Wpływ składu chemicznego roztworu glebowego na zawartość makro- i mikroelementów w zbożach

(1)

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X X V I, Z. 3, W A R SZ A W A 1975

A L IN A K A B A T A -P E N D IA S

WPŁYW SKŁADU CHEMICZNEGO ROZTWORU GLEBOWEGO NA ZAWARTOŚĆ MAKRO- I MIKROELEMENTÓW W ZBOŻACH

L ab oratoriu m M ik roelem en tów ,

Z akład C hem ii G leb i N a w o żen ia IU N G w P u ła w a ch

Intensywność pobierania mikroelem entów przez rośliny zależy od bar dzo wielu czynników, spośród których równie ważną rolę spełniają w a runki siedliska glebowego, jak i właściwości samych roślin (gatunkowe i odmianowe). Ostatnio zwrócono większą uwagę na znaczenie składu chemicznego roztworu glebowego, od którego zależy dostarczanie skład ników pokarmowych do korzeni. Jednym z ważniejszych pierwiastków regulujących pobieranie składników pokarmowych przez rośliny jest wapń. Jest to pierw iastek dominujący w roztworze większości upraw nych gleb w Polsce [10, 12, 20].

W celu określenia w pływ u składu chemicznego roztworu różnych gleb na pobieranie mikroelem entów przez zboże, wykorzystano m ateriał z doświadczeń prowadzonych przez Zakład Roślin Zbożowych IUNG w Puławach.

M A TER IA Ł I M E TO DY K A B A D A Ń

Badane gleby znajdują się od 1880 r. w specjalnych mikropoletkach, założonych przez M a l e w s k i e g o [14]. M ateriał glebowy w w arstw ie grubości 1 m etra umieszczony został w pojemnikach betonowych o po wierzchni około 12 m 2 (dwa poletka m ają pow. 7 m 2). Zbiorniki te od dołu nie zostały izolowane, tak że m ateriał glebowy zalega na natu ral nym podłożu piaszczystym.

Obecnie poletka te znajdują się pod opieką Ruszkowskiej, która prze prowadza na nich różne badania [18, 19]. W 1972 r. założone zostało przez Zakład Roślin Zbożowych doświadczenie z owsem (Romulus), jęczmie niem (Piast) i pszenicą (Carola). Na wiosnę zastosowano na wszystkie gleby następujące nawożenie (w kg/ha): N — 135, P 20 3 — 80, K20 — 100.

(2)

76 A. K a b a ta -P en d ia s

Skład chemiczny gleb i roślin oznaczono metodami spektrofotom etrycz- nymi (Fe i Cu) i spektroskopii absorpcji atomowej (Mg, Ca, K, Mn, Zn). Próbki glebowe (5 g) zalewano wodą królewską i ogrzewano do całkowi tego spalenia substancji organicznej. Po odparowaniu do sucha pozosta łość ekstrahowano 5 ml HC1 (1:1) do 25 ml kolby miarowej. Próbki roś linne (10 g) spalano w piecu muflowym w tem peraturze 500°C, popiół rozpuszczano w 10 ml ln HC1 i po przesączeniu rozcieńczano do 50 ml kolby miarowej. Do oznaczenia w glebie mikroelementów, występujących w formach rozpuszczalnych, zastosowano metody przyjęte przez Komisję Mikroelementów PTG [21].

Próbki z powierzchniowego poziomu gleb pobrano do badań 7 czerwca 1972 r. i tego samego dnia zebrano całe rośliny w stadium początkowego kłoszenia. Poza tym wzięto do analiz ziarno zbóż. N aturalne roztwory w y dzielano z gleb metodą wirowania [11] i oznaczano w nich zawartość ta kich samych składników chemicznych jak w m ateriale glebowym.

W Y N IK I I D Y S K U S JA

W Ł A ŚC IW O Ś C I C H EM IC ZNE G L E B I ROZTW O RÓ W

Przynależność badanych gleb do kompleksów rolniczych określili H. Kern i Z. Oczoś w 1972 r. (tab. 1). Gleby kompleksu pszennego, z w y jątkiem dwóch gleb brunatnych wyługowanych (nr 5 i 8), odznaczają się wysoką zawartością w apnia oraz podwyższoną ilością magnezu i częścio wo potasu (tab. 2). Również całkowita zawartość manganu, cynku, mie dzi i żelaza w glebach tej grupy przewyższa ilość wymienionych pier wiastków w pozostałych glebach. Gleby kompleksu żytniego są na ogół uboższe pod względem zawartości wszystkich składników chemicznych od gleb poprzedniej grupy. Zawartość mikroelementów w formach rozpusz czalnych kształtuje się dość nieregularnie i nie wykazuje zależności od kompleksu glebowego. Jedynie w glebie przy zawartości wapnia poniżej 2% zaznacza się spadek zawartości rozpuszczalnych form tych pierw iast ków, najwyraźniej w ystępujący w przypadku manganu (gleby n r 3 i 6). Bardzo słaba rozpuszczalność cynku i miedzi w czarnej ziemi właściwej (nr 6) wywołana jest dużą ilością wapnia i przypuszczalnie także, zwięk szoną zawartością substancji organicznej.

Oceniając na podstawie liczb granicznych zatwierdzonych przez PTG [21] zawartość mikroelementów w badanych glebach stwierdzić należy, że gleby te zaw ierają na ogół w ystarczające ich ilości. Jedynie gleba n r 6 słabo zaopatrzona jest w mangan i cynk rozpuszczalny, a gleby n r 2 i 7 w ykazują mały niedobór miedzi.

