Введение к работе
Актуальность темы. Развитие исследований по определению роли микроэлементов в важнейших метаболических процессах и дальнейшем повышении продуктивности почв и растений диктуется необходимостью обеспечения научных основ питания растений и. рационального использования почв агроценозов при осуществлении комплексной продовольственной программы в свете решений XXVI съезда КПСС и Постановления ноябрьского (1981 г.) Пленума ЦК КПСС.
Для повышения продуктивности каждого гектара виноградника необходимо раскрыть закономерности и наметить пути регулирования содержания макро- и микроэлементов в целостной экологической системе почва-виноградное растение. Рациональное использование почв it микроудобреннй нуждается в точных сведениях о запасах п путях миграции микроэлементов в почвах и о потребности виноградных растений в том или ином элементе.
Первые исследования мнкроэлементного состава почв, виноградных растений, сусла н вина были проведены в 1946—1950 гг. (ВНИИВнВ «Магарач» и кафедрой почвоведения МГУ) под руководством проф. Е. П, Троицкого л проф. А. М. Фролова-Багреева при участии Н. Г. Зырина, Е. В. Арннушкнной и Е. Г. Андриевской. Эти работы показали высокую потребность виноградного растения в микроэлементах и изменение состава растений в зависимости от почвенно-климатнческнх условий произрастания.
В последующие годы сопряженное изучение почвы, виноградного растения и продуктов переработки винограда проведено в Крымской области (Зырпн, Большаков, 1964; Зырин, Пацукевич, 1964а, 19646; Зырин, Большаков, Скворцов и др., 1972), Азербайджане и Дагестане (Гаджнев, 1967, 1969), Одесской области (До-бролюбский, 1967; Добролюбскнй, Кривокапич, Воропаева, 1970; Добролюбский, Евстратьева, 1975), Ростовской области (Акимцев, Голубев, 1962; Соборннкова, Мовчан, 1972, 1976, 1977), Закарпатской области (Минннберг, 1964; Ходак, 1973), Грузии (Хатнашви-ли, 1965, 1977; Багдасарашвнли, 1966, 1972; Бачалиашвнли, 1977).
Накоплен значительный материал по микроэлементам в виноградарстве Молдавии г.(Троицкий,..1956; Колесник, 1960; Ханнн,
!.^_" '$-?.С9"У2';
1974; Тома, Мартин, Стрижова, 1977 и др.). Вместе с тем, проведенными исследованиями, как правило, не охватывалась бногеоце-нотическая система в целом, не изучалась геохимическая особенность профиля почв под виноградниками в связи с их техногенной преобразованностью под влиянием плантажной вспашки. Круг изучаемых микроэлементов в системе почва-вшюградное растение был ограничен, не было данных по емкости и интенсивности биологического круговорота микроэлементов на виноградниках. Отсутствие перечисленных выше исследований, а также важность этой проблемы. в. теоретическом и практическом аспектах являются обоснованием предпринятого нами исследования микроэлементов в системе,почва-виноградное растение.
Задачи исследований: 1)^ Выявить особенности профильного распределения и горизонтальной пространственной вариации микроэлементов в плантажированных черноземах под виноградника-.мй;, 2) Определить содержание и изучить закономерности распределения микроэлементов (Мп; В, Си, Zn, Со, Мо, Ті, N1, Ag) все-рых. лесных почвах, ,в. черноземах выщелоченных и, карбонатных и'в органах винограда, соках и винах сортов Алиготе', Рислинг рейнский и Каберне-Совиньбн, выращенных на этих почвах; 3) Установить бногеохимические параметры биологического круговорота микроэлементов (емкость, .интенсивность, коэффициенты биологического поглощения) в зависимости от генетических особенностей почв и биологической природы сортов винограда; 4) Изучить величину отчуждения .микроэлементов из виноградного биогеоценоза "ежегодным листовым опадом и органической массой, удаляемой при .обрезке, обломке и чеканке побегов и с урожаем.
^ Объектом исследований послужили цочвы и, произрастающие наних, виноградные растенця'!'
Изменение геохимического профиля.почв под влиянием плантажной вспашки исследовалось на черноземах: выщелоченных мощ--ных тяжелосуглинистом (с. Ставчены Страшенского р-на) н сугли-нистом і (с. Дурлешты Кутузовского .p-iia),, карбонатном ,,мощном тяжел осу глинистом, (с. Ставчены Страшенского р-на).
; Сравнительная геохимическая характеристика _цочв дана на основе изучения микроэлементов в наиболее распространенных", подтипах черноземов.Молдавии,,занятых 1Q—12: лёт виноградниками: ^выщелоченных, обыкновенных (высокомицелярно-карбонатных) и .карбонатных (поверхностномицелярно-карбонатных) полнопрофильных,, разных степеней эродированности .и разного; гранулометрического состава,, заложенных ,в основных^ районах,,вйноградар-ства Центра и Юга;Молдавин ($1 разрез).
