CC BY
101
УДК 631.416:631.416.323
DOI: 10.24411/2587-6740-2018-11008
ДЕФИЦИТ СЕЛЕНА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ КАК ИНДИКАТОР НЕОБХОДИМОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЛЕНОВЫХ УДОБРЕНИЙ
А.Н. Аристархов, А.С. Бусыгин, Т.А. Яковлева
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова», г. Москва, Россия
Проведен локальный мониторинг содержания селена (Se) в почвах и растениях реперных участков (РУ) Северо-Восточного Нечерноземья (Кировская область). Установлено, что объекты исследования на РУ региона характеризуются очень низким содержанием Se в почвах (<50 мкг/кг) и, соответственно, в большинстве возделываемых сельскохозяйственных культур (<100 мкг/кг). Выявлено, что содержание селена в почвах имеет тенденцию к увеличению при их окультуривании, то есть при улучшении реакции среды, гумусного состояния и при повышении содержания основных питательных веществ. Содержание селена и подвижной серы в почвах характеризуются обратной связью. Установлено, что наилучшими накопителями селена являются козлятник (бобовая культура) — до 144-254 мкг/кг, а также естественные травы (с бобовым компонентом) — до 126144 мкг/кг. Эти данные позволяют рекомендовать эту растительную продукцию для более широкого использования в кормопроизводстве с целью создания более оптимального селенового статуса региона и недопущения (сокращения) случаев заболеваний животных беломышечной болезнью. Однако основным методом решения проблемы селенодефицита является агрохимический — применение селеносодержащих удобрений. Ключевые слова: селен, селенодефицит в почвах и растениях, тенденции взаимосвязей содержания селена в почвах с основными агрохимическими их показателями, культуры-селенонакопители, оптимизация селенового статуса регионов.
Введение
Систематическим крупномасштабным мониторингом плодородия почв России выявлено наличие больших площадей пахотных почв с низким содержанием микроэлементов (В, Мо, Zn, Си, Мп, Со), достигающих до 70-87% обследованных угодий [1, 2]. При отсутствии целенаправленного и широкого применения соответствующих удобрений микроэлементная недостаточность в почвах и растениях обуславливает не только недобор урожая и снижение его качества, но и заболеваемость животных и человека микроэлементозами. Так, дефицит селена @е) выявлен у 1 млрд человек земного шара [3, 4, 7, 8], включая и Россию, 90% населения которой потребляют с продуктами питания недостаточное количество этого элемента [5, 6]. В последние годы установлено, что дефицит селена в пищевых цепях способствует возникновению порядка 40 разных заболеваний [8]. Научными исследованиями также доказано, что роль селена в живых организмах определяется его вхождением в состав одного из важнейших антиоксидантных ферментов — Se-зависимой глютатионперексидазы, которая защищает клетки от накопления продуктов перекисного окисления, предупреждая тем самым повреждение их ядерного и белоксин-тезирующего аппаратов. Селен также входит в состав фермента йодтиронин-5-дейотиназы, контролирующего образование трийдти-ронина, и в состав белков мышечной ткани. Установлено, что дефицит селена приводит к ослаблению антиоксидантного статуса, антиканцерогенной защиты и обуславливает мио-кардистрофию, нарушение сексуальной функции и иммунодефицит. Следовательно, селен следует отнести к мощным геропротекторам, обладающим широким спектром воздействия на здоровье человека. Полагаем, что и агрохи-
мики (в том числе и агрохимической службы) должны более активно включиться в решение проблемы селенодефицита.
Целый ряд авторов считают, что одним из наиболее эффективных и безопасных путей оптимизации селенового статуса является агрохимический — использование селе-носодержащих удобрений [7, 9-13 и др.] под сельскохозяйственные культуры. При применении этого метода необходимо четкое знание содержания селена в почвах и растениях конкретного региона и на этой основе, с учетом дефицита селена в названных объектах, применять селеновые удобрения. Нами ранее предложено, что такие исследования в агро-химслужбе следует начать, в первую очередь, на реперных участках (РУ) агрохимслужбы [910]. Известно, что мониторинг плодородия почв на РУ осуществляется с 1991 г. [14].