Zawartość wapnia i magnezu w roztworach glebowych oraz związany z obecnością tych kationów odczyn różnicują się w yraźnie między

(3)

dwo-W p ł y w składu roztworu glebowego na skład zbóż 77

T a b e l a 1 Charakterystyka gleb z p o letek doświadczalnych

S e e c r ip tio n o f s o ila from the experim ental f i e l d s

Hr gleb y i p o le tk a No. o f s o i l and f i e l d Typ i r o d za j g le b y Type and k in d o f s o i l Kompleks g le b o w o -r o ln ic z y

A g r ic u ltu r a l b o n ita tio n _{l n KC1}pH С o r g ,

%

1 p o b ie lic o w a brun atna kwaśna, p s

brown a c id sand 6 - ż y t n i sła b y -p o o r r y e - s o i l 3 , 5 0 ,6 0 2 brunatna kwaśna, p g lp , p s

brown a c id l i g h t loam 6 + ż y t n i s ła b y -p o o r r y e - s o i l 3 ,6 0 ,5 5 3 r ę d z in a pgm - w

ren d z In a , sandy loam 3 pszenny w adliw y-poor w heat-- s o i l 6 ,4 2 ,0 3 4 mada brunatna, g l p , p ł i

a l u v i a l l i g h t loam

2 pszenny dobry-good w heat-

- s o i l 6 , 4 1 ,4 3 5 brunatna wyługowana, I s

brown leaoh ed l o e s s

2 p szenny dobry-good w h eat-

- s o i l 5 ,0 1 ,0 0 6 czarna ziem ia w łaściw a, g lp

b la c k • a r t h , l i g h t loam 1 p szenny b . dobry-v ery good w h e a t - s o il 6 ,5 з , б о 7 brunatna kwaśna, p s p i

brown a c id s i l t y sand 7 ż y t n i b ,s ła b y -v e r y poor r y e - s o i l 3 ,9 0 ,4 5 8 brunatna wyługowana, p ł

brown le a ch ed a l u r i a l s i l t 2 pszen ny dobry-good w h ea t-- s o i l 5 ,3 1 ,1 0 9 brunatna kwaśna, p g lp

brown a c id l i g h t sand loam 4 ż y t n i b .d o b r y -v e r y good r y e - s o i l 4 , 8 1 ,2 5

T a b e l a 2 Zawartość mikro- i makroelementów w glebaoh

Content o f macro- and m icro-elem ents in s o i l s

Nr g le b y No. o f s o i l Un ppm Znppm ppmCu Fe % % Ca % E % T S T S T S 1 78 28 60 29 8 , 2 1 .2 0 ,1 9 0 ,0 3 0 ,0 3 0 ,0 3 2 90 30 53 21 6 ,5 0 , 8 0 ,2 3 0 ,0 4 0 ,0 2 0 ,0 3 3 270 63 280 109 1 2 ,7 2 ,9 0 ,3 9 0 ,0 9 2 ,6 5 0 ,1 1 4 340 110 170 61 1 8 ,0 4 , 5 0 ,7 4 0 ,2 5 1 ,3 0 0 ,2 1 5 320 72 80 57 9 , 1 2 ,9 0 ,4 7 0 ,0 9 0 ,1 4 0 ,1 0 6 290 12 78 5 1 3 ,6 I t * 0 ,5 9 0 ,1 0 4 ,5 0 0 ,1 0 7 81 28 37 16 4 , 2 0 , 8 0 ,1 5 0 ,0 3 0 ,0 2 0 ,0 3 8 320 86 80 62 1 3 ,1 3 , 8 0 ,5 0 0 ,1 1 0 ,1 4 0 ,0 9 9 270 72 57 32 9 ,0 . 3 ,3 0 ,2 9 0 ,0 6 0 ,1 0 0 ,0 7

T - Zawartość całkow ita - T otal content, S - Zawartość rozpuszczalna - Soluble content.

ma kompleksami badanych gleb (tab. 3 i 4). Roztwory gleb kompleksu pszennego w ykazują na ogół pH powyżej 7, a zawartość w apnia prze wyższa parokrotnie ilości tego pierw iastka w roztworach gleb komplek su żytniego. Zwiększona zawartość wapnia w roztworach tych gleb rzu tuje na w yraźny wzrost sumy kationów, która wynosi średnio dla gleb

(4)

kompleksu pszennego 5,4, a dla gleb kompleksu żytniego 2,5 moli X 10-3/l (tab. 4). Zróżnicowanie w zawartości magnezu i potasu jest znacznie mniejsze i nie wykazuje wyraźnej zależności od kompleksu glebowego. Jednakże najwyższe ilości obu pierwiastków przypadają na ogół na roz tw ory gleb kompleksu pszennego.

T a b e l a 3

O b jęto ść i pH roztw oru odwirowanego z g le b Volume and pH o f s o l u t i o n c e n tr ifu g a t e d from s o i l s tlг g leb y Ko. o f s o i l Pojemność wodna g le b y w % роте. a.m . S o i l m o istu re c o n ta n t i n % o f a ir -d r y s o i l pH roztw oru pH o f s o l u t i o n Otrzynano z 1 kg g leb y Obtained from 1 kg o f s o i l w ml

i n ml w % pojem ności wodnej i n % o f s o i l m o istu re co n te n t 1 243 6 ,5 202 8 1 ,5 2 260 5 ,0 202 7 7 ,7 3 380 7 , 0 247 6 5 ,0 4 390 7 , 8 275 7 0 ,5 С s 380 7 , 1 300 7 8 ,9 6 400 7 ,5 260 6 5 ,0 7 210 5 ,7 195 9 2 ,9 8 280 6 ,3 195 6 9 ,6 9 300 6 ,7 215 7 1 ,7 T a b e l a 4 S tężen ie m ik ro elem en tó w w roztw orach g leb o w y ch

C oncentration of m a cro -elem en ts in soil solu tion N r g leb y N o. of soil Ca Mg К Ca Mg К y ^ k ation ów cations m o le X 10-3 Ca X 100 ppm m ole X 10“ 3/ l y k a t . jSj cat. 1 71,03 2,43 8,76 1,75 0,10 0,22 2,07 84 2 83,16 2,67 9,90 2,07 0,11 0,25 2,43 85 3 230,85 6,56 12,23 5,75 0,26 0,31 6,32 91 4 209,60 5,79 7,72 5,23 0,23 0,19 5,65 92 5 101,90 4,53 5,73 2,54 0,18 0,14 2,86 88 6 213,67 4,46 9,62 5,33 0,18 0,24 5,75 92 7 61,15 2,15 15,49 1,52 0,09 0,39 2,00 76 8 225,21 10,62 9,49 5,62 0,44 0,24 6,30 89 9 79,28 3,07 8,46 1,97 0,12 0,21 2,30 85

Zróżnicowanie w zawartości mikroelem entów i żelaza w roztworach glebowych wykazuje, że większe stężenie tych pierwiastków przypada na ogół na gleby kompleksu żytniego (średnia suma m ikrokationów 161 moli X 10-6/l) niż n a gleby kompleksu pszennego (35 moli X 10-(V1). Sil niejsze uruchomienie mikrokationów w lekkich glebach ściśle związane

(5)

W p ły w sk ład u roztw oru g leb o w eg o na sk ła d zbóż 79

jest z mniejszymi właściwościami sorpcyjnymi. W skazuje n a to wyraźnie ilościowy stosunek mikroelem entów rozpuszczanych w roztworze do ich zawartości w glebach (tab. 5). Stopień rozpuszczalności wszystkich bada nych mikroelem entów w roztworze glebowym jest na ogół wielokrotnie niższy w glebach kompleksu pszennego niż żytniego.

Badane m ikroelem enty zestawić można w następującej kolejności ma lejącej, uwzględniając intensywność przechodzenia ich z fazy stałej do roztw oru glebowego:

Cu > Mn > Zn > Fe.

Natom iast procentowy udział mikroelem entów w stosunku do sumy tych pierwiastków w roztworze układa się w następującej kolejności:

Mn > Fe > Zn > Cu.

Są to proporcje częściowo zbliżone do tych, jakie ustalono dla roztwo rów innych badanych gleb Polski [10].

Stężenie mikroelem entów w roztworach glebowych w ykazuje na ogół zależność odwrotnie proporcjonalną do stężenia wapnia. Wpływ wapnia najbardziej w yraźny jest w przypadku m anganu (rys. 1), co wiąże się ściśle z ustaloną już korelacją między stężeniami obu pierwiastków w roztworze glebowym, a także w korzeniach roślin [1, 7, 16].

R ys. 1. Z ależn ość m iędzy stężen iem Mn i Ca w roztw orze g leb o w y m R ela tio n sh ip b e tw e e n th e con cen tration of

Mn and Ca in th e soil solu tion

S K Ł A D C H E M IC Z NY R O ŚL IN

Zawartość głównych składników pokarmowych w zbożach rosnących n a różnych glebach jest stosunkowo w yrów nana (tab. 6) i odpowiada w ar tościom podawanym przez innych autorów [2, 15]. Z uwagi na to, że nie stwierdzono istotnego w pływ u składu chemicznego gleb ani roztworów glebowych na zawartość magnezu, w apnia i potasu w zbożach, w zesta wieniu uwzględniono tylko średnie zawartości tych pierwiastków w po szczególnych zbożach (tab. 7). Magnez w ystępuje w zbliżonych ilościach w nadziemnych częściach młodych roślin oraz w ziarnie. Wapń i potas w ykazują kilkakrotnie wyższe stężenie w zielonej masie w porównaniu

ZOO r ^ 100\ CJ E lO s Ca mole x 10 ~3/ l

(6)

со о

S tę ż e n ie mikroelementów w roztw orach glebow ych C o n cen tra tio n o f m icro -elem o n ts in s o i l s o l u t i o n Nr g leb y No. o f s o i l Fe Mn Zn Cu Fe Mn Zn Cu Ny kationów Z.1 c a tio n s mole X 10”*V1

Procentowa zaw artość w roztw orze w stosunku do za w a rto śc i w g le b ie Content i n s o i l s o l u t i o n i n p e r ce n t o f s o i l co m p o sitio n PPb mole x ;10~6/ 1 Fe -2 X 10 ^ Mn X 10 5 Zn X 10“ ^0 X 10"^Cu 5 1 1175,6 8365 1683 7 6 ,7 2 1 ,0 5 1 5 2 ,2 8 2 5 ,7 7 1 ,2 1 2 0 0 ,3 1 1 ,2 8 2 1 6 ,7 5 6 ,7 1 8 9 ,0 2 6 1 ,9 8514 2203 7 0 ,3 1 ,1 1 1 5 4 ,9 9 3 3 ,6 9 1 ,1 1 19 0 ,9 0 0 ,0 5 1 9 1 ,1 8 4 ,0 2 1 8 ,5 3 5 0 ,6 607 304 4 7 ,4 0 ,9 0 1 1 ,0 5 4 ,6 4 0 ,7 4 1 7 ,3 3 0 ,0 3 5 ,6 2 ,7 9 2 ,1 4 4-5,5 36 73 4 2 ,6 0 ,8 1 0 ,6 5 1 ,1 1 0 ,6 7 3 ,2 4 0 ,0 2 0 ,3 1 ,2 6 5 ,0 5 5 8 2 ,8 5794 473 1 8 ,3 1 0 ,4 3 10 5 ,4 7 7 ,2 3 0 ,2 9 12 3 ,4 2 0 ,3 7 5 4 ,4 1 7 ,8 6 0 ,4 6 3 3 6 ,9 38 96 5 6 ,6 6 ,0 3 0 ,6 9 1 ,4 6 0 ,8 9 9 ,0 7 0 ,1 5 0 ,3 3 ,2 1 0 8 ,1 7 320,6 5950 949 3 5 ,9 5 ,7 4 1 0 8 ,3 1 1 4 ,5 1 0 ,5 6 129,12 0 ,4 2 1 * 3 ,2 50,0 1 6 6 ,7 8 1 2 8 ,2 282 846 5 1 ,3 2 ,2 9 5 ,1 3 1 2 ,9 4 0 ,8 1 2 1 ,1 7 0 ,0 5 1 ,7 2 0 ,6 7 6 ,3 9 2 9 0 ,6 6184 418 1 1 1 ,6 5 ,2 0 112 ,5 7 6 ,3 9 1,7 5 1 2 5 ,9 1 0 ,2 2 * 9 ,3 1 5 ,8 2 6 6 ,7 .. K a b a ta -P e n d ia s