Исследования по биологическому: круговороту.,микроэлементов , проводились на серых лесных,и, черноземных почвах,, расположенных вЕтрех соседних физико-географических, районах центральной части Молдавии, занятых .виноградными насаждениями, ведущих
районированных в МССР сортов Алиготе, Рислинг рейнский и Ка-берне-Совиньон.
В программу исследований также был включен опыт с удобрениями иа черноземе выщелоченном мощном тяжелосуглинистом (пгт. Кутузово Кутузовского района) по следующей схеме:
I. Контроль (безудобрений).2. NeoPeoKeo- 3. ЫзеоРзеоКзео. Удобрения вносились весной 1973 года по середине междурядий на глубину 30—35 см. Использовались: аммиачная селитра (33%), гранулированный простой суперфосфат (18%), калийная соль (40%). Повторность вариантов трехкратная. Делянки площадью 700 мг размещены методом рендомизпрованных повторений. Сорт винограда — Алиготе.
Программа и методика исследований. Работа включала стационарные исследования на 11 опытных участках, где изучался круговорот микроэлементов в системе почва-виноградное растение, и экспедиционные, проводимые с целью выявления геохимических особенностей почв под виноградниками основных районов виноградарства Молдавии.
На опытных участках были заложены почвенные разрезы глубиной до 2 м, проведено их морфологическое описание, определена плотность сложения горизонтов в пятикратной повторности по профилю почв буром Качннского и отобраны образцы по глубинам: 0—10, 20—30, 40—50, 60—70, 80—90, 140—150 и 190—200 см, в которых определены в трехкратной повторности: гигроскопическая вода — высушиванием, гумус — по И. В. Тюрину в модификации В. И. Симакова, поглощенные основания — вытеснение из почвы по Д. В, Иванову (1928) с комплексонометрпческим завершением, гидролитическая кислотность по Каппену, карбонаты — газоволюмометрнческим методом, рН водной и солевой вытяжки — потенцнометрнческн, гранулометрический состав — пипеточным методом с пирофосфатной подготовкой.
Определение валового содержания микроэлементов в почвах и породах проводилось методом эмиссионного спектрального анализа с применением дифракционного спектрографа ДФС-8 (Зырнн, Обухова, Белшшна, 1971; Рабинович, 19686).
Подвижные формы микроэлементов в почвах определялись хи-мнко-спектральиым методом по Н, Н. Сказаловой (1972, 1973) с завершающим определением на ДФС-8. В 15 разрезах различных подтипов черноземов разнообразного гранулометрического состава определялась колориметрически подвижная медь после экстракции 0,02 М раствором трилона Б (метод Хенриксена).
Анализ органов виноградных растений, соков и вин на содержание микроэлементов проводился по разработанной нами методике.
Накопление органической массы и минеральных соединений виноградом изучалось на опытных участках размером 200 м2, включающих по 25'учетных кустов каждый. При изучении биологического круговорота в фптоценозах исследования проводились в соответствии с методическими указаниями применительно к полевым опытам с многолетними культурами (Родин, Базилевич, 1965; Основы методики агрохимических исследований в виноградарстве, 1970; Гришина, Самойлова, I97t; Методические рекомендации по проведению исследований растительной диагностики питания виноградного куста, 1974),
В период созревания ягод винограда в 1973 г, были проведены раскопки трех модельных кустов на каждом участке с последующим их расчленением на основные части, взвешиванием и отбором пробы для спектрального анализа. Корневая система исследовалась методом монолита (Колесников, 1962) на всю площадь питания куста по слоям почвы 0,2 м. Все выбранные корни (по слоям) разделялись на фракции по толщине (меньше 1 мм, 1—4 мм, больше 4 мм) и анализировались.
Вынос фитомассы и микроэлементов, удаляемых при обрезке, обломке и чеканке побегов, рассчитывали по весу удаляемой массы и ее химическому составу. Вынос урожаем рассчитывали по весу гроздей. Количество ежегодного опада листьев виноградного куста определяли путем взвешивания листьев с черешками.
Качество винограда определяли по сахаристости сока ягод (аре-ометрнческим методом) и кислотности сока ягод (титрованием 0.IN раствором щелочи).
Математическая обработка аналитических и биометрических данных, изучение зависимостей между содержанием микроэлементов в органах виноградных растений, в почве и величиной урожая, выявление лучшего индикаторного органа проведено при помощи ЭВМ «Наирп-С» методом корреляционного и регрессионного анализа (Зырин, Орлов, Воробьева, 1965; Дмитриев, 1972; Доспехов, 1973) в вычислительном центре Кишиневского сельскохозяйственного института им. М.-В. Фрунзе.
Научная новизна. Большой набор разнообразных современных методов исследования позволил выявить факторы, определяющие поведение микроэлементов в почвах под виноградниками, связи и закономерности в содержании и распределении химических элементов в системе почва-виноградное растение.