Всего в стране было заложено порядка 1769 РУ и, в основном, на пахотных землях, реже на культурных пастбищах, практически в каждом административном районе во всех субъектах Российской Федерации. Реперный участок отражает преобладающий в районе почвенный покров, историю землепользования, интенсивность и характер применения средств химизации и проведение различных мелиоративных мероприятий. На РУ ведется то же сельскохозяйственное производство, что и на других полях хозяйства, с учетом требований севооборота. РУ закреплены на местности, их географические координаты зарегистрированы в паспорте и используются для составления различных карт (картосхем). На РУ ведется ежегодный учет и оценка уровня получаемых урожаев в зависимости от объема и качества применяемых средств химизации. В почвенных и растительных пробах ежегодно по соответствующим ГОСТам, приня-
МЕЖДУНАРОДНЫЙ
тым в агрохимслужбе, определяются традиционные агрохимические показатели плодородия почв (гумус, обменная и гидролитическая кислотность, содержание доступного фосфора и обменного калия, кальция и магния, а также подвижные формы микроэлементов, тяжелые металлы и сера), и в растениях — их химический состав и основные показатели качества (белок, крахмал, сахара, витамины и др.).
Цель исследований — провести эколого-агрохимическую оценку содержания селена в почвах и растениях конкретного региона на примере Кировской области.
Методика исследования
ФГУ ГЦАС Кировской один из первых в аг-рохимслужбе организовал исследования по селену. В настоящее время в регионе сохранились и действуют 15 РУ, три (№ 3, 5, 15) из которых в Северной агроклиматической зоне, девять (№ 1, 2, 4, 6, 10, 11, 12, 13, 14) — в Центральной и три (№ 7, 8, 9) — в Южной (рис. 1).
Они созданы в полном соответствии с преобладающими в области типами почв и интенсивности ведения на них земледелия. В почвенном фонде пашни области преобладают дерново-подзолистые (87,0% площадей) и серые лесные (8,5%) почвы, а другие типы и разновидности составляют менее 5,0%. По данным последнего тура сплошного крупномасштабного мониторинга плодородия почв, в целом по области 74,6% их площадей относятся к кислым, 26,1% — с низким содержанием фосфора; 24,5% — калия и 50% — гумуса. В 2006-2015 гг. на поля ежегодно вносилось 0,5 т/га органических и 20-23 кг/га д.в. минеральных удобрений. Уровень урожайности зерновых, соответственно, по двум последним пятилеткам, составлял 15,3 и 16,4 ц/га [15]. Почвы области, также как и почвы РУ, по
- 31
ЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 (361)/ 2018
Рис. 1. Расположение реперных участков по агроклиматическим зонам Кировской области
Таблица 1
Содержание валового $е и другие основные агрохимические показатели плодородия почв РУ Кировской области
Почвенно- Наименование Тип почв* Содержание в почве
климатическая реперных участков (степень окультуренности)** Se, гумус, рН Р О 25 К2О S
зона (№ участка) мкг/кг % мг/кг
Белохолуницкий (3) ДКс(х) 35 2,63 6,8 381,8 141,7 1,3
Северная Юрьянский (5) ПДу(х) 51 3,39 5,5 144,5 145,9 3,0
Слободской(15) ПДу(ср) 48 1,87 4,7 411,8 140,6 3,8
Среднее 47 2,63 5,7 312,7 142,7 2,7
Орловский (1) ПДс (ср) 32 1,37 5,3 99,7 61,3 5,7
Куменский (2) ПДс(ср) 38 2,76 4,6 361,8 77,9 3,9
Кирово-Чепецкий (4) ПДс(ср) 46 1,55 4,9 384,0 154,0 5,1
г. Киров (6) ПДс (х) 42 3,13 6,4 334,3 294,9 4,3
Централь- Оричевский (10) ПДу (ср) 34 2,99 5,2 380,7 165,6 2,6
ная Унинский(11) ПДс(ср) 38 2,32 6,0 181,8 164,8 5,3
Нолинский (12) ПДс (ср) 45 1,97 5,0 178,6 162,3 3,8
Котельнический(13) ПДс (ср) 33 2,20 4,9 460,3 98,2 3,4
Верхошижемский (14) ПДу(х) 46 1,76 6,0 411,8 215,9 4,5
Среднее 39 СП 2,23 1 71 5,4 С 1 310,3 1 37 Q 155,0 1 ТС 7 3,9 с i
Южная Советский (7) Тужинский (8) !яс (ср) ПДс(ср) 50 28 2,71 1,61 5,1 5,5 137,8 73,5 126,7 105,7 6,2 4,1
Яранский (9) ПДс (х) 38 2,15 5,9 157,2 184,3 4,7
Среднее 39 2,16 5,5 122,8 138,8
*ДКс — дерново-карбонатные среднесуглинистые почвы; ПДу — дерново-подзолистые супесчаные почвы; ПДс — дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы; 1Лс — светло-серая лесная среднесуглинистая. **Степень окультуренности почв: х — хорошо окультуренные, ср — среднеокультуренные, сл — слабоокульуренные.