(7)

W p ły w sk ład u roztw oru g leb o w eg o na sk ła d zbóż ₈₁

Chemiczny sk ła d owsa, ję c zm ie n ia i p s z e n ic y Chem ical c o m p o sitio n o f o a t s , b a r le y and wheat Nr po le t k a No. o f f i e l d P lo n s r G rain. y i e l ? g Mn ppm Zn ppm Cu ppm Ре ppm I Я Ig ь Ca % к % R Z R Z R Z R Z R z R Z R Z Owies Oats 1 n .o . 20 75 4 ,1 65 0 ,1 1 0 ,5 3 1 ,9 0 2 1 .5 7 220 70 250 83 8 ,4 2 ,4 67 40 0 ,1 0 0 ,0 9 0 ,6 4 0 ,0 2 2 ,2 4 0 ,6 1 3 2 ,0 4 15 20 34 50 3 ,2 3 ,8 33 27 0 ,0 8 0 ,0 8 0 ,4 2 0 ,0 2 1 ,9 3 0 ,5 5 4 2 ,6 0 42 33 26 28 4 ,1 3 ,0 60 33 0 ,1 1 0 ,0 9 0 ,3 3 0 ,0 1 2 ,6 3 0 ,6 4 5 1 ,9 7 29 43 52 53 4 , 1 1 ,8 59 33 0 ,1 5 0 ,0 9 0 ,4 9 0 ,0 2 1 ,4 9 0 ,6 0 6 1 ,4 0 15 20 23 35 2 ,5 2 ,2 49 43 0 ,1 1 0 ,1 0 0 ,4 8 0 ,0 2 1 ,3 1 0 ,6 6 7 1 ,4 8 180 63 73 67 8 ,4 2 ,7 65 50 0 ,0 8 0 ,1 0 0 ,4 5 0 ,0 2 1 ,7 0 0 ,5 5 8 1 ,3 9 37 33 45 35 1 0 ,4 2 ,6 75 40 0 ,1 5 0 ,1 1 0 ,4 2 0 ,0 2 1 ,5 6 0 ,6 8 9 2 ,1 0 40 50 52 33 5 ,4 2 ,8 73 42 0 ,1 1 0 ,1 0 0 .3 8 0 ,0 2 2 ,4 5 0 ,6 3 Jęczm ień - B arley 1 1 ,3 0 70 20 79 108 5 ,1 4 , 1 60 63 0 ,0 8 0 ,0 8 0 ,4 2 0 ,0 0 6 2 ,2 5 0 ,6 6 2 1 ,4 1 56 _W 133 62 5 ,0 3 ,2 100 67 0 ,0 8 0 ,0 8 0 ,4 5 0 ,0 0 6 1 ,9 9 0 ,7 1 3 1 ,7 4 8 10 60 53 4 , 8 3 ,9 90 27 0 ,0 9 0 ,1 0 0 ,3 5 0 ,0 0 6 2 ,3 8 0 ,5 5 4 2 ,0 9 22 7 55 40 6 ,1 5 ,9 88 37 0 ,1 3 0 ,1 0 0 ,3 8 0 ,0 0 6 2 ,9 8 0 ,6 3 5 1 ,6 1 8 10 48 45 3 ,1 4 ,7 74 33 0 ,1 7 0 ,1 0 0 ,6 2 0 ,0 0 6 1 ,6 1 0 ,7 1 6 0 ,8 7 12 7 50 42 3 ,7 4 , 2 73 53 0 ,1 7 0 ,1 1 0 ,6 9 0 ,0 0 8 2 ,3 0 0 ,9 1 7 1 ,0 1 73 10 75 42 4 , 4 6 ,1 56 48 0 ,0 9 0 ,1 1 0 ,4 0 0 ,0 0 6 1 ,8 6 0 ,9 1 8 1 ,0 0 12 17 38 67 4 , 4 4 ,3 73 60 0 ,1 1 0 ,1 0 0 ,5 9 0 ,0 0 8 1 ,9 0 0 ,6 6 9 1 ,4 8 15 17 34 50 4 ,6 5 ,7 60 50 0 ,1 2 0 ,1 1 0 ,4 8 0 ,0 0 6 3 ,3 3 0 ,7 9 P s z e n ic a -- Wheat 1 2 ,1 3 24 27 42 47 3 ,4 3 ,1 55 40 0 ,0 6 0 ,0 9 0 ,2 9 0 ,0 1 1 ,4 0 0 ,5 7 2 1 ,9 3 59 33 62 50 3 ,6 3 ,6 60 27 0 ,1 0 0 ,0 9 0 ,4 6 0 ,0 1 0 ,8 5 0 ,5 5 3 2 ,8 2 7 20 31 47 3 ,1 3 ,5 68 33 0 ,0 5 0 ,0 9 0 ,2 5 0 ,0 1 2 ,0 0 0 ,4 3 4 2 ,6 7 20 20 33 33 4 ,0 3 ,1 85 32 0 ,1 1 0 ,0 9 0 ,3 4 0 ,0 1 2 , £ l 0 ,5 7 5 1 ,7 6 15 27 32 47 4 , 5 3 ,1 68 32 0 ,1 0 0 ,1 0 0 ,3 6 0 ,0 1 1 ,5 7 0,i?ó 6 1 ,2 6 10 10 32 33 3 ,4 2 ,5 83 27 0 ,1 7 0 ,1 0 0 ,6 0 •0 ,0 1 1 ,2 0 0 ,5 7 7 1 ,2 1 65 50 40 83 3 ,2 2 ,9 60 43 0 ,0 6 0 ,0 9 0 ,2 9 0 ,0 1 1 ,6 3 0 ,4 6 8 1 ,9 5 24 27 40 47 4 , 0 3 ,6 88 33 0 ,1 2 0 ,1 0 0 ,3 4 0 ,0 1 1 ,6 9 0 ,6 0 9 1 ,6 4 29 27 27 47 5 ,1 3 ,4 80 40 0 ,1 2 0 ,1 0 0 ,3 9 0 ,0 1 2 ,0 0 0 ,6 8 X - Ś red n i p lo n z ia r n a z je d n e j r o ś l i n y - Average y i e l d f o r one p la n t.

