Роль кальцію та алюмінію в функціонуванні лучних біогеоценозів українських Карпат (на прикладі Воловецької Верховини)

Конюшини лучна, біла та альпійська зростають на територіях з рНkCl грунтів 4, 08 і вище, насиченість основами яких складає від 35, 9 до 84, 4%, забезпеченість рухомим фосфором та калієм добра. В аналогічних природних умовах, але при нижчій забезпеченості рухомим фосфором на місцях стоянки худоби поширені щавелі альпійський, карпатський та кислий, які є найбільш розповсюдженими бур’янами гірських лук. Варто відмітити, що щавелі альпійський та карпатський ростуть при досить вузькому інтервалі реакції середовища, і вже при рН 4, 8-4, 9 вони набувають явних ознак пригнічення. Лядвинець рогатий поширений на грунтах з рНсоль. 4, 6 та з високим ступенем насичення основами (53, 5%). В подібних умовах росте тонконіг лучний і костриця червона.

Таким чином, поширення того чи іншого виду визначається відповідними грунтово-кліматичними умовами близькими до екологічного оптимуму, а також міжвидовими відносинами. Значний вплив в умовах карпатського середньогір’я, в гірсько-лісовому та нижній частині субальпійського поясів на продуктивність та ботанічний склад травостою має кислотність грунту.

Шостий розділ – Вплив кислотності і рухомого алюмінію на ріст і розвиток рослин.

Проблема ролі алюмінію в формуванні кислотності грунту і його впливу на ріст і розвиток рослин виникла на початку ХХ століття, одночасно з започаткуванням визначення рН грунтового розчину.

Роль обмінного алюмінію в кислих грунтах вивчалась рядом дослідників (Вейтч, 1904; Гедройц, 1932; Крупський, Александрова, Дараган, 1968 та ін.).

У відношенні ролі алюмінію в життєдіяльності рослин існують наступні гіпотези: 1) Al – стимулятор росту рослин (Костычев, 1933; Липман, 1938) ; 2) Al – необхідний мікроелемент для рослин, потрібний в дуже малих кількостях, вище яких він отруйний (Кирсанов, 1940; Ганжа, 1941; Альберт, 1971) ; 3) Al необхідний деяким рослинам і зовсім непотрібний іншим (Школьник, 1950; Авдонин, 1969) ; 4) Al токсичний для рослин (Голубев, 1954; Климашевский, 1991).

Переважна більшість дослідів з вивчення впливу іонів алюмінію на ріст і розвиток рослин проводилась в експериментах з водними культурами. Застосування результатів, отриманих в даних експериментах при вирощуванні культур в природних умовах можливо використовувати лише з певними застереженнями. Зокрема, в проведеному нами польовому досліді величина обмінної кислотності часто перевищувала 6 мг-екв. на 100 г грунту. Оскільки ця кислотність на 96-98% представнена обмінним алюмінієм (Топольний, 1976), то в такому грунті міститься близько 60 мг рухомого алюмінію на 100 г грунту. Рядом дослідників встановлено, що вміст рухомого алюмінію в буроземах Карпат може сягати 100 мг на 100 г грунту і більше (Пастернак, 1967; Гоголев, 1986), але при цьому відмічається задовільний стан рослинності.

З метою вирішення цієї проблеми нами проведено серію дослідів. Перший дослід по визначенню впливу алюмінію на ріст і розвиток рослин поставлено з використанням піску, як субстрату для вирощування культур. Схема досліду передбачала наступні варіанти:

Контроль: пісок + вода

Фон: пісок, заправлений сумішшю Гельрігеля

Фон + 9, 8 мг/л алюмінію в формі AlCl3

рН робочих розчинів, якими поливали пісок у вегетаційних посудинах було доведено до 4, 0-4, 5. Результати досліду (табл. 4) показали значне зниження розмірів рослин, які росли на субстраті з додаванням алюмінію, порівняно з контролем. Проте відносити це пригнічення на рахунок алюмінію некоректно: рН субстратів контрольного і фонового варіантів був біля нейтрального, а варіанту з алюмінієм – сильнокислий.

 

Таблиця 4

Вплив алюмінію на ріст і розвиток ячменю в піщаних культурах

 

Наступний дослід було поставлено з застосуванням системи проточних водних культур. Ця система включала верхню 10 л посудину, з якої поживний розчин по тонких трубочнак перетікав на дно вегетаційної посудини об’ємом 250 мл. Ця посудина поміщалась на велику лійку, яка вставлена в горловину нижньої посудини. Поживний розчин, переповнюючи посудину, переливався через краї в лійку і нижню посудину. Швидкість перетікання розчину за допомогою затискувача регулювали до необхідної. Оскільки посудини були 10-літровими, то дана швидкість встановлювалась в межах 13, 5-14 мл за хвилину. За 12 годин розчин з верхньої посудини переливався в нижню. При таких умовах у вегетаційних посудинах повний масообмін теоретично повинен відбуватися кожних 20 хвилин.

Варіанти досліду були аналогічні попереднім. рН розчинів контролювалось двічі на добу – при перестановці посудин. Кожен раз у фоновому варіанті спостерігався ріст рН на 0, 2-0, 3, а у варіанті з алюмінієм – на 0, 1-0, 2.

З часом на дні вегетаційної посудини у варіанті 3 утворювався аморфний осад гідрооксиду алюмінію, який при підкисленні середовища розчинювався. Визначення рН у вегетаційних посудинах показало, що реакція поживного розчину у ризосферній зоні менш кисла в порівнянні з реакцією розчину в нижніх посудинах. Така зміна рН розчинів обумовлювалась активним впливом на нього життєдіяльністю рослин. Ще дослідами Д. А. Сабініна (1955) встановлено, що кореневі системи рослин контактуючи з розчинами, рН яких значно відрізняється від рН ізоелектричної точки коренів, зміщують реакцію цих розчинів. Це зміщення відбувається дуже швидко, протягом 10-20 хвилин і може сягати 1-2 одиниці рН. Температура в лабораторії коливалася в межах +15