Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В зоне орошения одним из наиболее актуальных вопросов является проведение научно-исследовательских работ по изучению геохимических и биогеохимических свойств и особенностей миграции и аккумуляции химических элементов, интенсивность биологического поглощения отдельных микроэлементов сельскохозяйственными культурами, в том числе луком в орошаемых серо-бурых почвах с относительно низким плодородием [1].

В луке содержатся в различных количествах некоторые педогенные элементы. В связи с этим учеными проводились исследования элементного химического состава лука, агротехники его возделывания, лечебных свойств. Среди них отметим работы М.Б. Алексеева в России [2], Р.У. Эшонкулову в Таджикистане [3], D.K. Adotey в Африке [4], Juan Carlos Dias-Perezl в США [5], M.N.Yousuf в Бангладеш [6] и др. Изучены химический состав, влияние макро- и микроудобрений на рост, развитие и урожайность растений лука, влияние химических элементов в почве на качество и вкусовые характеристики лука и другие подобные свойства.

В исследованиях количественно и качественно определены N, P, K, S, Ca, Mg, Na, Zn, Mn, Fe и некоторые другие тяжелые элементы в луке, чесноке, а также в других растениях [7–9]. Показана теснейщая связь между урожайностью растений с агрохимическими и химическими составами почв [10, 11]. Как было оговорено выше, по культуре лука было проведено много исследований. Однако исследования ограничиваются агротехникой возделывания лука, нормами внесения минеральных и частично микро-, а также макроудобрений, водным режимом [12]. Исследования элементного состава и биогеохимических свойств лука в условиях орошаемых серо-бурых почв практически отсутствуют. Однако отмечено, что химический состав и качество лука, лекарственных свойств зависят от состава и количества, а также подвижности химических макро- и микроэлементов в почве.

Материалы и методы исследования

Опытно-производственные участки расположены на землях фермерских хозяйств Узбекистанского и Багдадского районов Ферганской области. В Багдадском районе почвы новоосвоенные серо-бурые, а в Узбекистанском районе староорошаемые.

Методами исследования почв являются морфогенетический метод В.В. Докучаева и физико-химические, нейтронно-активационные методы, а также общепринятые стандартные агрохимические методы, получившие широкое распространение в почвоведении. Элементный состав почвы и растений определен нейтронно-активационным методом в лаборатории экологии и биотехнологии Института ядерной физики АН РУз. При этом пробы в ядерном реакторе составляют 5×1013 нейтронов/см2с облученных потоком нейтронов, и количества химических элементов определялись исходя из периодов полураспада.

Результаты исследования и их обсуждение

Изученные орошаемые серо-бурые почвы имеют уникальное строение и химический состав, по продуктивности уступают сероземам и другим орошаемым почвам Ферганской долины. Серо-бурые почвы – это автоморфные почвы пустынной зоны, развиты они на древних поверхностях, останцовых плато, древних конусах выносах, верхних террасах и дельтах рек [1].

Почвообразующими породами для этих почв являются третичные и меловые песчаники, глины, мергели, известняки, галечники, а также широко распространенные скелетные древние пролювиальные и аллювиальные отложения.

Морфологические признаки серо-бурых почв значительно отличаются от других почв региона. Желтовато-бурый цвет присущ этим почвам и начинается после верхнего светло-серого цвета мощностью 10–15 см, в котором присутствуют белые ячеисто-карбонатные пятна, зерна гипса и соединения железа. Это продукт современных процессов почвообразования.

Мощность гумусового горизонта, количество и качество элементов питания, а также мощность и скелетность слоя, уровень каменито-гравийного состава являются важными показателями при определении плодородия орошаемых автоморфных серо-бурых почв пустынной зоны. В пустынной зоне по мере увеличения периода орошения в зависимости от мутности поливной воды постепенно увеличиваются мощность гумусового и агроирригационного горизонтов, содержание гумуса, валовых и подвижных элементов. Количество гумуса в агроирригационном горизонте староорошаемых серо-бурых почв составляет 1,02 %. Этот показатель в новоосвоенных серо-бурых почвах составляет 0,60 %.

Источником орошения этой территории являются мутные воды реки Сох, уровень мутности которой меняется в зависимости от сезона года. В период орошения, т.е. в июне, июле и августе, уровень мутности воды достигает 2,2–4,3 г/л.

Суммарное количество растворенных солей и мутных стоков в водах р. Сох составляет 1204 мг/л, кольматирующая способность оценивается как высокая [1].

Согласно анализу при максимальном расходе речной воды в период поливов количество твердого стока в среднем составило 2,21 г/л. Среднее содержание гумуса в осадках составило 1,544 % (n = 7), подвижного фосфора 24,0 мг/кг и калия 194 мг/кг. Таким образом, несмотря на относительно короткий период освоения земель, формирование агроирригационного слоя и повышение плодородия почв можно оценить как положительное влияние показателей мутности и состава стоков р. Сох.

Известно, что количество химических элементов и их соединений в почве изменяется в зависимости от характера проявления факторов почвообразования. Классификация химических элементов, содержашихся в почвах по В.И. Вернадскому [13], делится на группу циклические (Cr, Co, Sb), рассеянные (Sc, Cs) и др. Количество циклических и рассеянных микроэлементов по данным анализа проб почв, отобранных из генетических горизантов изученных орошаемых серо-бурых почв и осадочных отложений р. Сох, приведено в табл. 1.