R - R o ślin y c a łe przed stadium k ło s z e n ia - T o ta l p la n t b e fo r e th e boot s ta g e . Z - Ziarno - Grain.

(8)

z ziarnem. Nie zaobserwowano zmian w zawartości tych składników w roślinach w zależności od kompleksu glebowego.

Zawartość mikroelem entów w zielonej masie zbóż podlega istotnem u zróżnicowaniu, wskazując na wpływ środowiska glebowego. Jednakże roz mieszczenie tych pierwiastków w ziarnie jest stosunkowo wyrównane i nie odzwierciedla żadnej zależności od ich występowania w nadziem nej części roślin ani w glebach. Zaznaczyły się jedynie różnice między gatunkam i zbóż, zwłaszcza w zawartości m anganu i miedzi (tab. 8).

Nie w ystąpiła w yraźna zależność między zawartością mikroelem en tów w zbożach a stężeniem tych pierwiastków w roztworze glebowym. Jednakże najwyższe ilości m anganu i cynku przypadają na rośliny z gleb kompleksu żytniego. W przypadku miedzi trudno ustalić taką praw idło wość. W ystępuje natom iast w yraźny spadek w pobraniu m anganu i cyn ku z gleb, których roztw ory odznaczają się podwyższoną zawartością w apnia (ok. 5 moli X 10“ 3/1).

Znaczenie chemicznego składu roztw oru glebowego w zakresie żywie nia roślin m ikroelem entam i sprowadza się nie tylko do występowania tych składników w formach rozpuszczalnych, a więc i łatwiej pobiera nych. Równie istotną rolę odgryw ają ilościowe stosunki składników che micznych w roztworach glebowych, podobnie jak i w wodnych pożyw kach.

Dotychczas najlepiej poznano wpływ wapnia w roztworze na przy- swajalność przez rośliny manganu i cynku [1, 4, 7, 20]. Wapń należy do pierwiastków dominujących w roztworze glebowym i podlega najsilniej szemu zróżnicowaniu w zależności od rodzaju gleby (tab. 4). Otrzymane wyniki wykazały, że istnieje zależność między zawartością m anganu i cynku w roślinach a ilością wapnia w roztworze glebowym (rys. 2 i 3). Krzywe ilustrujące tę zależność wykazują, że w miarę wzrostu stosunku molarnego stężenia Ca: Mn lub Ca: Zn następuje gwałtowny spadek za wartości tych mikroelementów w roślinach, ale tylko do pewnych w ar tości granicznych, powyżej których stężenie ich w roślinach nie podlega w yraźnym zmianom lub nawet, jak w przypadku manganu, w zrasta nie znacznie (rys. 2). Taki układ krzyw ych wskazuje, że w procesie pobiera nia manganu i cynku przez rośliny odgrywają rolę co najm niej dwa m e chanizmy, z których jeden związany jest przypuszczalnie z udziałem anionów i przestaje odgrywać rolę powyżej określonego stężenia jonów w apnia w roztworze [7, 20].

Nie stwierdzono zależności między pobieraniem Cu przez rośliny a stosunkiem Ca : Cu w roztworze glebowym. Wskazuje to na inne właś ciwości chemiczne miedzi w porównaniu z manganem i cynkiem oraz na odrębny mechanizm pobierania tego pierwiastka. Spostrzeżenie to po tw ierdzają inne badania, według których istnieje negatyw na korelacja

(9)

W p ły w sk ład u roztw oru g leb o w eg o na sk ła d zbóż 83

między pobieraniem m anganu i cynku przez jęczmień z gleb lekkich a zawartością w nich wapnia oraz brak wspomnianej zależności w przy padku miedzi [3].

T a b e l a 7 Ś r e d n ie za w a rto śc i n ie k tó ry c h głów nych składników pokarmowych w zbożach /% /

Average c o n te n t o f some m a cro n u trien ts i n c e r e a ls /%/

H o ślin a Ca К P la n t _R _Z _R _z _R _Z Owies 0 ,1 1 0 ,1 0 0 ,4 6 0 ,0 2 1 ,9 1 0 ,6 1 Oats Jęczm ień 0 ,1 2 0 ,1 0 0 ,4 9 0 ,0 6 2 ,2 9 0 ,7 3 b a r le y P s z e n ic a 0 ,1 0 0 ,0 9 0 ,3 7 0 ,0 1 1 ,6 2 0 ,5 6 Wheat R - C z ę ś c i nadziemne r o ś l i n - Tops o f p la n ts . Z - Ziarno - G rain.

Zjawiska współzależności między m akro- i mikroelem entam i odgry w ają istotną rolę w pobieraniu tych składników przez rośliny. O l s e n

[17] opisał szczegółowo wiele reakcji z zakresu synergicznej i antagoni sty cznej zależności między pierwiastkami, wykazując, że mogą to być pro cesy zachodzące w roztworze glebowym afbo też w tkankach roślinnych. Najlepiej poznane są reakcje zachodzące między jonami w apnia a niektó rym i mikroelementami, zwłaszcza manganem i cynkiem. Zgodnie z w y

nikami b a d a ń B a r b e r a [1] mechanizm takich interakcji polega na pro

cesach zachodzących w roztworze glebowym, a przede wszystkim w bez pośrednim otoczeniu korzeni.

T a b e l a 8

Grodnie z a w a rto śc i n ie k tó r y c h mikroelementów w z ia r n ie zbóż /ppm/ Average c o n te n t o f some m ic r o n u tr ie n ts i n g r a in /р р л / Z iг г no CJraiu Ып Zn Cu Pe Owies 41 4 8 2 ,7 39 Oats Jęczm ień 13 56 4 ,7 49 B arley P s z e n ic a 27 4 8 3 ,2 3* Wheat

(10)

K h a s a w n e h [13] i C h a u d n r y z L o n e r a g a n e m [5] w yka zali, że wzrost jonów w apnia w roztworze znacznie obniża pobieranie m anganu i cynku przez rośliny. Między wymienionymi pierwiastkami powstaje także współzależność w tkankach roślinnych [7, 17].

C a /M n w ro ztw o rze — Са/Мть in solution

R ys. 2. W p ły w stosu n k u Ca:Mn w roztw orze g leb o w y m na zaw artość Mn

w zbożach

1 — o w ie s , 2 — ję c z m ie ń , 3 — p s z e n ic a

E ffect of Ca:M n ratio in soil solu tion on Mn accu m u lation in cereals

1 — o a ts , 2 — b a r le y , 3 — w h e a t

C d / Z n w ro ztw o rze — C a ,/Zn in solution

R ys. 3. W p ływ stosu n k u Ca:Zn w ro z tw orze g leb o w y m na zaw artość Zn w

zbożach

1 — o w ie s , 2 — ję c z m ie ń . 3 — p s z e n ic a

E ffect of Ca:Zn ratio in soil solu tion on Zn accu m u lation in cereals

1 — o a ts , 2 — b a r le y , 3 — w h e a t

Pobieranie większości mikroelementów związane jest z różnymi m e chanizmami. które według M o o r e ’a [16] można w przybliżeniu podzie lić na procesy typu metabolicznego i niemetabolicznego. Badania w yka zały, że bierne pobieranie manganu, które podlega wpływom stężenia jonów wapnia, w ystępuje dopiero przy wartości stosunku molarnego Ca: Mn poniżej 25. Przy większych wartościach tego stosunku mangan pobie rany jest na ogół z jednakową intensywnością, bez względu na stężenie tego pierw iastka w roztworze glebowym (rys. 2). Ponieważ również ilość manganu w roztworze glebowym pozostaje w negatywnej zależności od stężenia jonów wapnia (rys. 1), należy przyjąć, że w apń jest jednym z głównych kationów regulujących pobieranie m anganu przez rośliny.

Mechanizm pobierania cynku i miedzi przez rośliny nie został jeszcze w pełni poznany [16]. Przypuszczalnie oba procesy, podobnie jak w przy padku manganu, odgrywają również pewną rolę. Otrzymane w yniki w y kazały, że pobieranie cynku przez zboża jest bardzo zbliżone do pobiera nia manganu (rys. 3).

Przy wartości stosunku molarnego Ca: Zn poniżej 100 zachodzi bierne pobieranie cynku przez zboża, które podlega wpływom stężenia jonów

(11)

W p ływ składu roztw oru g leb o w eg o na sk ła d zbóż 85

w apnia w roztworze glebowym. O statnie badania dotyczące mechanizmu pobierania mikroelem entów przez korzenie roślin wykazują, że procesy te podlegają zróżnicowaniu w zależności od zmian w arunków środowiska korzeni [5, 7, 8. 16, 20]. Aniony wydzielane przez korzenie (lub rizhosfe- rę), przy małej ilości kationów pierwiastków alkalicznych, powodują za kwaszenie bezpośredniego otoczenia korzeni i w pływ ają na intensywność pobierania mikroelementów. Zwiększona ilość kationów (zwłaszcza w ap nia) ogranicza stopień zakwaszenia i m ikroelem enty pobierane są przez korzenie w w yniku procesu nie podlegającego dalszemu wypływowi jo nów wapnia.

Nie stwierdzono wyraźnej zależności pobierania miedzi przez rośliny od stężenia w apnia w roztworze glebowym ani od stosunku Ca: Cu. Wią że się to przypuszczalnie zarówno ze specyficznymi właściwościami mie dzi [3], jak również z bardzo niskim stężeniem tego pierw iastka w ba danych roztworach.

W doświadczeniu z wyższymi stężeniami miedzi w roztworze (prze wyższającymi znacznie 1 mol X 10~6/1) stwierdzono korelację między kon cepcją tego pierw iastka w tkankach koniczyny a jego ilością w roztwo rze [9].

Jak wykazały uzyskane wyniki, wpływ stężenia mikroelementów w roztworze glebowym na pobieranie ich przez zboża jest zjawiskiem zło żonym i można określić jedynie niektóre współzależności. Należy do nich ograniczający w pływ jonów w apnia na stężenie m anganu i cynku w roz tw orach oraz na spadek zawartości tych mikroelem entów w zielonej m a sie zbóż.

ZAK O Ń CZENIE

Wapń jest dominującym kationem w roztworach glebowych obu kom pleksów i stanowi 76—85% sumy makrokationów.