Впервые исследован геохимический профиль плантажированных почв и установлены изменения содержания микроэлементов в связи с плантажной вспашкой н применением химических препаратов иа виноградниках. Изучен большой набор микроэлементов н определены оптимальные уровни содержания микроэлементов в органах виноградного растения белых н красных сортов, соответствующие
высокому урожаю. Проведенные исследования позволили установить размеры биомассы, ежегодного прироста и количество микроэлементов, вовлекаемых в биологический круговорот на виноградниках Центральной Молдавии в зависимости от сорта растений и почвенных условий.
Разработана методика спектрального определения микроэлементов в органах виноградного растения. Дан новый принцип составления картосхем и градации содержания валовых форм микроэлементов в плантажированных черноземах южноевропейской фации под виноградниками.
Результаты выполненных исследований сводятся к следующий положениям, которые выносятся на защиту:
Почвы под виноградниками характеризуются измененным геохимическим профилем по сравнению с почвами полевых севооборотов. Геохимической особенностью плантажированных почв под виноградинками яоляется -высокое накопление меди в поверхностном слое и наличие двух максимумов накопления серебра в почвах — техногенного (0—10 см) и биогенного (40—50 см). Вместе с тем, плантажнрованиые почвы в целом сохраняют генетические свойства почв естественного сложения и основные черты их геохимии: содержание микроэлементов уменьшается в ряду черноземов от выщелоченных к карбонатным п от глинистых к супесчаным.
В виноградном растении микроэлементы концентрируются в самых тонких (активных) корнях н листьях, что обусловливается их ролью в биохимических и физиологических процессах. Наименьшие концентрации микроэлементов установлены в гроздьях.
Виноградное растение активно участвует в перераспределении микроэлементов в корнеобнтаемом слое почвы: элементами сильной биологической аккумуляции являются бор, марганец, цинк, медь, кобальт, молибден, никель н серебро; железо относится к элементам слабого накопления и среднего захвата, а титан — слабого захвата.
Емкость и интенсивность биологического круговорота микроэлементов в виноградных насаждениях зависят от особенностей почвообразования и определяются количеством биомассы и" концентрацией элементов в ней, которые уменьшаются от черноземов выщелоченных к карбонатным, а затем к серым лесным почвам и от тяжелосуглнннстых к супесчаным разновидностям.
Интенсивно потребляются виноградным растением и отчуждаются с урожаем винограда бор, цинк и марганец, что обусловливает высокую эффективность применения данных мпкроудобре-шіп на виноградниках.
Практическая ценность и реализация работы. Разработанная методика спектрального анализа виноградного растения на микроэлементы применяется в ряде научно-исследовательских и проект-
иых учреждений республики. Составленные картосхемы содержания микроэлементов в слое 0—50 см применяются в шести совхозах-заводах союзио-республнка некого аграрно-промышл енного объединения «Молдвкнггром», что позволяет правильно и эффективно использовать микроудобрення при выращивании винограда в конкретных иочвенно-экологнческих условиях. О принципах составления її применения картосхем для отдельных хозяйств Молд-НИИНТИ в 1980 году выпущен информационный листок.
Полученные данные элементного состава можно использовать для химической характеристики исследованных сортов винограда. Данные по емкости и интенсивности биологического круговорота, отчуждению и привнесу в почву химических элементов могут быть использованы при разработке системы агротехники и удобрений на виноградниках Центральной Молдавии.
Для контроля за степенью обеспеченности питания виноградных растений микроэлементами рекомендуются в качестве индикаторных органов листья, грозди и активные корни, содержание элементов в которых лучше коррелирует с урожаем.
Апробация. Материалы диссертации были доложены на 13 научных и научно-практических конференциях: всесоюзных и региональных (Кишинев — по современным.методам определения микроэлементов в 1977 г., Умань — по микроэлементам в окружающей среде в 1978 г., Минск — по актуальным вопросам химизации сельского хозяйства в 1979 г., Ростов-на-Дону — по экспериментальной биогеоценологии и агроценозам в 1979 г., Тамбов — по спектральным методам контроля объектов окружающей среды в 1979 г,, 1980 г.), республиканских (1975 г., 1978 г. — молодых ученых Молдавии, 1977 г. — по микроэлементам в сельском хозяйстве), Кишиневского сельскохозяйственного института (1973, 1978, 1979, 1980).
Автор за участие в разработке рекомендаций по рациональному использованию почв под многолетние насаждения награжден в 1975 году Главным комитетом ВДНХ МССР аттестатом и денежной премией.
Публикация работы. По результатам исследований опубликовано 19 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 264 страницах машинописи (текстовая часть — на 149 страницах), иллюстрирована 17 рисунками и содержит 44 таблицы. Она состоит из введения, четырех глав, общих выводов, методических и практических рекомендаций и списка использованной литературы (274 наименования, в том числе зарубежных-—49). Приложения (всего 16) к диссертации включают 103 таблицы па 208 страницах.