32 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 (361) / 2018
гранулометрическому составу на значительных площадях оцениваются как песчаные, супесчаные и среднесуглинистые. Для поддержания и увеличения их плодородия требуется внесение более высоких норм (относительно сложившихся на сегодня) органических и минеральных удобрений, а также осуществление мероприятий по химической мелиорации кислых почв. В настоящее время почвы РУ по степени окультуренности могут быть отнесены к трем основным группам: слабо-, средне и хорошо окультуренным (табл. 1). Диапазон колебания показателей их плодородия представлен достаточно широким рядом: гумус — 1,4-3,1%; рН 4,9-6,8; Р2О5 — 74-412 и К2О — 61216 мг/кг, содержание серы — 1,3-6,2 мг/кг и Se — 28-51 мкг/кг. Традиционные анализы почв и растений выполнялись в ФГУ ГЦАС «Кировский», а селен определялся в ФГУ ГЦАС «Московский» (М 04-33-2004. Анализатор жидкости «Флюэрат-02-3М». Свидетельство о поверке 84204/2 24.08.2018). Оценка уровня обеспеченности почв РУ селеном проводилась на основе ранее разработанных разными авторами предложений [10, 16-21]. Установлено, что содержание традиционных подвижных форм микроэлементов (В, Mo, Zn, Mn, Со) в основном низкое, за исключением меди, содержание которой оценивается как среднее или высокое. Содержание тяжелых металлов в почвах РУ области существенно ниже ПДК.
Результаты и их обсуждение
По материалам проведенных нами исследований (табл. 1) в качестве пилотного проекта составлена картосхема содержания валовых форм селена в почвах РУ Кировской области (рис. 2), определены закономерности распределения селена в основных типах и разностях почв региона с учетом уровня их окультурен-ности по основным агрохимическим показателям плодородия почв (рис. 3, 4).
Впервые на основе локального мониторинга на РУ установлено, что почвы Кировской области крайне низко обеспечены валовыми формами селена, содержание которого в них колеблется от 28 до 51 мкг/кг. Также выявлено, что почвы Северной агроклиматической зоны области содержат в среднем 47 мкг/кг селена, а средней и южной зоны — по 39 мкг/кг. Установленная в этом случае тенденция снижения содержания селена при движении с севера на юг может быть объяснена особенностями почвообразования и интенсивностью применения агрохимических средств на пахотных почвах. При этом выявлено, что между содержанием Se и другими показателями плодородия почв имеется определенная корреляция. Так, из 15 точек исследований (РУ) содержание Se достаточно синхронно (в трендах увеличения или уменьшения) совпадает с содержанием гумуса в 8 случаях, с величиной рН почв — в 9, с содержанием фосфора — в 11, с содержанием калия — в 8 и с содержанием серы — в 9 случаях (табл. 1). Наглядно это представлено на рисунках 3 и 4, на которых отражены средние показатели этих величин как по всем РУ, так и средние показатели по агро-почвенным районам Кировской области. Установлено, что наиболее высокие показатели
www.mshj.ru
Рис. 2. Картосхема содержания валового селена в почвах РУ Кировской области, 2016 г.
