научная статья по теме МАРГАНЕЦ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЗАБАЙКАЛЬЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «МАРГАНЕЦ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЗАБАЙКАЛЬЯ»

АГРОХИМИЯ, 2003, № 1, с. 38-44

Агроэкология

УДК 581.192:546.711(571.54)

МАРГАНЕЦ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЗАБАЙКАЛЬЯ*

© 2003 г. В. К. Кашин, Г. М. Иванов

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия

Поступила в редакцию 11.02.2002 г.

Определено содержание марганца в растениях степных, луговых и агрономических ландшафтов. Установлены особенности накопления марганца разными видами растений в сопоставимых условиях и одними и теми же видами в разных экологических условиях. На основании расчетов зависимости содержания марганца в растениях от его содержания в почвах показано, что он является элементом средней интенсивности накопления. Выявлена в основном нормальная обеспеченность растительности степных, луговых нормально увлажненных и культурных ценозов марганцем и повышенная - растительности избыточно увлажняемых лугов.

ВВЕДЕНИЕ

Марганец является одним из наиболее важных микроэлементов. Он входит в состав ферментов супероксидисмутазы, аргиназы, пируваткарбокси-лазы, выполняя в них специфическую роль активного центра. Кроме того, марганец является неспецифическим активатором целого ряда других ферментов. Марганец участвует в реакциях фотосинтеза [1].

Недостаточное поступление марганца в растения приводит к появлению на листьях хлоротиче-ских пятен желтой, серой или бурой окраски. Особенно чувствителен к недостатку марганца овес [2, 3]. Наименее обеспечены доступным для растений марганцем песчаные и дерново-карбонатные почвы, черноземы выщелоченные и опод-золенные. За рубежом марганецсодержащие удобрения применяют в широком ассортименте и значительных объемах [4].

Дефицит марганца в кормах вызывает различные патологические состояния у животных. К ним относятся прежде всего нарушения остеогенеза -деформация костей и суставов и воспроизводительной функции - снижение оплодотворяемости, увеличение числа выкидышей и мертворождений, удлинение сроков стельности и т.д. [5, 6]. Марга-нецдефицитные заболевания встречаются у крупного рогатого скота, овец, коз, свиней, птицы.

Содержание марганца в продуктах питания, как правило, достаточно для обеспечения потребности человека, которая составляет 2-5 мг/сут. Поэтому у человека почти не встречается заболеваний, связанных с алиментарным недостатком марганца [6, 7].

Содержание марганца в растительности Забайкалья изучено крайне слабо. Имеются лишь фраг-

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ "Байкал" (проект < 01-04-97207).

ментарные сведения о количестве марганца в трех растительных сообществах степного ландшафта Джидинского района [8], в трех сообществах степных пастбищ Иволгинской котловины [9] и в сене разного ботанического состава некоторых районов Бурятии [10]. В то же время выявлено, что почвы исследуемого региона, особенно легкого гранулометрического состава, на значительных площадях слабо обеспечены подвижным марганцем [11]. На основании этого можно предполагать низкую обеспеченность кормовых угодий марганцем.

Важная биологическая роль марганца и слабая изученность его содержания в растительности, которая является главным источником элемента для животных, послужили основанием для проведения настоящего исследования. В задачу работы входило определение особенностей накопления марганца разными видами растений, зависимости его накопления в растениях от содержания в почве, а также уровня содержания элемента в укосах растительности степных, луговых и культурных ценозов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в 11 наиболее населенных центральных и южных районах Бурятии (Западное Забайкалье, степная, лесостепная и таежная зоны). Ключевые площадки размером 100 х 100 м закладывали на типичных участках степей, лугов и культурных посевов в соответствии с методическими рекомендациями [12]. На каждой площадке проводили отбор проб отдельных видов растений, а также общих укосов фитомассы с площади 1 м2 в 4-6-кратной повторности. Пробы отбирали в период наибольшей биопродуктивности растений (массового цветения растений-доминант). Одновременно с взятием проб растений из почвенных разрезов брали образцы почв. Карта рай-

Таблица 1. Содержание марганца в разных видах растений на одном местообитании (почва пойменная дерновая, содержание валового марганца в слое 0-20 см 510 ± 37 мг/кг)

Растение Mn, мг/кг ОСВР* КБП** Группа накопления

Астрагал даурский (Astragalus dahuricus (Pallas)DC 85 ± 6 1.4 0.17 Повышенное накопление

Смолевка ползучая (Silene repens Patrin) 82 ± 4 1.4 0.16 То же

Лапчатка пижмолистная (Potentilla tanacetifolia Wild) 78 ± 3 1.3 0.15 »

Подмаренник бореальный (Galium boreale L.) 64 ± 5 1.1 0.13 Среднее накопление

Гвоздика разноцветная (Dianthus versicolor Fisch. et Link.) 61 ± 4 1.0 0.12 То же

Кровохлебка аптечная (Sanguisorba officinalis L.) 59 ± 2 1.0 0.12 »

Вика жилковатая (Vicia nervata Sipl.) 53 ± 3 0.9 0.10 »

Пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski) 50 ± 4 0.8 0.10 »

Люцерна серповидная (Medicago falcata L.) 46 ± 2 0.8 0.09 »

Кострец безостый (Bromus inermis Leysser) 42 ± 3 0.7 0.08 Пониженное накопление

Житняк гребенчатый (Agropyron cristatum (L.) Beauv.) 39 ± 2 0.7 0.08 То же

Подмаренник настоящий (G. verum L.) 34 ± 2 0.6 0.07 »

* Относительное содержание в растениях определенного вида. ** Коэффициент биологического поглощения.

