АГРОХИМИЯ, 2015, № 5, с. 54-60
УДК 577.118:581.526.45(571.54)
УДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ БОЛОТИСТЫХ ЛУГОВ БАССЕЙНА р. СЕЛЕНГА
© 2015 г. В.К. Кашин
Институт общей и экспериментальной биологии 670047 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, Россия E-mail: vladkashin2008@rambler.ru
Поступила в редакцию 18.12.2014 г.
Определены среднее содержание и диапазоны его варьирования 18 микроэлементов в растительности болотистых лугов бассейна р. Селенга (Западное Забайкалье). По интенсивности биологического поглощения из почвы растительностью Мо, Mn, Zn отнесены к группе с высокой интенсивностью; Li, B, Cu - к средней; Be, V, Cr, Co, Ni, Y, Zr, Ba, Pb - с низкой; Al, Ti, Fe - c очень низкой. Выявлен дефицит содержания в растительности B, Cu, Zn и повышенное содержание Ba, Sr, Mo, Mn, Fe, Cr.
Ключевые слова: микроэлементы, растительность, болотистые луга, бассейн р. Селенга.
ВВЕДЕНИЕ
Микроэлементы - важная составляющая минерального питания растений, животных и человека. Многие из них являются жизненно необходимыми, т.к. выполняют разнообразные каталитические и регуляторные функции метаболических процессов - поглощения, транспорта, окисления-восстановления, биосинтеза органических соединений, передачи генетической информации. Современная классификация микроэлементов по их значимости для живых организмов представлена в следующем виде: жизненно необходимые - Бе, Мп, I, Си, Zn, Со, Сг, Мо, Бе; условно необходимые - Ы, В, N1, V, Б1, Б, Вг, 11; токсичные - Ве, А1, Сё, РЬ, Н§, Ва, Т1, VI и др. [1]. Число биологически значимых элементов расширяется, к ним сейчас относят Аб, Вг, Бг, Сё, Бп, Ва, W [2]. По современным классификациям биогеохимиков, Бе и относят к группе мезоэлементов.
Каждый элемент имеет свой диапазон безопасной концентрации, при котором происходит нормальное функционирование организма. При выходе за его пределы отмечаются различные патологические нарушения в обменных процессах, приводящие в случае недостатка к микроэлемен-тозам дефицита, а при избытке - микроэлементо-зам токсичности [3].
В последние десятилетия основное внимание агрохимиков и агроэкологов было сосредоточено на изучении вопросов загрязнения тяжелыми металлами почв, природных вод, растений, обуслов-
ленного выбросами промышленных предприятий [4, 5]. Вместе с тем известно, что воздействию таких выбросов подвергаются незначительные площади. Поэтому не менее важной является проблема дефицита жизненно необходимых микроэлементов или неблагоприятного соотношения между ними, вызываемых как естественными природными факторами, так и снижением плодородия пахотных почв. В настоящее время в питании населения России отмечают дефицит целого ряда макро- и микроэлементов [6].
Забайкалье - сложный в биогеохимическом отношении регион с широким распространением среди животных и населения различных эндемических микроэлементозов [7, 8]. Цель работы -определение среднего содержания и диапазонов его варьирования микроэлементов в растительности болотистых лугов, являющейся важным источником в рационах сельскохозяйственных животных в зимний и весенний стойловый периоды, а также соотношений между наиболее значимыми элементами и особенностей их биологического поглощения из почвы.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на территориях, занятых болотистыми лугами рек бассейна р. Селенга - главного притока оз. Байкал (Западное Забайкалье), используемых главным образом в качестве сенокосных угодий. Они распространены на пониженных участках пойм с избыточным
увлажнением. Почвы - аллювиальные лугово-болотные. Эти почвы формируются в условиях устойчиво-избыточного увлажнения и довольно частого затопления паводковыми водами в притеррасной части поймы и других пониженных элементах рельефа под различными типами болотистых лугов. Их заболачиванию в значительной степени способствует переувлажненность профиля, тяжелый гранулометрический состав, слабая водопроницаемость [9]. Растительность относится к экологической группе гигрофитов с доминированием осок: пузыревидной (Carex vesicata Meinsh.), дернистой (C. cespitosa L.), серповидной (C. falcata Turcz.), безжилковой (C. enervis C.A. Meyer), вздутоносой (C. rhynchophysa C.A. Meyer). В составе растительности присутствует незначительная доля злаков: полевицы монгольской (Agrostis mongolica Roshev.), лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis L.).
Объектами исследования служили типичные осоковые растительные сообщества, произрастающие в поймах разных рек Республики Бурятия (продуктивность воздушно-сухой надземной массы, ц/га):
1 - с. Турунтаево, Прибайкальский р-н, пойма реки Итанца;
2 - с. Корымск, Прибайкальский р-н, пойма р. Итанца;
3 - с. Тугнуй, Мухоршибиркий р-н, пойма р. Тугнуй;
4 - с. Иволгинск, Иволгинский р-н, пойма р. Иволга, (36.0±2.1 ц/га);
5 - с. Хурумша, Иволгинский р-н, пойма р. Оронгой;
6 - с. Жаргалантуй, Селенгинский р-н, пойма р. Убукун, (47.5 ± 2.4 ц/га).
Методика отбора проб, подготовка их к анализам, определение содержания микроэлементов аналогичны описанным в ранее опубликованной работе [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Количественное содержание химических элементов в биообъектах и абиотических компонентах окружающей среды - основной показатель в биогеохимических и агрохимических исследованиях с целью выявления закономерностей их накопления и распределения, а также установления уровня обеспеченности - нормы, дефицита или избытка. В связи с различной физиологической значимостью микроэлементов, избирательностью их поглощения из почв, характеризующихся раз-
нообразием геохимических условий, их содержание в растениях существенно меняется.
Показано, что среднее содержание изученных элементов в растительности болотистых лугов различалось на 4 порядка: от 0.071 (Ве) до 281 (А1) мг/кг (табл. 1). По среднему содержанию в растительности микроэлементы можно условно подразделить на следующие группы (мг/кг): элементы повышенного содержания - А1, Мп, Бе, Бг (>100); среднего - Ва, Т1, Zn (23-63); низкого -В, Си, и, Сг, Мо, V, Zг (1.20-4.4); очень низкого содержания - Ве, X N1, РЬ (0.071-0.81). По степени снижения содержания в растительности элементы представлены в следующем ряду: А1 >
> Мп > Бе > Бг > Ва > Т1 > Zn > В > Си > Ы > Zг >
> Сг > Мо > V > РЬ > N1 > Y > Ве.
Содержание лития в степной растительности изменялось от 2.07 до 5.1 мг/кг сухой массы при среднем содержании 3.32 мг/кг и коэффициенте вариации 39%. Среднее содержание лития довольно значительно (в 2.2 раза) отличалась от его кларка в растительности суши (табл. 2). Содержание бериллия варьировало незначительно (V = 8%) - от 0.064 до 0.075 мг/кг (среднее - 0.071, что практически соответствует его кларку), бора - 2.8-7.3 (среднее - 4.4 мг/кг, что в 5.7 раза меньше кларкового содержания), алюминия - 225-395 (среднее - 285 мг/кг, в 1.8 раза меньше кларка), титана - 15-29 (среднее -23 мг/кг, в 1.4 раза меньше кларка), ванадия -0.68-2.55 (среднее - 1.2 мг/кг, в 1.2 раза меньше кларка), хрома - 0.69-3.7 (среднее - 2.06 мг/кг, в 1.1 раза больше кларка), марганца - 104-268 (среднее - 161 мг/кг, в 1.3 раза меньше кларка), железа - 75-204 (среднее - 139 мг/кг, в 1.4 раза меньше кларка), никеля - 0.62-0.92 (среднее -0.75, в 2.7 раза меньше кларка), меди - 1.7-7.3 (среднее - 3.9 мг/кг, в 2.1 раза меньше кларка), цинка - 15-46 (среднее - 22.9 мг/кг, в 1.3 меньше кларка), стронция - 62-295 (среднее - 122 мг/кг, в 3.5 раза больше кларка), иттрия - 0.63-0.75 (среднее - 0.69 мг/кг, в 1.2 раза меньше кларка), циркония - 1.44-2.25 (среднее - 2.31 мг/кг, в 3.2 меньше кларка), молибдена - 0.87-2.25 (среднее -1.51 мг/кг, в 3.0 раза больше кларка), бария - 3885 (среднее - 63 мг/кг, в 2.8 раза больше кларка), свинца - 0.62-1.03 (среднее - 0.81 мг/кг, в 1.5 раза меньше кларка).
Таким образом, в пределах кларка в растительности содержится Ве, Сг, V, Y; значительно больше кларка - Бг (в 3.5 раза), Мо (в 3.0 раза), Ва (в 2.8 раза), Ы (в 2.2 раза). Содержание большинства других микроэлементов было меньше
РЬ 0.78 0.85 0.82 1.03 0.78 0.62 0.81 0.621.03 16
Ва -
Мо 0.87 2.25 1.80 1.97 0.93 1.25 1.51 0.872.25 38
Zr 2.19 1.25 1.80 1.44 2.25 1.93 2.31 1.442.25 43
>Н 0.73 0.75 0.64 0.65 0.63 0.69 0.630.75 7
Бг И ш <-\| 1 «л 28 2 9 9 9 2 291
Zn 1
Си - ^Г СЧ тт
N1 0.62 0.68 0.86 0.74 0.75 0.92 0.75 0.620.92 14
Бе ^Г «Л Ю О С^ 1 ^г
Мп - ^'ПОООО'Л^Н^ОО 29 6 2 4 0 6 068
Сг 2.25 1.70 3.70 0.69 2.25 2.07 2.06 0.693.70 44
> 0.78 2.55 0.90 0.68 0.75 0.95 1.20 0.682.55 59
Т1 1
< - К! 1П ^ О «Л «Л «Л «Л 22 2 - 3 3 2 233
« 1 "/ч^ноото^-^оот^ </Ч сч' Г^ ГП сч' ТГ г^' г^ ^г
Ве 0.073 0.075 0.079 0.064 0.071 0.065 0.071 0.0640.079 8
и 2.36 5.10 4.60 2.26 3.52 2.07 3.32 2.075.10 39
Место отбора проб* ш л и ц Я и ^нг^т-^^ю цдЧ .о О Ш ¿4 а &
«
о и
я о а
О &
св «
о с
и о я я
и §
я
К
а
св «
0 с
1
тг
« я
и $
« я
и £
а
св «
о я
а ¡2
о
се я я се н
К ^ ■ «
а ^ н
я «
0 а
Я и
1 & ГЧ N
се
А
й ЕВ ®
Н а
о
се
й о
я «
се I
К ^
& 2
се я 2 ^
с £
I
о
кларка: Мп, Zn, Т1, Бе, РЬ, А1 (в 1.3-1.8 раза), Си, N1 (в 2.1-2.7 раза), Zr, В (в 3.2-5.7 раза).
В изученных осоковых сообществах вариабельность (по [17]) содержания микроэлементов существенно различалась: от нижней нормы для X Ве, N1, РЬ (7-16%); верхней - для Мп, Мо, Ы, Бе, Ва, Т1, В, Zr, Сг (27-44%); значительной вариабельности - для Zn, Си, V (45-64%), до большой - для Бг, А1 (74-76%). Это обусловлено разной степенью подвижности микроэлементов в почвах, различной силой барьерности транслокации их в надземные органы растений.
Сравнивая среднее содержание микроэлементов в растительности болотистых лугов с их нормами обеспеченности (табл. 3), можно отметить следующее: выше нормы - содержание Ва (в 3.1 раза), Мо (в 3.0 раза), Мп (в 2.6 раза), Бе (в 2.3 раза), Бг, Ы (в 2.2 раза); в пределах нормы - Ве, А1, Т1, V, N1, Zn, РЬ; меньше нормы - Zn (дефицит 42%), Си (дефицит 51%), В (дефицит 75%).
Превышение максимально допустимого уровня в растительности отмечено для Ы (>5 мг/кг) на одной ключевой площадке. Избыточная концентрация лития может оказывать токсическое действие на растения и животных.
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.