in nvimi ii h i I i l l ii i ■111 11 тл г
Л 1 I I I I I 1
fill
Центральная
■Se, мкг/кг*100
■ гумус,%
■ pH
- S, мг/кг -P2O5, мг/кг:100 K2O, мг/кг:100
шш
ПДс - дерново-подзолнстые среднесуглинистые
;.;.;. ,, j ДКс дерново карбонатные
■'■'■" ■■■'■"■' среднесуглинистые
1Лс - светло-серые лесные среднесуглинистые
Примечание: цифры в прямоугольниках -среднее содержание Бе в почвах РУ, мкг/кг
6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000
143
/ *
I Северная зона
/ / /
■ Центральная зона
I Южная зона
47
313
Рис. 3. Взаимосвязь содержания селена и других агрохимических показателей плодородия почв РУ Кировской области
Рис. 4. Взаимосвязь содержания селена и других агрохимических показателей плодородия почв РУ по агроклиматическим зонам Кировской области
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 (361) / 2018
содержания селена тесно связаны с более высокой гумусированностью почв, оптимизацией их кислотности, повышением содержания подвижного фосфора, обменного калия и более низким содержанием подвижной серы.
По агрохимическим показателям плодородия почвы реперных участков региона можно выстроить в следующие ряды (по убыванию показателей содержания (в скобках): Se, мкг/кг - 1Лс (50) > ПДу (45) > ПДс (39) > ДКс (35); Гумус, % - 1Лс (2,7) > ДКс (2,6) > ПДу (2,4) > ПДс (2,0); рН - ДКс (6,8) > ПДс (5,7) > ПДу (5,4) > 1Лс (5,1); S, мг/кг - ПДс (4,7) > 1Дс (3,9) > ПДу (3,5) > ДКс (1,3); Р2О5, мг/кг - Пду (438) > ДКс (328) >ПДс (267) >1Лс (138); Кр, мг/кг - ПДу (166) > ПДС (154) > ДКс (142) > 1Лс (127).
Эти материалы характеризуют связи содержания Se с генетическими особенностями почв и интенсивностью проводимых на них агрохимических мероприятий. Так, серые лесные среднесуглинистые почвы Южной агроклиматической зоны из-за их большей гу-мусированности относительно дерново-подзолистых почв содержат заметно больше Se (до 50 мкг/кг), но имеют не очень благоприятную кислотность (на уровне рН 5,0), более низкое содержание подвижного фосфора и обменного калия. В то же время хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы Северной зоны даже более легкого гранулометрического состава, но с более благоприятной кислотностью (рН порядка 5,7) и очень высоким и повышенным содержанием фосфора и калия также имеют аналогичное содержание селена (в среднем 47 мкг/кг). При этом следует особо отметить такой факт, что окультуривание почв способствует повышению в них содержания селена. Однако при этом следует отметить и другой факт, что на дерново-кар-бонатно-подзолистых почвах с относительно благоприятными показателями по гумусу, фосфору и калию, но с реакцией почвенного раствора на уровне рН 6,8 установлено снижение содержания Se до уровня 35 мкг/кг, против показателя среднего по зоне - 47 мкг/кг. Это свидетельствует о том, что доведение кислотности почв до величин рН более 6,0 может приводить к снижению содержания в них микроэлементов, в том числе содержания Se в почвах, что нежелательно.
Таким образом, установленное содержание селена в пахотных почвах исследуемого региона зависит не только от генетических особенностей почв, но и от интенсивности и результативности мероприятий по их окультуриванию. Это хорошо прослеживается на примере построения аналогичных рядов по одной из самых распространенных в регионе разновидностей дерново-подзолистых почв - среднесуглинистых (РУ № 1, 2, 4, 6, 8, 9, 11, 12, 13):
(42-46) (38-48) (28-33)
Se, мкг/кг - 45-------------> 38-----------> 31-------------
[4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
(1,6-3,1) (2,2-2,8) (1,4-2,0)
Гумус, % -2,4-------------> 2,4-----------> 1,7-------------
[4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
(4,9-6,4) (4,6-6,0) (4,9-5,5)
рН - 5,4-------------< 5,5-----------> 5,2-------------
[4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
34 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 (361
(3,8-5,1) (4,1-5,3) (3,4-6,2)
Б, мг/кг—4,4-------------> 4,4-----------< 5,1-------------
[4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
(179-384) (123-362) (100-184)
Р2О5, мг/кг—266-------------> 222-----------> 127-------------
2 5 [4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
(154-295) (78-184) (61-106)
К,О, мг/кг—204-------------> 141-----------> 88-------------
2 [4,6,12] [2,9,11] [1,8,13]
Примечание: числа перед дробью — средние показатели; в числителе — их колебания; в знаменателе — номера РУ.