Zmiany stężenia mikroelementów w roztworach glebowych nie są na ogół regularne. Zaznacza się jedynie ujem ny w pływ jonów w apnia na ilość m anganu i cynku przechodzących z zasorbowanej form y do roz tw oru glebowego.

Na ogół wszystkie gleby kompleksu żytniego odznaczają się większym stężeniem mikroelem entów w roztworach od gleb kompleksu pszennego. Wiąże się to z większą intensywnością (wyrażoną stosunkiem procento wym) przechodzenia mikroelementów z fazy stałej do roztw oru w gle bach lekkich. Ponieważ gleby te odznaczają się zmniejszoną zawartością wapnia, a częściowo i magnezu, zjawisko to należy łączyć zarówno z mniejszą pojemnością sorpcyjną, jak i z brakiem procesów interakcji za chodzących zwykle między w apniem i badanym i mikroelementami.

(12)

Niskie stężenia manganu, cynku i miedzi w roztworze glebowym nie w pływ ają bezpośrednio na zawartość ich w zbożach, a zwłaszcza w ziar nie. Zachodzi jednakże zależność między pobraniem przez rośliny m an ganu i cynku a stosunkiem w apnia do tych jonów w roztworze glebo wym. Podwyższona zawartość wapnia (ok. 5 moli X 10“ 3/l) wpływ a ha mująco zarówno na reakcje związane z rozpuszczaniem soli m ikrokatio nów oraz z ich desorpcją w glebie, jak również ogranicza pobieranie w ięk szych ilości mikroelem entów przez rośliny.

Z badanych zbóż owies wykazał największą, a pszenica najm niejszą intensywność nagromadzania mikroelementów w zielonej masie.

Najniższe ilości wszystkich mikroelem entów stwierdzono w zbożach z gleb kompleksu pszennego (w klasach: dobry, bardzo dobry i wadliwy), o składzie mechanicznym piasków gliniastych lub glin lekkich pyłowych, których roztwory zawierały stosunkowo dużo w apnia (w ilości 2,5—5,7 moli X 10-3/l).

LIT E R A TU R A

[1] В а г b e г S. A.: On the m ech an ism s go v en in g n u trien t supply to p lan t roots grow in g in soil. T rans. 9th Intern. C ongress S oil Sei. 2, 1968, 243-250. [2] B e e s o n K. C.: T he m in eral com p osition of crops w ith p articu lar referen ce

to the soils in w h ich th ey grow n. U S D A M isc. P ubl. No. 369, 1941, ss. 164. [3] B e y m e B.: U n tersu ch u n g en über B ezieh u n g en zw isch en M an gan -, Z in k -,

und K u p ferg ek a lten in H a ferp fla n zen und B öden. D issertation . 1970, ss. 105. [4] B r o w n A. L., J u r i n a k J. J.: E ffect of lim in g on th e a v a ila b ility of zinc

and copper. S oil Sei. 98, 1964, 170-173.

[5] C h a u d n r y F. M., L o n e r a g a n J. F.: Z inc absorption by w h ea t seed lin g s. S oil S ei Soc. A m . Proc. 36, 1972, 323-326.

[6] C h e s h i r e M. V., D e K o c k P. C., I n k s o n R. H. E.: F actor a ffe c tin g the copper con ten t of oats grow n in peat. J. Sei. Fd. A gric. 18, 1967, 156-160. [7] D i e s t v a n A., S c h u f f e l e n A. C.: U p tak e of m a n gan ese by oats and s u n f

low er. Trans. Comm. li a . IV. Int. S o il Sei. A b erdeen. 1966, 281-288.

[8] G u p t a U. C.: E ffect of Mn and lim in g on y ield and on th e con cen tra tio n of Mn, Mo, B, Cu and F e in th e boot sta g e tissu e of b arley. S o il Sei. 114, 1972, 131-136.

[9] K a b a t a - P e n d i a s A.: U p tak e of Co and Cu by clover from m in era ls im  p reg n a ted by th ese cations. Rocz. glebozn. 24, 1973, 275-289.

[10] K a b a t a - P e n d i a s A.: C hem iczny skład roztw orów g leb o w y ch . Rocz. glebozn. 23, 1972, 3-14.

[11] K a b a t a - P e n d i a s A., T a r ł o w s k i P.: W yd zielan ie roztw orów g le b o  w y ch m etod ą w irow an ia. Rocz. glebozn. 21, 1970, 457-461.

{12] K a b a t a - P e n d i a s A., P i o t r o w s k a M.: P ob ieran ie przez traw ę sk ła d  n ik ó w p ok arm ow ych z różnych p oziom ów g leb ow ych . Pam . puł. 55, 1972,

141-160.

[13] K h a s a w n e h F. E.: S olu tion ion a c tiv ity and p lan t grow th. S e il Sei. Soc. Am . Proc. 35, 1971, 426-430.

(13)

W p ływ sk ład u roztw oru g leb o w eg o na sk ła d zbóż 87

u czastk a pri N o w o -A lek sa n d ry jsk o m In sty tu tie. Z ap isk i N o w o -A lek s. Inst. S ielsk . C h oziajstw a i L esow od stw a. 9, 1895-96, w yp . 3, 1-13.

[15] M e r c i k St.: Z aw artość sk ła d n ik ó w m in era ln y ch w roślin ach w za leżn o ści od n aw ożen ia i zm ian ow an ia. Rocz. glebozn. 20, 1969, 367-407.

[16] M o o r D. P.: M ech an ism s of m icro n u trien t u p tak e by plan ts. M icronu trien ts in A g ricu ltu re. Proc. Sym p . A lab am a 1972, 171-198.

[17] O l s e n S. R.: M icronutrient in teraction s. M icronu trien ts in A gricu ltu re. Proc. Sym p. A lab am a 1972, 243-264.

