Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о значительных колебаниях содержания микроэлементов в растениях.
По сведениям ряда авторов, количество бора в сельскохозяйственных культурах составляет от 2 до 35 мг, меди — от 1,5 до 8,5 мг, марганца — от 18 до 260 мг, молибдена — от 0,2 до 18 мг, кобальта — от 0,01 до 0,6 мг и цинка — от 16 до 65 мг в 1 кг сухого вещества.
Концентрация микроэлементов в растениях зависит от вида сельскохозяйственных культур. По данным некоторых авторов, в зерне ячменя от 2 до 4,7 мг бора, от 4 до 18,3 мг меди, от 8 до 140 мг марганца, от 0,2 до 1,4 мг молибдена, от 0,02 до 0,2 мг кобальта и от 9 до 75 мг цинка в 1 кг сухого вещества, а в ячменной соломе количество этих элементов составляет соответственно 3—6; 1—12; 18—153; 0,3—0,7; 0,05—0,2 и 5—55 мг/кг.
В зерне и соломе кормовых бобов содержится соответственно 3—9 и 5—14 мг бора, 5—23 и 4—7 мг меди, 7—26 и 58—160 мг марганца, 0,7—8,4 и 0,4—1,7 мг молибдена, 0,1—0,5 и 0,1—0,3 мг кобальта, 12— 56 и 60—180 мг цинка в 1 кг сухого вещества.
В 1 кг сухого вещества кукурузы содержится от 1 до 6 мг бора, от 3 до 12 мг меди, от 21 до 197 мг марганца, от 0,2 до 1,5 мг молибдена, от 0,07 до 0,4 мг кобальта и от 5 до 55 мг цинка. Так же велик разброс в содержании микроэлементов в сене многолетних трав. По литературным данным, в сене тимофеевки луговой микроэлементный состав следующий: 2—6 мг бора, 4—26 мг меди, 11 — 135 мг марганца, 0,4—0,8 мг молибдена, 0,05—0,3 мг кобальта и 10—40 мг цинка в 1 кг сухого вещества.
Корнеплоды (свекла, брюква, морковь) в 1 кг сухого вещества (в т. ч. и листьев) содержат соответственно от 20 до 50 и от 12 до 30 мг бора, от 6 до 28 и от 5 до 24 мг меди, от 35 до 325 и от 15 до 190 мг марганца, от 0,4 до 2,6 и от 0,1 до 0,2 мг молибдена, от 0,15 до 0,6 и от 0,05 до 0,3 мг кобальта, от 10 до 220 и от 12 до 100 мг цинка.
Приведенные данные фактического содержания микроэлементов в разных сельскохозяйственных культурах свидетельствуют о значительном их разбросе, что связано не только с физиологическими особенностями растений, но и целым комплексом других факторов, основоопределяющими из которых являются тип почвы, ее агрохимические свойства и запас микроэлементов в пахотном слое.
Как показано рядом работ, на разных типах почв в растения поступает неодинаковое количество микроэлементов, что оказывает существенное влияние на уровень выноса химических элементов урожаем. При этом установлено, что на органогенных (торфяных, торфяно-болотных, аллювиально-болотных и др.) почвах в растения поступает меньше микроэлементов, чем на минеральных.
Многочисленными исследованиями установлено, что уровень содержания микроэлементов в почвах оказывает прямое влияние на их количество в растениях. Поэтому внесение микроудобрений под различные сельскохозяйственные культуры оказывает положительное влияние на концентрацию микроэлементов в растениях.
Обзор литературы показывает, что концентрацию микроэлементов в растениях можно в определенных пределах увеличить за счет внесения микроудобрений. Повышение урожая сельскохозяйственных культур за счет применения минеральных удобрений, в том числе микроудобрений, и повышение концентрации микроэлементов в растениях обусловливает увеличение выноса химических элементов из почвы, обеднение ими последней, что усиливает актуальность проблемы восполнения и повышения почвенного плодородия за счет дополнительного внесения микроудобрений.
