях рапса до фазы зеленого стручка. В фазу уборки достоверных различий с контролем не выявлено.

Выводы. Анализ микроэлементного состава зеленой массы растений ярового рапса в условиях агроэкологического опыта позволил установить, что содержание Cu и Zn зависело как от дозы внесения удобрений, так и от фазы развития растений. Поступление цинка и меди в начальный период развития выше, чем в период созревания.

Наиболее вариабельным элементом в изучаемом опыте являлась медь. Разница в количественном содержании меди между вариантами с применением цеолита и без него к моменту уборки составила: N 60 P 60 K 60 и N 60 P 60 K 60 + Ц 3 т/га – 0,973 мг/кг сухой массы; КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – 1,013; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – 1,338; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – 0,758 мг/кг сухой массы. На опытных участках с использованием органоминеральных смесей (КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га, КП 10 т/га + Ц 3 т/га) выявлена адсорбция цеолитсодержащей породы по отношению к Zn: в фазу розетки – на 1,348; 1,901; 1,042 мг/кг сухого вещества; в фазу цветения – на 1,405; 1,920; 1,287; в фазу стручка – 1,622; 1,994; 1,939; в фазу уборки – 1,492; 1,806; 1,594 мг/кг сухого вещества соответственно.

В целом совместное использование цеолита с отходами птицеводства можно рекомендовать для возделывания ярового рапса в условиях Липецкой области.