она работ с отмеченными ключевыми площадками приводилась нами ранее [13]. Содержание марганца определяли атомно-абсорбционным методом в солянокислой вытяжке зольного остатка растений по Ринькису [14]. Аналитическая повторность трехкратная. Математическую обработку результатов проводили по [15]. Русские и латинские названия растений даны по [16].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Различные виды растений содержали разные количества марганца даже при произрастании в одинаковых экологических условиях (табл. 1). Для характеристики видовых особенностей накопления химических элементов растениями мы использовали не абсолютное, а относительное содержание изучаемого элемента в видах растений в сопоставимых условиях - ОСВР [17].

Этот параметр из 12 основных видов, произрастающих в одном экотопе, позволил выделить растения повышенного (в 1.3-1.4 раза), среднего (0.8-1.1 раза) и пониженного (0.6-0.7 раза) накопления марганца. Половина из этих 12 видов характеризуется средним накоплением элемента. Максимальное различие в содержании марганца в наиболее контрастных видах - астрагале даурском и подмареннике настоящем достигало 2.5 раза и было значительно ниже, чем для других изученных нами элементов (бор - 12.9, никель - 5.9, цинк - 4.7, медь - 4.4 раз). Это может свидетельствовать о меньшей выраженности действия биологического фактора в накоплении марганца по сравнению с перечисленными химическими элементами. Коэффициенты биологического погло-

щения (КБП) - отношение содержания элемента в растениях к содержанию его в почве, позволяющие косвенно судить о степени доступности элемента для растений и о поведении его в системе почва-растение, различались в 2.4 раза. На основании этих данных можно сделать вывод о том, что доступность элемента в почве для растений разных видов зависит от специфики их биохимических процессов, позволяющих регулировать его количество даже при одинаковой концентрации элемента в почве. Эти биологические особенности растений являются результатом длительной эволюции целостной системы организм-геохимическая среда. Физиологические причины геноти-пической неоднородности поглощения элементов минерального питания растениями неоднозначны: они могут быть обусловлены различиями как в первичных механизмах поглощения ионов, так и в последующем их транспорте и метаболизме.

Определение КБП марганца в растениях на торфяной болотной почве и растительных сообществах на различных типах минеральных почв (расчет на золу, как это обычно принято в биогеохимии растений) показало, что этот коэффициент изменялся от 0.8 до 3.9 (табл. 2). Наиболее существенно КБП марганца различался у растений на торфяной почве (1.9-3.9) по сравнению с растительными ценозами на минеральных почвах (0.8-1.7). Это обусловлено прежде всего более высокой биодоступностью марганца: уровень накопления его в растениях болотных лугов 30006000 мг/кг золы (в среднем 4670 мг/кг) - в 5.6 раза выше средней концентрации элемента в растительности степных, луговых и культурных ценозов на минеральных почвах (в среднем 828 мг/кг золы)

Таблица 2. Содержание марганца в растительности и почве

Растительность. Разрез мг/кг КБП

в почве в золе растений

Степные фитоценозы

Разнотравная. Р21Т87 472 743 1.6

Холоднополынная. Р23Т87 914 1000 1.1

Разнотравная. Р60Д88 678 600 0.9

Разнотравно-холоднополынная. Р58Д88 778 900 1.2

Карагано-холоднополынная. Р42К87 825 720 0.9

Холоднополынная. Р64Х88 751 900 1.2

Луговые фитоценозы

Разнотравно-злаковая. Р19К87 512 890 1.7

Разнотравная. Р44К87 911 950 1.0

Разнотравно-злаковая. Р24Т87 850 850 1.0

То же. Р36С87 770 1153 1.5

» Р34М87 890 728 0.8

Злаковая. Р59Д88 703 611 0.9

Культурные фитоценозы

Злаковая. Р18К86 660 900 1.4

То же. Р41К87 896 862 1.0

» Р23Т87 914 1030 1.1

»Р31Б87 858 766 0.9

»Р33Б87 922 760 0.8

» Р35М87 990 1050 1.1

Растения болотного луга

Сабельник болотный (Comarum palustre L.). 1544 6000 3.9

Вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata L.) 5000 3.2

Осока вздутоносая (Carex rhynchophysa C.A. Mey) 3000 1.9

в то время как валовое содержание элемента в торфяных почвах отличается от среднего содержания в различных типах минеральных почв всего лишь в 2 раза - соответственно 1544 и 770 мг/кг. КБП марганца растительностью степных, луговых и культурных ценозов на минеральных почвах (каштановых, серых лесных, черноземных) различались незначительно, что говорит о довольно близкой биодоступности элемента на этих типах почв.

По классификации Перельмана [18] марганец можно отнести к элементам средней интенсивности накопления: КБП его в среднем близки к 1.0. По нашим данным КБП молибдена - элемента сильного накопления - достигал 21, а элементов слабого накопления (никель, иод, свинец и др.) были ниже 1.0.

Растения одного вида в разных эко

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком