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

У досліді отримано різні величини врожаю ячменю, але відносити цю різницю на негативний вплив алюмінію некоректно – рН розчинів у фоновому варіанті більш сильно відхилялось від передбаченого дослідом.

У пошуках причини різної зміни рН розчинів у дослідах було звернено увагу на їх буферність, визначення якої методом нейтралізації по Ремезову (1930) показало, що наявність в розчині іонів алюмінію дуже сильно підвищує його буферність (табл. 5). Тому рослині значно трудніше змінити його рН до оптимального.

 

Таблиця 5

Буферність поживних сумішей

 

З метою усунення впливу рослин на реакцію поживного розчину відмовились від вегетаційних посудин, які замінили вегетаційними пластинами.

Із органічного шкла вирізали круг діаметром 10 см, в якому просвердлили 20 отворів діаметром по 3 мм для майбутніх проростків рослин. На кожний круг прикріплялось по 3 листки фільтрувального паперу, в яких також зробили отвори. На пластини поміщали проростки рослин корінцями в отвори. Пластини з рослинами розміщували горизонтально на широкі лійки, вставлені в нижні посудини. У верхні посудини заливались поживні розчини згідно схеми досліду, які подавались системами для переливання крові. Затискувачем регулювалася подача розчину з верхньої посудини на фільтрувальний папір вегетаційної пластини, по якому розчин надходив до кожного пророслого зерна, зволожуючи його і корінці, що були опущені в отвори пластини. По корінцях він стікав в лійку і потім в нижню посудину.

Поживний розчин і в цьому випадку, контактуючи з кореневою системою рослин, змінює свої властивості, але він зразу ж стікає в нижню посудину, замінюючись свіжим. Дослідження проводились як при температурах +12 +180, так і при +28 +300, що вказало на вплив температурного режиму на ріст і розвиток рослин в сильнокислому середовищі. За температур близьких до оптимальних для фотосинтезу зниження реакції грунтового розчину до рН 4, 0 не супроводжується помітним пригніченням їх росту і розвитку.

Спостереження за ростом і розвитком рослин і наступні обліки урожаю не показали істотних відмінностей між варіантами – у всіх варіантах як зелена частина рослин, так і коренева система мали нормальні для такого віку розміри (табл. 6).

 

Таблиця 6

Біологічна продуктивність рослин досліду на вегетаційних пластинах

 

Таким чином результати проведених вегетаційних дослідів дозволяють стверджувати, що безпосереднього токсичного впливу алюмінію на рослини не спостерігається.

 

Буроземи Українських Карпат характеризуються кислою реакцією середовища і низьким вмістом обмінних основ, особливо кальцію. Тому внесення кальційвмістних сполук на поверхню грунту, забезпечуючи живлення рослин цим елементом, призводить до підвищення продуктивності природних лучних біогеоценозів.

Висока рН-буферність буроземів Українських Карпат сукупно з гідротермічними умовами низькогір’я та середньогір’я, які зменшують розчинність вапнякових сполук, є основною причиною, що зумовлює відсутність впливу вапнування на кислотність грунтів.

Різноманітність видового складу природних лучних біогеоценозів при однакових гідротермічних умовах в значній мірі залежить від фізико-хімічних властивостей грунтів. В досліджуваному районі одним з основних чинників впливу на видовий склад лук є кислотність грунтів. На ділянках з найбільш низькими значеннями рН (<3, 8) переважають біловус стиснутий і щучник дернистий. Види конюшини та щавелю зростають на менш кислих місцезнаходженнях (рНсоль. >4, 0).

У грунтах лучних біогеоценозів гірської зони Українських Карпат високий вміст рухомого алюмінію не є лімітуючим фактором по відношеннею до рослинності. У модельних експериментах, проведених за власними оригінальними методиками з використанням вегетаційних пластин вивчено механізм дії алюмінію в грунтовому поживному комплексі, суть якого полягає в буферних властивостях цього елементу.

Одержання достовірних висновків про вплив іонів алюмінію на ріст і розвиток рослин в умовах водних культур при вирощуванні рослин у вегетаційних посудинах неможливе через неспроможність витримати передбачені схемою досліду значення рН. У варіантах без алюмінію величини рН розчинів у ризосферній зоні кореневої системи рослин зростають на 0, 3-0, 5 рН протягом 10-20 хвилин, чого не спостерігається у варіантах з наявністю алюмінію. Тому нами для нівелювання буферності розчинів та одержання достовірних даних у модельних експериментах при вирощуванні рослин у водних культурах запропоновано методику вирощування їх на вегетаційних пластинах.

Застосування у модельних експериментах методики вегетаційних пластин для встановлення ролі рухомого алюмінію в лучних біогеоценозах Українських Карпат показало відсутність істотної різниці при вирощуванні рослин у кислому інтервалі в поживних розчинах підкислених додаванням сірчаної кислоти і додаванням солей алюмінію. Навіть при відсутності іонів алюмінію в сильнокислому інтервалі відмічається значне пригнічення кореневої системи, яке проявляється в значному її укороченні.

У лучних біогеоценозах іони алюмінію не проявляють безпосередньої прямої токсичної дії на рослини. Їхня негативна дія проявляється опосередковано через зміну фізико-хімічних властивостей поживного розчину, що практично зводить нанівець біологічне регулювання рослиною кислотності розчину.

Для гірсько-лісового і субальпійського вертикальних поясів лучних біогеоценозів Українських Карпат з близькими фізико-хімічними характеристиками буроземів важливими є температурний режим приземного шару повітря. У модельних експериментах встановлено, що відношення рослин до реакції поживного розчину залежить від температури навколишнього середовища. При температурах, які є оптимальними для фотосинтезу (+25 +300С) зниження реакції розчину до рН 4, 0 не супроводжується помітним пригніченням їх росту і розвитку.

 

 

1. Гелевера О. Ф., Топольний Ф.