Влияние хлорсодержащих удобрений на метаболизм ели и сосны в северотаежных фитоценозах

УДК

DOI:

Аннотация

Изучено влияние калийных удобрений с высоким (хлористый калий) и низким (сульфат калия) содержанием хлора на физиологические процессы ели и сосны в зависимости от состояния водного режима торфяной почвы. Установлено, что внесение в торфяную почву хлористого калия в качестве минеральной подкормки у деревьев приводит
к накоплению в хвое не только калия, но и хлора. Особенно в больших количествах (более 50 %) хлор накапливается у растений в условиях дренированной почвы, в которых корни хорошо снабжаются кислородом воздуха. В переувлажненной почве хлористый калий быстро переходит в почвенный раствор и выносится за пределы корнеобитаемого горизонта, поэтому существенного накопления хлора в органах дерева не происходит. При совместном внесении  хлористого калия и азота в результате возникающих между азотом и хлором антагонистических отношений накопления хлора у ели и сосны также не происходит. Измерение концентрации пигментов, интенсивности фотосинтеза и состояния энергопреобразующей системы показало значительное снижение данных физиологических показателей у растений, удобренных фосфорно-калийным удобрением, по сравнению с растениями, удобренными одним фосфором. Эти данные дают основание полагать, что главной причиной нарушения физиологических и ростовых процессов у растений является негативное действие ионов хлора на хлоропласты, поскольку на площадках с внесением только фосфора наблюдалось даже усиление таких процессов. Параллельное использование хлористого калия и сульфата калия в качестве минеральной подкормки деревьев в целом подтвердило предположение о негативном действии на древесные растения ионов хлора, которое особенно усиливалось на дренированной почве. Сделан вывод, что применение хлористого калия в качестве минеральной подкормки деревьев в целях повышения их продуктивности без участия азота является
нежелательным и даже вредным для леса хозяйственным мероприятием. Это приводит к тому, что эффективность действия на древесные растения комплексных удобрений при наличии в них хлорсодержащего калийного удобрения значительно снижается. 

Сведения об авторах

В.Н. Коновалов¹, д-р с.-х. наук, проф.

Л.В. Зарубина², канд. с.-х. наук, доц.

¹Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова,

 наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;

 е-mail: v.konovalov@narfu.ru

²Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, ул. Панкратова, д. 9-а, корп. 7, с. Молочное, г. Вологда, Россия, 160555;
е-mail: liliva270975@yandex.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Коновалов В.Н., Зарубина Л.В. Влияние хлорсодержащих удобрений на метаболизм ели и сосны в северотаежных фитоценозах // Лесн. журн. 2017.
№ 3. С. 100–113. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.100

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

 1. Артюшин А.М., Державин Л.М. Краткий справочник по удобрениям. М.: Колос, 1971. 288 с.

2. Вознесенский В.Л., Заленский О.В., Семихатова О.А. Методы исследования фотосинтеза и дыхания растений. М.; Л.: Наука, 1965. 306 с.

3. Гончарик М.Н. Физиологическое влияние ионов хлора на растения. Минск: Наука и техника, 1968. 250 с.

4. Еремченко О.З., Кусакина М.Г., Лузина Е.В. Содержание пигментов в растениях Lеpidium sativum в условиях хлоридно-натриевого засоления и ощелачивания // Вестн. Перм. ун-та. Сер. Биология. 2014. С. 30–36.

5. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнов-Иконников М.И., Мурри И.К. Методы биохимического исследования растений. М.: Сельхозгиз, 1952. 520 с.

6. Коновалов В.Н. Эколого-физиологические особенности сосны и ели на осушенных и удобренных торфяных почвах Севера // Мелиорация лесов Европейского Севера. Архангельск: АИЛиЛХ, 1982. С. 66–75.

7. Коновалов В.Н. Сезонная динамика содержания пластидных пигментов в хвое ели в связи с внесением минеральных удобрений // Журн. общ. биологии. 1988. Т. XLIX, № 5. С. 611–617.

8. Коновалов В.Н., Веретенников А.В. Воздействие лесных мелиораций на некоторые физиологические процессы ели северной подзоны тайги // Экология таежных лесов. Архангельск: АИЛиЛХ, 1978. С. 54–61.

9. Коновалов В.Н., Зарубина Л.В.  Эколого-физиологические особенности хвойных на удобренных почвах. Архангельск: САФУ, 2011. 338 с.

10. Магницкий К.П., Шугаров Ю.А., Малков В.К. Новые методы анализа растений и почв. М.: Сельхозгиз, 1959. 240 с.

