Содержание легкоподвижных форм марганца и железа (часть 4)
В микрополевых опытах Л.И. Егоровой (Новгородская с.-х. опытная станция), внесение двухвалентного марганца (в виде сульфата) также увеличивало содержание в почве извлекаемого 1н KCl железа из кислой почвы с 8 до 47.4 мг/ кг.
Таким образом, содержание легкоподвижных форм марганца и железа в почве зависит от многих факторов, но важнейшими из них являются валовые запасы этих элементов; уровень реакции; содержание обменного водорода и водно-воздушный режим почвы. Взаимосвязанность валентных превращений, обуславливающая подвижность Mn и Fe приводит к тому, что высокое содержание марганца, возможно, в отличие от увеличения, не только при сильнокислой, но и при слабокислой реакции, если в почве содержится достаточное количество восстановленных форм железа.
Если в растворе имеется несколько окислительно-восстановительных, систем, имеющих разные потенциалы, то между ними идут процессы окисления и восстановления до тех пор, пока не установится общее равновесие! Наиболее мощными составляющими окислительно-восстановительной системы в почве являются системы кислорода, железа, марганца и водорода системы NO3-NO2 и т.п. Другие не являются доминирующими, хотя в отдельных случаях их влияние оказывается значимым.
Так, например, в вегетационных опытах внесение сульфата аммония и других видов азотных удобрений в кислую дерново-подзолистую почву очень существенно (почти вдвое) повышало содержание марганца и железа, извлекаемых вытяжкой 1н KCl. Сопоставление содержания] этих элементов при одинаковом уровне реакции с вариантами, где азотные удобрения не вносились, позволяет со всей определенностью утверждать, что это увеличение является не только следствием подкисления почвы, но и результатом восстанавливающего действия катиона аммония.
Увеличение содержания марганца и железа при слабокислой и нейтральной реакции почвы под влиянием аммония было значительна меньшим. Еще более значительное увеличение содержания марганца и железа наблюдалось в опытах Л.А. Финогеновой, в которых изучалось действие высоких (от 1 до 3 г N) доз сульфата аммония и натриевой сeллитры на кислых и известкованных почвах. Проведенные расчеты показали существование в этих опытах достоверной корреляции:
- между содержанием в почвах обменного аммония и содержание легкоподвижного марганца:
у = 0.0217+0.0024х, r = 0.85,
где у - содержание Mn, мг*экв; х - содержание NH4, мг N на 100 г почвы
- между содержанием обменного аммония и подвижного железа:
у = 2.72+0.381х, r = 0.81, где у - содержание Fe, мг на 1 кг; х - обменный аммоний, мг N на 100 г почвы.
Физиологический механизм токсического действия марганца на растения в настоящее время изучен еще недостаточно. Предполагается что токсическое действие марганца связано с нарушением в растительных организмах соотношения окислительных и восстановительных процессов, что приводит к ухудшению углеводного и белкового обмена. Токсичность марганца зависит не только от концентрации его доступных форм, но и от ряда других факторов. Наибольший вред наблюдается тех случаях, когда избыток марганца проявляется в кислой почве с высоким содержанием подвижного алюминия.
Как недостаток, так и избыток марганца приводят к специфическим заболеваниям и снижению урожая сельскохозяйственных культ (Н.С. Авдонин, 1957; М.Я. Школьник,1974). Так, например, избыточное содержание марганца в почве приводит к поражению картофеля коричневой пятнистостью стеблей, клевера и люцерны - мраморностью листьев яблонь и груш - некрозам внутренних слоев коры. Внешние признаки заболеваний, вызванных избытком марганца, довольно широко освещены в литературе (К.П. Магницкий, 1972; В.В. Церлинг, 1978). При избыточном содержании подвижных форм марганца в почве (кислые дерново-подзолистые, а также подзолисто-глеевые почвы) в фитомассе кормовой и сахарной свеклы накапливается до 1200-1700 мг марганца, а в клевере 100-150 мг на 1 кг сухого вещества, что в несколько раз превышает его нормальное содержание. Немаловажно и то, что такие концентрации марганца в кормовых растениях могут оказаться в некоторых случаях токсичными и для сельскохозяйственных животных. С точки зрения зоотехнии нормальным содержанием марганца в кормовых растениях следует считать 30-50 мг на кг сухого вещества (А.П. Дмитроченко, 1960).
Чувствительность растений к избыточному содержанию марганца меняется с возрастом. Наибольший вред марганец, как и алюминий, может принести в начальный период жизни растений. Концентрации марганца, которые в первый период жизни растений приводят к гибели, часто не являются токсичными для взрослых растений. Очень чувствительны к марганцу озимые культуры и многолетние травы, причем наибольший вред растениям наносится в зимний период. Выросшие осенью, в условиях избыточного, марганцевого питания, растения внешне мало отличаются от нормальных, однако даже, в условиях благоприятной зимы наблюдается почти полная их гибель.
Физиологическая роль железа, как и марганца, связана с его способностью изменять валентность. Как и другие элементы с переменной валентностью, железо участвует в переносе электронов в окислительно-восстановительных реакциях, таких как окисление углеводов, восстановление сульфатов и нитратов; при этом как указывалось выше, железо часто действует сопряженно с марганцем. Косвенным подтверждением этого является тесная корреляция между содержанием в растениях марганца и железа. Большую роль играет железо в фотосинтезе растений, являясь незаменимым элементом в составе хлоропластов.