Эти данные достаточно четко показывают наличие связей (прямая и обратная) содержания селена с основными агрохимическими показателями плодородия среднесуглинистых дерново-подзолистых почв региона. Так, увеличение содержания селена с 31 до 45 мкг/кг происходит достаточно синхронно с повышением их гумусированности с 1,7 до 2,4%, улучшением их кислотности с 4,9 до 5,5, повышением содержания подвижного фосфора с 127 до 266 мг/кг и обменного калия с 88 до 204 мг/кг, то есть между этими показателями имеется прямая связь. Однако между содержанием селена и серы выявлена обратная тенденция, то есть с увеличением показателей содержания Бе с 31 до 45 мкг/кг содержание подвижной серы уменьшается с 5,1 до 4,4 мг/кг.
Полученные нами данные на основе локального мониторинга крайней дефицитности содержания селена в почвах Кировской области устанавливается впервые, а выявленные тенденции уровня его содержания в почвах в зависимости от целого ряда агрохимических факторов согласуются с данными целого ряда других исследователей по селеновой проблеме [16-21]. Так, В.А. Боевым [17] изучено содержание селена в почвах и сельскохозяйственных культурах юга Тюменской области и установлено, что его содержание связано с уровнем содержания гумуса и кислотностью почв. Аналогичные данные получены по почвам Пензенской области [19]. Более того, В.А. Вихревой и др. [19] установлены математические связи по взаимозависимостям содержания валового селена в почвах (у) от количества гумуса (х) и уровня рН (и). Эта связь выражается следующими уравнениями регрессии: Для чернозема типичного: у = -2883,8 + 796,7х — 49,8х2 г2 = 0,584 у = -1128,3 + 277,9и -2,61и2 г2 = 0,569 Для чернозема выщелоченного: у = -632 + 199,3х — 12,89х2 г2 = 0,744 у = -211,6 + 61,9и — 0,5и2 г2 = 0,599 Для чернозема оподзоленного: у = -157,6 + 44х — 0,41х2 г2 = 0,549 у = -201,3 + 52,7и — 3,15и2 г2 = 0,508 Содержание Бе в сельскохозяйственных культурах региона наших исследований изучено крайне недостаточно. Из литературных источников известно, что содержание селена в растениях колеблется в достаточно широких пределах — от 10 до 1100 мкг/кг воздушно-сухой массы. Варьирование концентраций Бе в различных видах растений обуславливается их способностью накапливать, трансформировать и перераспределять Бе в зависимости от почвенно-климатических условий того или иного региона. Установлено, что решающее
2018
влияние на поступление Бе из почв оказывают их свойства. Наибольшее накопление селена в растениях пшеницы происходит в почвах с рН 5,5-6,0. Так, выявлено, что при оптимальных значениях рН его содержание в растениях было в 2,1 раза больше по сравнению с количеством Бе в растениях, произрастающих на среднекислой почве (рН 4,9), в 1,8 раза — на слабокислой (рН 5,5) и в 1,6 раза — на слабощелочной почве (рН 7,3) [20]. Эти же авторы обращают внимание на антагонистическое взаимовлияние при поступлении в растения селена и серы. Также установлено, на содержание Бе в растениях оказывают влияние и погодные условия. Так, по данным В.А. Вихревой и др. [19] содержание Бе в зеленой массе злаковых культур было на уровне 58,6; 62,1 и 72,4 мкг/кг, соответственно при ГТК 1,25; 1,0 и 0,89, то есть при проявлении недостаточной водообеспеченности содержание селена в растениях имеет тенденцию к увеличению. Многими авторами также подчеркивается, что содержание селена в растениях зависит не только от их вида, но и сортовых особенностей и фазы их уборки (для трав и других культур на з.к.).