11. Паавилайнен Э. Применение минеральных удобрений в лесу / пер. с фин. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 96 с.

12. Пастернак П.С., Смольянинов И.И., Угаров В.Н. Влияние минеральных удобрений на культуры дуба и сосны // Лесн. хоз-во. 1974. № 12. С. 25–30.

13. Победов В.С. Применение удобрений в лесном хозяйстве. М.: Лесн. пром-сть, 1972. 201 с.

14. Попова И.А. Исследование пигментов пластид с помощью хроматографии на бумаге // Тр. БИН СССР. 1963. Вып. 16. С. 154–164.

15. Раскатов П.Б. Физиология растений с основами микробиологии: учеб. для вузов. М.: Сов. наука, 1954. 376 с.

16. Ратнер Е.И. Питание растений и применение удобрений. М.: Наука, 1965. 223 с.

17. Рахтеенко Л.И., Пискунов В.С., Моисеенко Е.И. Отзывчивость средневозрастных культур сосны на различные дозы и сроки внесения полного минерального удобрения // Повышение эффективности использования минеральных удобрений в лесном хозяйстве: материалы Всесоюз. науч.-техн. совещания. Гомель, 1984. С. 75–76.

18. Рубин А.Б., Венедиктов П.С., Кренделева Т.Е., Пащенко В.З. Регуляция первичных стадий фотосинтеза при изменении физиологического состояния растений // Фотосинтез и продукционный процесс. М.: Наука, 1988. С. 29–39.

19. Савельев В.В., Нестерович М.Д. Влияние минерального питания на фотосинтез и накопление хлорофилла // Изв. БССР. Сер. Биол. науки. 1980.  № 1. С. 6–9.

20. Стратонович А.И., Яковлев А.П. Проявление отрицательных свойств некоторых видов удобрений при прорастании семян сосны и ели // Сб. науч. тр. Л.: Наука, 1974. Вып. 21. С. 16–26.

21. Строгонов Б.П. Физиологические основы солеустойчивости растений. М.: АН СССР, 1962. 366 с.

22. Удовенко Г.В. К вопросу о физиологической роли хлора в жизни растений // Роль минеральных элементов в обмене веществ и продуктивности растений. М.: Наука, 1964. С. 193–199.

23. Шумаков В.С., Федорова Е.Л. Применение минеральных удобрений в лесу. М.: Лесн. пром-сть, 1970.  89 с.

24. Huikari O. Afforestation of the Swam Lands of Finland // World Grops. 1978. Vol. 10, no. 1. Pp. 17–19.      

25. Heikurainen L. The Effects of  Manuring аn Organic Soils // Proc. 5-th Colloquium on Forest Fertilization. Finland, Jyvaskyla. 1967. Pp. 197–205.

26. Marek M., Lomsky B. Vliv odlinych forem hnojеni ammonym dusikem ne fotosyntetickou produtivitu ruznych provenience smeku ztiepileho (Picea abies (L.) Karst.) // Lesnictvi. 1987. Vol. 33, no. 2. Рр. 109–120.

27. Ursino D.J. The translocation of ¹⁴C-photoassimilate in Single Tree Progeny of White Spruce  (Picea glauca (Moench) Voss) // Canad. J. Forest Res. 1973. Vol. 3, no. 2. Pp. 315–318.

Поступила 21.11.16

Ссылка на английскую версию:

UDC 630*2:582.475 

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.100

The Influence of Chlorine-Containing Fertilizers on Metabolism of Spruce and Pine
in the North Taiga Plant Communities

V.N. Konovalov¹, Doctor of Agricultural Sciences, Professor

L.V. Zarubina², Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor

¹Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation;
e-mail: v.konovalov@narfu.ru

²Vologda State Dairy Farming Academy by N.V. Vereshchagin, ul. Pankratova, 9a, bl. 7, Molochnoe, Vologda, 160555, Russian Federation; e-mail: liliva270975@yandex.ru