Как показано рядом авторов, различные сельскохозяйственные культуры с 1 га выносят от 21 до 64 г бора, от 7,3 до 52,5 г меди, от 119 до 334 г марганца, от 6 до 8 г молибдена, от 0,8 до 2,1 г кобальта и от 97 до 260 г цинка. При этом уровень выноса микроэлементов зависит от биологических особенностей культур, величины урожая, типа почвы и других факторов. Так, с урожаем сена злакового разнотравья с 1 га может быть отчуждено до 520 г марганца, зерновых культур — до 4,6 г молибдена, а клеверного сена — до 10 г этого элемента.
Учитывая важность проблемы взаимосвязи микроудобрений с поступлением в растения и их выносом урожаем, автором были исследованы закономерности данных связей на основных типах почв и ведущих сельскохозяйственных культурах, определены количественные параметры рассматриваемых процессов.
Установлено, что содержание микроэлементов в растениях, выращенных на разных типах почв, колеблется в широких пределах. Так, в зерне ячменя количество меди в среднем составляло 5,9—6,5 мг, кобальта — 0,02—0,04 мг и цинка — 14,6—21,3 мг в 1 кг воздушно-сухого вещества, а в соломе — соответственно 3,8—5,4; 0,03—0,06 и 28,6—30,7 мг/кг.
В зерне кормовых бобов содержалось в среднем 8,7 мг бора, 0,86—2,5 мг молибдена, 0,21—0,38 мг кобальта. В бобовой соломе количество данных элементов составляло соответственно 10,1 —11,5; 0,49—0,66; 0,12—0,22 мг/кг. В 1 кг воздушно-сухого вещества кукурузы содержалось 26,2—41,2 мг марганца, 0,13—0,24 мг молибдена и 15,9—27,1 мг цинка, а сена тимофеечного — 3,4—5,7 мг меди, 0,32-0,51 мг молибдена и 0,04—0,08 мг кобальта.
Количество бора в корнеплодах кормовой свеклы составляло в среднем 12,4—16,7 мг, марганца — 21,9—32,7 мг, цинка 12,4—26,8 мг, а в свекольной ботве — 24,2—28,6 мг бора, 46,7—63,1 мг марганца и 28,6—37,9 мг цинка в 1 кг воздушно сухого вещества.
Следует отметить, что содержание микроэлементов в растениях одних и тех же культур, выращенных на органогенных почвах, значительно ниже по сравнению с растениями на минеральных почвах, что свидетельствует о разной природе закрепления и подвижности элементов в пахотном слое этих почв и их неодинаковой обеспеченности микроэлементами.
Применение микроудобрений значительно увеличивало поступление микроэлементов в растения и их вынос урожаем. Уровень изменений концентрации микроэлементов в растениях зависел от способа внесения удобрений и был максимальным при внесении последних в почву, менее высоким — при предпосевной обработке семян и минимальным — при опрыскивании растений.
Внесение борных удобрений в почву повышало концентрацию бора в кормовых бобах на 9—20%, а в кормовой свекле — на 23—36%. Предпосевное смачивание семян данных культур раствором борной кислоты и опрыскивание растений способствовали увеличению содержания микроэлемента в растениях соответственно на 1—6 и 1—4%.
Медные удобрения под ячмень и тимофеевку и марганцевые под кукурузу и кормовую свеклу способствовали возрастанию концентрации данных элементов в растениях на 26—44%, а предпосевное смачивание семян растворами сульфатов меди и марганца — на 5—14%, опрыскивание растений — 2—7%.
Аналогичным было действие цинковых удобрений на поступление цинка в растения ячменя, кормовой свеклы и кукурузы. При внесении микроудобрения в почву повышалось содержание этого элемента в данных культурах на 23—70%, предпосевном смачивании семян — на 5—21%, опрыскивании растений — на 1,5—9%.
Наибольшие изменения в содержании микроэлементов в растениях имели место при применении молибденовых и кобальтовых удобрений. Внесение последних в почву под кукурузу, ячмень, кормовые бобы и тимофеевку обусловливало увеличение содержания микроэлементов в растениях в 1,5—4 раза по сравнению с контролем. При этом отмечено более значительное поступление молибдена в растения кормовых бобов и кукурузы, а кобальта — в ячмень и тимофеевку. Подобное высокое действие микроудобрений на поступление микроэлементов в растения объясняется, с одной стороны, биологическими особенностями данных культур, их отзывчивостью на вносимые элементы, с другой — крайне низким запасом молибдена и кобальта в почвах региона.
Применение предпосевного смачивания семян микроэлементами повышало концентрацию молибдена в кукурузе и кобальта в ячмене в 1,5—2,5 раза, а в бобах и тимофеевке — на 13—51%. Опрыскивание растений растворами данных микроудобрений способствовало повышению содержания молибдена и кобальта в культурах на 3—50%.
Важным критерием оценки закономерностей динамики микроэлементов в системе почва — растение является уровень их выноса урожаем различных сельскохозяйственных культур. Анализ полученных данных показывает, что данный критерий зависит от вида культур.
Наиболее высоким выносом бора, марганца и цинка (200—341 г/га) характеризуется кормовая свекла; молибдена (3,5—8,5 г/га) и кобальта (0,9—1,8 г/га) — кормовые бобы. Значительный вынос марганца (215—338 г/га) и цинка (130—223 г/га) характерен для кукурузы. Ячмень и тимофеевка луговая отличаются меньшим выносом микроэлементов.
Однако количество микроэлементов, отчуждаемое из почвы урожаем, зависит не только от вида сельскохозяйственных культур, но и от типа почвы, а также от запаса в ней микроэлементов. В урожае растений, выращенных на органогенных почвах, отличающихся от минеральных не только комплексом агрохимических свойств, но и более низким запасом микроэлементов, содержание последних было значительно ниже. Так, количество бора в урожае кормовых бобов и свеклы было ниже в 1,2—1,4 раза; молибдена в кукурузе и тимофеевке — в 1,8, а кормовых бобах — в 2,4 раза; кобальта в бобах, ячмене и тимофеевке — в 2 раза; марганца в свекле и кукурузе — в 1,4—1,6 раза; меди в ячмене и тимофеевке — в 1,2—1,6 раза; цинка в ячмене, свекле и кукурузе — в 1,5—1,7 раза.
Внесение микроудобрений оказывает значительное влияние на уровень выноса микроэлементов урожаем сельскохозяйственных культур. Установлено, что с увеличением доз вносимых микроудобрений количество микроэлементов в урожае повышается. Количество микроэлементов в урожае культур зависит не только от доз микроудобрений, но и от способов их внесения.
Наиболее высокое действие на поступление микроэлементов в растения и их вынос урожаем оказывает внесение микроудобрений в почву. Внесение 2 кг/га бора под бобы и свеклу повышало вынос элемента урожаем данных культур соответственно на 13—27 и 34—36%, а 8 кг/га меди под ячмень и тимофеевку — на 39—45%.
Марганцевые удобрения в дозе 12 кг/га способствовали увеличению выноса элемента урожаем кормовой свеклы и зеленой массы кукурузы соответственно на 30—48 и 21—40%, а цинковые в дозе 8 кг/га повышали количество цинка, выносимого свеклой, кукурузой и ячменем соответственно на 41—48, 24—69 и 41—66%.
Более интенсивный вынос микроэлементов имеет место при применении молибденовых и кобальтовых удобрений. Внесение этих удобрений в дозе 0,6 кг/га обусловливало усиление выноса молибдена и кобальта урожаем кормовых бобов, тимофеевки луговой, кукурузы и ячменя в 2—5 раза по сравнению с контролем.