[18] R u s z k o w s k a M., Z i n k i e w i c z J.: K w as ask orb in ow y w pom idorach. R ocz. N au k roi. 66-A -2, 1953, 29-43.

[19] R u s z k o w s k a M., Ł y s z с z S.: R óżne k ry teria zaop atrzen ia gleb w p rzy  sw a ja ln e form y m anganu, m olibdenu i m iedzi. P am . puł. 47, 1971, 5-31. [20] W i l k i n s o n H. F.: M ovem en t of m icron u trien ts to p la n t roots. M icronu trien ts

in A g ricu ltu re. Proc. Sym p. A lab am a 1972, 139-169.

[21] P raca zb iorow a PTG : M etody oznaczania d ostęp n ych m ik ro elem en tó w w g le  bach. 1966. А . К А Б А Т А -П Е Н Д И А С ВЛ И Я Н И Е Х ИМ ИЧ ЕСКО ГО С О С ТА ВА ПОЧВЕННОГО Р А С Т В О РА Н А С О Д ЕРЖ А Н И Е М А К Р О - И М И КРО ЭЛ ЕМ ЕН ТО В В З Л А К А Х Л аборатория м икроэлементов, И нститут агротехни ки удобр ен и я и почвоведени я в П ул ав ах Р е з ю м е Р азн ы е сорта пш еницы , ячм еня и овса вы ращ ивались на 9 р а зн ы х п оч в ах в м ел к одел ян оч н ы х опы тах за л о ж ен н ы х в 1880 году. П очвы эти причислены в 1972 году согласно зем л едел ьч еск ой и х пригодности к почвам пш еничного и р ж ан ого комплекса. Р астен ия дл я анализа бы ли убраны в ф а з е начала к олош ения и в т о т -ж е ден ь отбирались почвенны е образцы . С одерж ан и е н ек оторы х м акро- и м икро элем ентов было оп редел ен о в п оч в ах и естеств ен н ы х почв енны х растворах. Х им ически й состав почвенного раствора н азв ан н ы х ком плексов почв о к а  зал ся ди ф ф ер ен ц и р ов ан н ы м , обн ар уж и в ая вы сш ую концентрацию м ак р оэл е ментов, а особенно кальция, в почв ах пш еничного ком плекса. О днако к он ц ен  трация м икроэлем ентов в растворе почв пш еничного к ом плекса бы ла в н е с  к олько р аз меньш е (34 моля Х 1 0 - 6 па литр), чем в п оч в ах р ж ан ого ком плекса (161 молей Х 10—6 на литр). У становлено отрицательное влияние кальция в растворе па со д ер ж а н и е в нем марганца и цинка. Н е отмечено изм ен ений в сод ер ж ан и и главны х хи м и ч еск и х элем ентов равно как в зел ен ы х ч аст я х злаков, так и в зер н е, в зависим ости от почвенного ком плекса. О днако количество микроэлем ентов в н адзем н ы х ч аст ях злаков было д и ф ф ер ен ц и р ов ан о, тогда как со д ер ж а н и е эт и х элем ентов в зер н е не п одвергалось сущ ественн ы м изм енениям. О тмечено п он и ж ен н ое усвоен и е злак ам и м арганца и цинка в усл ов и я х вы сокой конц ентрац и кальция в почвенном растворе (около 5 м олей Х 1 0 - 3 на литр). Это ук азы в ает на наличие ограничиваю щ его влияния кал ь ц и я как на активность марганца и цинка в системе почва — раствор, так и на усвоен ие эти х катионов корням и злаков.

(14)

A . K A B A T A -P E N D IA S

IN FLU EN C E OF CHEM ICAL C O M PO SITIO N OF SO IL SO L U TIO N ON M ACRO- A N D M IC RO NU TRIEN T CO N TENT IN CEREALS

T race E lem en ts L aboratory

In stitu te of S o il S cien ce and P la n t C u ltivation in P u ła w y

S u m m a r y

S e v e r a l v a r ie tie s of w h eat, b arley and oat w ere c u ltiv a ted in th e m icrop arcels w ith 9 d ifferen t soil m a teria l located th ere in 1880 year. T he soil w e r e c la ssifie d recen tly in y ear 1972 in to tw o lan d u tiliza tio n com p lexes: w h e a t-so il and r y e -so il.

P la n t w ere tak en for a n a ly ses at th e early boot stage and soil sam p les w ere ta k en at the sam e day. S om e m acro- and m ic ro -elem en ts w ere d eterm in ed in th e soil sam p les and in n atu ral soil solutions.

C h em ical com p osition of th e solution of both th e soil co m p lex es w a s d iffe r e n t ia ted sh ow in g a higher con cen tration of m ajor elem en ts and e sp ecia lly of Ca in the w h e a t-so ils. B ut the con cen tration of m icron u trients in solu tion of th e w h e a t-so ils w a s several tim es sm aller (34 M oles X 10- 6 /l) than th at of th e ry e-so ils (161 M oles X 10“ °/l). N eg a tiv e in flu en ce of Ca in soil solu tion on M n and Zn co n cen  tration w as noticed.

T h ere w as not ob served any v a ria tio n in con ten t of m ajor n u trien ts both in g reen shoots and in grain accord in gly to th e so il com p lexes. On th e other hand, th e con ten t of m icron u trients in tops of cereals w a s d ifefren tia ted w h ile in grain w as v ery uniform .

It w a s ob served a lo w erin g of Mn and Zn u p tak e by cereals at a h igh er Ca le v e ls in soil solu tion (about 5 M oles X 10_3/l). T his data in d icates th at Ca su p p ressed a m o b ility of Mn and Zn in a so il-so lu tio n sy stem as w e ll as u p tak e of th ese cations by cerea l roots.

Prof. dr Al in a K a b a t a - P e n d i a s P ra c o w n i a M i k r o e l e m e n t ó w IU NG P u ł a w y , Osada Pała c o w a