The effect of potash fertilizers with a high (potassium chloride) and low (potassium sulfate) content of chlorine on the physiological processes of spruce and pine, depending on the water regime of peat soil is studied. The introduction of potassium chloride as a mineral fertilizer for trees in peat soil leads to the potassium and chlorine accumulation in the needles. Chlorine accumulates in large quantities (more than 50 %) in plants in drained soil, where the roots are well supplied with oxygen. Potassium chloride rapidly passes into the soil solution in waterlogged soil, and is carried out of the rooting horizon; so the substantial chlorine accumulation in the tree parts does not occur. The combined introduction of potassium chloride and nitrogen does not lead to the chlorine accumulation in spruce and pine, as a result of the antagonistic relationships between chlorine and nitrogen. Measuring the concentration of pigments, photosynthesis intensity, and the state of the energy-converting system demonstrates a significant decrease of these physiological parameters of plants, enriched by phosphorus-potassium fertilizers, in comparison with plants, fertilized by phosphorus only. These data suggest that the main cause of the violation of physiological and growth processes in plants is the negative effect of chloride ions on the chloroplasts; since we observe their intensification in the sites with the phosphorus introduction. The combining use of potassium chloride and potassium sulfate as a mineral fertilizing of trees confirms the assumption of a negative effect of chloride ions on woody plants, which is particularly intensified in the drained soil. The use of potassium chloride as a mineral fertilizer for trees in order to increase their productivity without the participation of nitrogen is the undesirable and even harmful forest management activity. This leads to the fact that the effectiveness of complex fertilizers for woody plants with chlorine-containing potash fertilizers is significantly reduced.

Keywords: chloride ion, potassium chloride, potassium sulfate, physiological process, spruce, pine, peat soil moisture.

REFERENCES 

1. Artyushin L.M., Derzhavin L.M. Kratkiy spravochnik po udobreniyam [Quick Reference of Fertilizers]. Moscow, 1971. 288 p.

2. Voznesenskiy L.V., Zalenskiy O.V., Semikhatova O.A. Metody issledovaniya fotosinteza i dykhaniya rasteniy [Methods of Photosynthesis and Plant Respiration Investigating]. Moscow; Leningrad, 1965. 306 p.

3. Goncharik M.N. Fiziologicheskoe vliyanie ionov khlora na rasteniya [Physiological Effect of Chloride Ions on Plants]. Minsk, 1968. 250 p.

4. Eremchenko O.Z., Kusakina M.G., Luzina E.V. Soderzhanie pigmentov v rasteniyakh Lepidium sativumin v usloviyakh khloridno-natrievogo zasoleniya i oshchelachivaniya [The Content of Pigments in Plants Lеpidium sativum Under Conditions of Chloride-Sodium Salinization and Alkalinization]. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya Biologiya [Bulletin of Perm University. Biology], 2014, no. 1, pp. 30–36.

5. Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Smirnov-Ikonnikov M.I., Murri I.K. Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy [Methods for Biochemical Research of Plants]. Moscow; Leningrad, 1952. 520 p.

6. Konovalov V.N. Ekologo-fiziologicheskie osobennosti sosny i eli na osushennykh i udobrennykh torfyanykh pochvakh Severa [Ecological and Physiological Characteristics of Pine and Spruce on Drained and Fertilized Peat Soils of the North]. Melioratsiya lesov Evropeyskogo Severa [Forest Reclamation of the European North]. Arkhangelsk, 1982, pp. 66–75.

7. Konovalov V.N. Sezonnaya dinamika soderzhaniya plastidnykh pigmentov v khvoe v svyazi s vneseniem mineral'nykh udobreniy [Seasonal Dynamics of the Content of Plastid Pigments in the Needles in Connection with the Application of Mineral Fertilizers]. Zhurnal obshchey biologii [Biology Bulletin Reviews], 1988, vol. XLIX, no. 5, pp. 611–617.

8. Konovalov V.N., Veretennikov A.V. Vozdeystvie lesnykh melioratsiy na nekotorye fiziologicheskie protsessy eli severnoy podzony taygi [The Impact of Forest Reclamation on Some Physiological Processes of Spruce in the Northern Taiga Subzone]. Ekologiya taezhnykh lesov [Ecology of Taiga Forests]. Arkhangelsk, 1978, pp. 54–61.

9. Konovalov V.N., Zarubina L.V. Ekologo-fiziologicheskie osobennosti khvoynykh na udobrennykh pochvakh [Ecological and Physiological Characteristics of Conifers on Fertilized Soils]. Arkhangelsk, 2011. 338 p.

10. Magnitskiy K.P., Shugarov Yu.A., Malkov V.K. Novye metody analiza rasteniy i pochv [New Methods for the Analysis of Plants and Soils]. Moscow, 1959. 250 p.

11. Paavilaynen E. Primenenie mineral'nykh udobreniy v lesu [Application of Mineral Fertilizers in a Forest]. Moscow, 1983. 96 p.

12. Pasternak P.S., Smol'yaninov I.I., Ugarov I.V. Vliyanie mineral'nykh udobreniy na kul'tury duba i sosny [Influence of Mineral Fertilizers on Oak and Pine Cultures]. Lesnoe khozyaystvo, 1974, no. 12, pp. 25–30.