Меньшее, но существенное увеличение выноса микроэлементов урожаем разных сельскохозяйственных культур наблюдалось при внесении микроудобрений способом предпосевного смачивания семян. При этом количество бора в урожае приведенных выше культур увеличивалось в среднем на 9—17%, меди — 11—20%, марганца — 12—23%, цинка — 17—28%, молибдена и кобальта — от 25 до 200%.
Менее значительное повышение выноса микроэлементов имело место при внесении микроудобрений путем опрыскивания растений. Колебания у бора, меди, марганца и цинка составляли от 4 до 19%, а молибдена и кобальта — от 8 до 57%.
Несмотря на сравнительно низкий вынос микроэлементов растениями, на органогенных почвах в абсолютных величинах, по сравнению с минеральными, он более высок по отношению к контролю. Это свидетельствует о значительном использовании микроэлементов растениями на данных почвах от общего их запаса в пахотном слое. С другой стороны, неравнозначны изменения запасов микроэлементов при внесении одинаковых доз микроудобрений на разных типах почв в процентах на единицу объема.
При внесении борных удобрений в дозах 0,5; 1 и 2 кг/га на минеральных почвах со средним запасом бора изменяется общий запас элемента соответственно в 1,4; 1,8 и 2,5 раза, а в органогенной почве — 1,7; 2,4 и 3,9 раза. Применение медных удобрений в дозах 2; 4 и 8 кг/га на почвах со средним запасом меди повышает общий запас элемента в 1,2; 1,4 и 1,7 раза, а в органогенной почве с низким запасом меди — соответственно в 1,3; 1,7 и 2,4 раза.
Небольшие изменения общего запаса марганца в почвах наблюдаются при внесении марганцевых удобрений в дозах 3; 6 и 12 кг/га. В минеральных разновидностях почв со средним запасом марганца его количество практически не меняется, а в органогенных почвах с низким запасом этого элемента — увеличивается в 1,1—1,3 раза.
Внесение в минеральные почвы с низким запасом молибдена молибденовых удобрений в дозах 0,3; 0,6 и 1,2 кг/га повышает общее содержание этого элемента в пахотном слое в 3,1; 5,3 и 9,6 раза, а в органогенных почвах с запасом молибдена 0,04 кг/га — в 8,5; 16 и 31 раз. Кобальтовые удобрения в тех же дозах на почвах с низким запасом кобальта увеличивают его общий запас в 1,1; 1,3 и 1,5 раза, а в органогенных почвах — соответственно в 1,3; 1,6 и 2,2 раза.
Цинковые удобрения в дозах 2; 4 и 8 кг/га повышают общий запас цинка в минеральных почвах со средним запасом элемента соответственно в 1,7; 2,4 и 3,9 раза, а в органогенных почвах — в 2,7; 4,4 и 7,8 раза.
При предпосевной обработке семян и опрыскивании растений растворами солей микроэлементов увеличение общего запаса их в почвах практически не происходит.
Расчет коэффициентов использования микроэлементов в системе почва — микроудобрение — растение показал, что с урожаем ячменя выносится от 0,2 до 0,5% меди, от 0,01 до 0,05% кобальта и от 2 до 11 % цинка от общего их запаса в почвах. По степени использования микроэлементов урожаем данной культуры их можно расположить в следующий ряд: Zn > Cu > Co.
С урожаем кормовых бобов вынос микроэлементов следующий: от 1,8 до 8,3% бора, от 1,3 до 14% молибдена и от 0,9 до 3,5% кобальта. Ряд элементов по уменьшению их выноса данной культурой будет иметь следующий вид: Мо > В > Со.
С урожаем кукурузы выносится от 0,2 до 0,6% марганца, от 0,4 до 6,1% молибдена и от 2,6 до 16,5% цинка. Эти элементы по степени снижения их выноса урожаем зеленой массы кукурузы образуют следующий ряд: Zn > Mo > Mn.