Количество микроэлементов Sb, Cs в изученных почвах меньше, чем литосферного кларка. Содержание микроэлементов Sc, Cr, Co, напротив, превышает количество литосферного кларка и варьируют в пределах Cr 41–57, Co 6,6–12,0, Sc 6,7–11,0 мг/кг. Это свидетельствует о том, что в генетических горизонтах орошаемых серо-бурых почв, сформированных в трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтах в зависимости от состава и норм поливной воды происходит аккумуляция вышеуказанных циклических и рассянных микроэлементов.

Таблица 1

Изменение количества циклических и рассеянных элементов в генетических горизонтах почв, мг/кг (n = 6)

Рис. 1. Геохимический спектр микроэлементов в серо-бурых почвах

В подпочвенном горизонте новоосвоенных серо-бурых почв содержание микроэлементов относительно более высокое, чем в пахотных горизонтах. В староорошаемых серо-бурых почвах наблюдается обратная картина, что, очевидно, связано с длительностью влияния оросительных вод. По мере повышения степени окультуренности орошаемых серо-бурых почв циклические, рассеянные микроэлементы накапливаются в их верхних горизонтах в зависимости от количества гумуса и механического состава. Эту ситуацию можно проследить и на геохимическом спектре в порядке убывания количества микроэлементов в пахотных горизонтах орошаемых серо-бурых почв разного уровня окультуренности (рис. 1).

Относительно низкое кларковое содержание Cs, Sb и более высокое содержание Sc, Cr, Co сохранялись в орошаемых серо-бурых почвах.

Большинство химических анализов показывает [14], что элементный состав растения, произрастающего в определенных почвенных условиях, изменяется в зависимости от количества химических элементов в этой почве. Усвоение растениями и накопление химических элементов в органах растений различны в зависимости от фазы развития, что можно проследить по данным табл. 2.

В луке репчатом (Allium cepa L.) содержание Cr варьирует от 0,47 до 0,35 мг/кг, Co от 0,055 до 0,0031 мг/кг, Sc от 0,017 до 0,0086 мг/кг, Cs от 0,028 до 0,012 мг/кг, Sb от 0,02 до 0,015 мг/кг. Содержание этих элементов в пахотном горизонте почв составляют: Cr – 41-57 мг/кг, Co – 6,6-12,0 мг/кг, Sc – 6,7-10,0 мг/кг, Cs – 4,2-6,6 мг/кг, Sb – 0,97-2,2 мг/кг.

Таблица 2

Изменение содержания микроэлементов в органах лука репчатого (Allium cepa L.), мг/кг (n = 6)

Рис. 2. Геохимический спектр микроэлементов в органах растений лука репчатого (Allium cepa L.) (1/баг)

Рис. 3. Геохимический спектр микроэлементов в органах растений лука репчатого (Allium cepa L.) (2/уз)

Таблица 3

Изменение коэффициентов биологического поглощения (Ах) лука репчатого (Allium cepa L.) (n = 6)

Из таблицы 3 видно, что Sc и Cr накапливаются в корнях лука, выращенного на староорошаемых серо-бурых почвах, в два раза больше, чем в корнях луковиц, выращенных на новоосвоенных серо-бурых почв. Cs, Co и Sb накапливаются в корнях лука в условиях орошаемых почв, где Sb поглощается до 6 раз больше, и этот показатель не превышает допустимой нормы.

Орошаемые серо-бурые почвы относительно богаты Cr, Sc, Co, Sb и Cs. В листьях и луковицах наблюдается, что количество изученных микроэлементов было практически близким между собой (рис. 2, 3).

При изучении процесса биогенной миграции циклических и рассеянных элементов в первую очередь изучалось поглощение их растением лука репчатого. При этом использовалась формула, предложенная А.И. Перельманом. Результаты приведены ниже.

Доказано, что показатель коэффициентов биологического поглощения лука репчатого в различных органах варьирует в зависимости от количества элементов в почвах и физиологических функций органов. Изученные элементы согласно классификации А.И. Перельмана луком захватываются, а не поглощаются.

Заключение

Таким образом, между содержанием микроэлементов в луке репчатом и его листьях, корнях и содержанием микроэлементов в орошаемых почвах существует интегральная зависимость. Между содержаниями циклических и рассеянных элементов в орошаемых серо-бурых почвах и в луке, вырашенном на этих почвах, имеется корреляционная связь. Коэффициент корреляции колеблется от 0,75 до 0,99 в новоосвоенных и от 0,87 до 0,97 в староорошаемых почвах. Сильная корреляционная связь совпала с Cr, Co, Sc и Cs, в то время как Sb наблюдается относительно низкая связь. Это связано со способностью органов лука избирательно поглощать изученные химические элементы.

В староорошаемых серо-бурых почвах накопление микроэлементов в корнях, луковицах и листьях лука выше по сравнению с новоосвоенными. В корнях в 1,4–44,0 раза больше, чем в луковицах, в 3,2–7,1 раза больше, чем в листьях. Только Sb накапливается в листьях лука в 0,4 раза больше, чем в корнях, и не превышает допустимой нормы.

Контролируя количество и качество микроэлементов в почве, их миграцию и другие биогеохимические свойства, можно контролировать химический состав сельскохозяйственных культур, в том числе лука, выращиваемого на орошаемых землях. Это в свою очередь приводит к повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, а также экологической ценности продукции.