13. Pobedov V.S. Primenenie udobreniy v lesnom khozyaystve [The Use of Fertilizers in Forestry]. Moscow, 1972. 201 p.

14. Popova I.A. Issledovanie pigmentov plastid s pomoshch'yu khromatografii na bumage [The Study of Plastid Pigments Using the Paper Chromatography]. Trudy BIN SSSR [Proceedings of the Botanical Institute of the USSR], 1963, vol. 16, pp. 154–164.

15. Raskatov P.B. Fiziologiya rasteniy s osnovami mikrobiologii [Plant Physiology with the Basics of Microbiology]. Moscow, 1954. 376 p.

16. Ratner E.I. Pitanie rasteniy i primenenie udobreniy [Plant Nutrition and Fertilizer Application]. Moscow, 1965. 223 p.

17.  Rakhteenko L.I., Piskunov V.S., Moiseenko E.I. Otzyvchivost' srednevozrastnykh kul'tur sosny na razlichnye dozy i sroki vneseniya polnogo mineral'nogo udobreniya [Responsiveness of Middle-Aged Pine Cultures to Different Doses and Terms of Complete Fertilizer Application]. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya mineral'nykh udobreniy v lesnom khozyaystve: materialy Vsesoyuz. nauch.-tekhn. soveshchaniya [Efficiency Improvement of the Use of Mineral Fertilizers in Forestry: Proc. All-Union Sci. and Eng. Meeting]. Gomel, 1984, pp. 75–76.

18. Rubin A.B., Venediktov P.S., Krendeleva T.E., Pashchenko V.Z. Regulyatsiya pervichnykh stadiy fotosinteza pri izmenenii fiziologicheskogo sostoyaniya rasteniy [Regulation of Primary Stages of Photosynthesis when Changing the Physiological State of Plants]. Fotosintez i produktsionnyy protsess [Photosynthesis and Production Process]. Moscow, 1988, pp. 29–39.

19. Savel'ev V.V., Nesterovich M.D. Vliyanie mineral'nogo pitaniya na fotosintez i nakoplenie khlorofilla [Effect of Mineral Nutrition on Photosynthesis and Chlorophyll Accumulation]. Izv. BSSR. Ser. Biol. nauki [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of Biological Sciences], 1980, no. 1, pp. 6–9.

20. Stratonovich A.I., Yakovlev A.P. Proyavlenie otritsatel'nykh svoystv nekotorykh vidov udobreniy pri prorastanii semyan sosny i eli [The Manifestation of the Negative Properties of Certain Types of Fertilizers during the Pine and Spruce Seeds Germination]. Sb. nauch. tr. Vyp. 21 [Collection of Scientific Papers. Vol. 21].  Leningrad, 1974, pp. 16–26.

21. Strogonov B.N. Fiziologicheskie osnovy soleustoychivosti rasteniy [Physiological Basis of Salinity Resistance]. Moscow, 1962. 365 p.

22. Udovenko G.V. K voprosu o fiziologicheskoy roli khlora v zhizni rasteniy [On the Physiological Role of Chlorine in the Plants Life]. Rol' mineral'nykh elementov v obmene veshchestv i produktivnosti rasteniy [The Role of Mineral Elements in Metabolism and Productivity of Plants]. Moscow, 1964, pp. 193–199.

23. Shumakov V.S., Fedorova E.L. Primenenie mineral'nykh udobreniy v lesu [The Use of Mineral Fertilizers in a Forest]. Moscow, 1970. 89 p.

24. Huikari O. Afforestation of the Swam Lands of Finland. World Grops., 1978,
vol. 10, no. 1, pp. 17–19.      

25. Heikurainen L. The Effects of Manuring on Organic Soils. Proc. 5th Colloquium on Forest Fertilization. Finland, Jyvaskyla, 1967, pp. 197–205.

26. Marek M., Lomsky B. Vliv odlinych forem hnojeni ammonym dusikem ne fotosyntetickou produktivitu ruznych provenience smeku ztepileho (Picea abies (L.) Karst.). Lesnictvi., 1987, vol. 33, no. 2, pp. 109–120.

27. Ursino D.J. The Translocation of 14C-photoassimilate in Single Tree Progeny of White Spruce (Picea glauca (Moench) Voss). Canad. J. Forest Res., 1973, vol. 3, no. 2,
pp. 315–318.

 Received on November 21, 2016

For citation: Konovalov V.N., Zarubina L.V. The Influence of Chlorine-Containing Fertilizers on Metabolism of Spruce and Pine in the North Taiga Plant Communities. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 3, pp. 100–113. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.100