Вынос микроэлементов урожаем кормовой свеклы составляет от 9,3 до 30,8% бора, от 0,29 до 0,93% марганца и от 3,1 до 20,9% цинка, а урожаем сена тимофеевки луговой — от 0,13 до 0,26% меди, от 0,013 до 0,024% кобальта и от 0,2 до 3,3% молибдена. По степени снижения выноса микроэлементов кормовой свеклой они образуют следующий ряд: B > Zn > Mn, а тимофеевки луговой — Мо > Cu > Со.
Величина выноса микроэлементов с урожаем в процентах от их общего запаса в почвах зависит от доз и способов применения микроудобрений, и при предпосевном смачивании семян она выше, чем при внесении их в почву или опрыскивании растений. Так, при внесении микроудобрений в почву процент использования микроэлементов разными сельскохозяйственными культурами от общего запаса подвижных форм элементов в пахотном слое составлял: от 1 до 18% бора, от 0,13 до 0,4% меди, от 0,25 до 1% марганца, от 0,2 до 2,5 молибдена, от 0,014 до 0,11% кобальта и от 1,9 до 2% цинка.
При предпосевном смачивании семян общий вынос микроэлементов от их запаса в почве колебался в пределах 3,6—31% бора, 0,2— 0,54% меди, 0,22—0,93% марганца, 1,9—14% молибдена, 0,02—0,14% кобальта и 5,6—21% цинка.
Относительно высокий вынос микроэлементов культурами при предпосевном смачивании семян по сравнению с другими способами внесения микроудобрений объясняется, с одной стороны, незначительным дополнительным внесением элементов в почву, вследствие чего их запас в пахотном слое практически не изменяется. Как свидетельствуют литературные данные и собственные исследования автора, предпосевная обработка семян микроэлементами оказывает положительное влияние на активность роста корневой системы и надземной части растений, приводящее не только к повышению урожайности и интенсивности поступления химических элементов в растения, а, следовательно, и общий вынос микроэлементов урожаем, за счет более активного использования последних из их запасов в почве.
Разные химические элементы не в одинаковой степени используются растениями. К элементам, относящимся к сильным мигрантам в системе почва — растение, относятся цинк (от 2 до 21%) и бор (от 1 до 31%), средним — молибден (от 0,2 до 14%). Слабо мигрируют в данной системе марганец (от 0,2 до 0,9%), медь (от 0,13 до 0,54%) и кобальт (от 0,01 до 0,14%).
Разные сельскохозяйственные культуры также можно характеризовать по интенсивности выноса микроэлементов. Изученные культуры по данному признаку можно расположить в условный убывающий ряд: кормовая свекла (9,3—31% B; 3—21% Zn; 0,3—0,93% Mn) > кормовые бобы (1,3—14% Мо; 1,8—8,3% В; 0,9—3,5% Со) > кукуруза (2,6— 16,5% Zn; 0,5-6% Мо; 0,2-0,6% Mn) > ячмень (2—11% Zn; 0,2—0,5% Cu; 0,01—0,05% Со) > тимофеевка луговая (0,2—3,3% Мо; 0,13—0,26% Cu; 0,013—0,024% Со).
Полученный фактический материал о закономерностях поступления микроэлементов в растения и уровне их выноса разными сельскохозяйственными культурами имеет не только большое теоретическое, но и практическое значение. Он может служить основой при разработке рациональной системы применения микроудобрений с учетом типов почв, запасов в них микроэлементов, биологических особенностей выращиваемых культур.
Высокие величины выноса микроэлементов урожаем сельскохозяйственных культур, а также значительная отзывчивость растений на внесение микроудобрений, положительное влияние последних на урожай и его качество позволяют сделать вывод о необходимости их систематического применения в практике сельскохозяйственного производства в регионе.