Динамика рН в ризосфере сельскохозяйственных растений в процессе вегетации


Согласно результатам микрополевых исследований, рН в процессе вегетации изменяется в следующих пределах: 7,71-8,18 - в почве с поверхности почвы, 7,69-8,16 - в собственно ризосфере и 7,53-7,76 - в общей массе почвы (табл. 10). Таким образом, уровень рН в почве с поверхности корня и в собственно ризосфере практически одинаковый и не имеет статистически значимой разницы.

Анализ значений рН в ризосфере под обеими культурами показал, что они достоверно (Р05) повышались в фазе колошения и цветения относительно фазы всходов на 3,7-5,3 %, затем в фазе полной спелости снижались на 5,8 %. Кроме того, на всех стадиях вегетации отмечено, что уровень рН в ризосфере под ячменем и пшеницей был достоверно (Р05) выше, чем в общей массе почвы на 1,2-6,4 %.

Такое повышение рН в ризосфере можно считать очень существенным, так как оно установлено в почвах с высокой буферностью и по отношению к кислотам, и по отношению к основаниям. Уровень рН в жидкой фазе ризосферы определяет соотношение компонентов в двух важнейших системах: 1) угольная кислота и продукты ее диссоциации (карбонат и бикарбонат-ионы); 2) органические кислоты и продукты их диссоциации (однократно и двукратно ионизированные анионы органических кислот). И карбонатные ионы, и анионы органических кислот являются сильными основаниями и могут влиять на рН ризосферы, повышая его. Возможно и вовлечение ОН- ионов анионной части обменного комплекса почвы ризосферы под влиянием анионов, образующихся в результате активизации корневого экзоосмоса растений в период колошения и цветения. Кроме того, способствовать подщелачиванию среды в ризосфере в период колошения и цветения может активное выделение корнями ячменя и пшеницы аминов [41], которые также являются основаниями.

Таблица 10

Вариационно-статистические характеристики значений рН в зонах ризосферы ячменя и пшеницы в период вегетации

Фаза

вегетации

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Общая почва

Ячмень

Всходы

7,71 ±0,12(0,3)

7,69-7,73

7,69 ±0,15(0,7)

7,67-7,72

7,53 ± 0,05(0,3)

7,50-7,54

Кущение

7,95 ± 0,10(0,3)

7,94-7,97

7,92 ± 0,12(0,8)

7,89-7,95

7,72 ± 0,07(0,4)

7,70-7,73

Колошение

8,11 ± 0,14(0,5)

8,09-8,12

8,06 ± 0,08(0,2)

8,05-8,07

7,67 ± 0,11(0,5)

7,65-7,69

Цветение

8,12 ± 0,12(0,4)

8,10-8,13

8,08 ± 0,10(0,5)

8,06-8,10

7,70 ± 0,08(0,4)

7,68-7,72

Полная

спелость

7,64 ± 0,11(0,4)

7,62-7,65

7,61 ± 0,12(0,5)

7,59-7,63

7,73 ± 0,11(0,3)

7,71-7,74

Пшеница

Всходы

7,92 ± 0,12(0,6)

7,89-7,94

7,89 ± 0,08(0,4)

7,87-7,91

7,51 ± 0,06(0,3)

7,50-7,53

Кущение

7,97 ± 0,08(0,6)

7,95-7,97

7,94 ± 0,07(0,5)

7,92-7,96

7,63 ± 0,09(0,5)

7,61-7,65

Колошение

8,18 ± 0,04(0,2)

8,17-8,19

8,16 ± 0,10(0,6)

8,14-8,18

7,69 ± 0,10(0,7)

7,67-7,72

Цветение

8,18 ± 0,05(0,2)

8,16-8,19

8,16 ± 0,12(0,4)

8,15-8,17

7,72 ± 0,11(0,4)

7,70-7,74

Полная

спелость

7,71 ± 0,10(0,4)

7,69-7,72

7,67 ± 0,07(0,5)

7,65-7,69

7,76 ± 0,12(0,4)

7,73-7,77

Примечание: в числителе - среднее и его ошибка (%), в скобках – коэффициент вариации; в знаменателе – пределы колебаний

Понижение рН в фазе полной спелости в ризосфере злаковых по сравнению с общей массой почвы может быть следствием преобладания в конце вегетации в составе корневых выделений сапролинов (метаболитов отмирающих корней), которые характеризуются большим количеством органических кислот, в отличие от экзометаболитов (выделений живых корней) [111].

Таким образом, ячмень и пшеница в процессе химического взаимодействия корневой системы с окружающей их почвой способны изменять рН почвенного раствора в благоприятную для себя сторону. На смещение рН почвенного раствора в ризосфере влияет не только тип почвы, но и физиологическое состояние растения. Наши исследования подтверждают многочисленные работы в этом направлении [7, 65, 70, 121, 125].

Значения рН в ризосфере ячменя и пшеницы, также как и содержание подвижных форм металлов, практически одинаковы, что объясняется принадлежностью данных культур к одному семейству.

Из таблицы 9 видно что, значения рН в ризосфере сельскохозяйственных растений и в общей массе почве в процессе вегетации характеризуются низкими коэффициентами вариации – 02-0,8%.

Выявлена тесная корреляционная зависимость (r=0,8-0,9) между концентрацией подвижных форм соединений меди и цинка и рН в зонах ризосферы ячменя и пшеницы в процессе вегетации, тогда как в общей массе почвы корреляционная зависимость между данными показателями либо отсутствовала, либо была очень слабой. Так, значения коэффициентов корреляции для общей массы почвы были в 2-9 раз ниже, чем для ризосферы (табл. 11). Корреляционная зависимость между содержанием подвижных форм свинца и кадмия в ризосфере и в общей массе почвы и уровнем рН в период вегетации не установлена.

Таблица 11

Корреляционная зависимость между содержанием подвижных форм меди и цинка и рН в ризосфере сельскохозяйственных растений в период вегетации

Форма соединений

рН

Почва с поверхности корня

Собственно ризосфера

Общая почва

Медь

Кислоторастворимая

0,78

0,87

0,51

Обменная

0,81

0,79

0,27

Водорастворимая

0,91

0,90

0,1

Цинк

Кислоторастворимая

0,93

0,92

0,40

Обменная

0,81

0,85

0,16

Водорастворимая

0,88

0,88

0,20

На основании результатов микрополевого исследования можно сделать вывод о том, что физиологическое состояние ячменя и пшеницы в зависимости от фазы развития влияет не только на содержание подвижных форм соединений меди и цинка, а также на уровень рН в ризосфере. Максимальные показатели данных параметров отмечены в фазе колошения и цветения, минимальные – в фазе всходов и полной спелости.