По данным Н.А. Голубкиной и Т.П. Папазяна [6], пшеница, выращенная на территории России, накапливает селен от 46 до 577 мкг/кг, а пшеница, ранее импортируемая из Канады и США в среднем содержала селена порядка 300-600 мкг/кг. По мнению большинства исследователей, оптимальным содержанием селена в растительной продукции следует считать его уровень от 100 до 200 мкг/кг. Пшеничное зерно, выращиваемое в Кировской области, содержит 77 мкг/кг селена, тогда как в Краснодарском крае — 130 мкг/кг [6]. Таким образом, отказ от импорта зерна пшеницы из-за границы имеет как положительное (продовольственная независимость), так в определенной мере и отрицательное значение (потребление хлебопродуктов из собственного зерна с пониженным содержанием селена). По полученным нами данным по содержанию Бе в растениях, выращиваемых на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Кировской области (табл. 2), следует заключить, что накопление селена в кормовых культурах региона без применения селеновых удобрений далеко от оптимального. Установлено, что получаемая продукция целого ряда кормовых культур в среднем характеризуется низким содержанием селена (96 мкг/кг): пшеница на з.к. -52,0, а на зерно -61, клевер (з.м.) — 28-30, однолетние и многолетние травы (з.м.) — 33-80, ячмень на зерно и зеленый корм — 50-92 мкг/кг.
Вместе с этим выявлено, что такая кормовая культура, как козлятник, может накапливать селена до 144-254 мкг/кг. Установлено, что в зависимости от целого ряда факторов эта культура может обеспечивать как достаточно высокое накопление Бе (до 758 мкг/кг), так и очень низкое (36 мкг/кг). Среди факторов, влияющих на аккумуляцию селена в растениях козлятника, по результатам наших исследований и материалам литературного обзора, особо следует выделить следующие: удачное или неудачное использование разных сортов культуры и агротехники его возделывания, а также разме-
www.mshj.ru
Таблица 2
Содержание $е в растениях на РУ Кировской области (2016 г.)
Почвенно-климатическая Административные районы Почвы* (содержание Возделываемые культуры (содержание селена, Среднее содержание Se Содержание селена в растениях по данным других авторов
зона (№ реперного участка) Se, мкг/кг) мкг/кг) в растениях, мкг/кг мкг/кг автор
Белохолуницкий (3) ДКс (35) Естественные травы 126 2-174 Ермаков, Ковальский, 1974 [25]
Северная Юрьянский (5) ПДу (51) -«- 144 2- 174 -«-
Слободской(15) ПДу (48) Пшеница (з.к.) 52 - -
Орловский(1) ПДс (32) Клевер (з.м.) 28 10-90 Ермаков, Ковальский, 1974 [25]
Котельнический (13) ПДс (33) Клевер (з.м.) 30 -«- -«-
Куменский (2) ПДс (38) Козлятник 758 140-150 Вихрева и др., 2001 [12]
Кирово-Чепецкий (4) ПДс (46) -«- 254 -«- -«-
Оричевский(10) ПДу (34) -«- 36 -«- -«-
Центральная Унинский(11) ПДс (38) 144 -«- -«-
г. Киров (6) ПДс (42) Однолетние травы (з.к.) 33 - -
Нолинский (12) ПДс (45) Пшеница (зерно) 61 26-30 34-64 81-90 84-119 Патент ВУ 10598 [24] Голубкина, 1999, 2006 [6] Барабанщикова, 2011 [20] Серегина, 2008 [23]
Верхошижемский (14) ПДу (46) Многолетние травы (з.к.) 80 64-108 Голубкина, Папазян, 2006 [6]
Южная Советский (7) 1Лс (50) Ячмень (зерно) 50 53-84 73-114 Голубкина, Папазян, 2006 [6] Долгодворова, Воронина, 2014 [22]
Тужинский (8) ПДс (28) Лядвенец + козлятник (з.к.) 213 150-240 Вихрева и др., 2001 [12]
Яранский (9) ПДс (38) Ячмень (з.к.) 92 89-99 Вихрева и др., 2012 [19]
*ДКс — дерново-карбонатные среднесуглинистые почвы; ПДу — дерново-подзолистые супесчаные почвы; ПДс — дерново-подзолистые среднесуглинистые почвы; 1Лс — светло-серая лесная среднесуглинистая.
щение его посевов на почвах с разным уровнем плодородия, в том числе по содержанию в них селена. Так, по нашим данным (табл. 2) в 2016 г. козлятник различных районированных сортов (Гале, Магистр, Ялгинский) возделывал-ся на четырех РУ (2, 4, 10, 11) и в его химическом составе выявлено 3 уровня содержания Бе: очень низкое (РУ 10) — 36 мкг/кг; практически оптимальное (РУ 11) — 144-254 мкг/кг и повышенное (РУ 2) — 758 мкг/кг. В первом случае установлено содержание селена при возделывании культуры на слабо окультуренных дерново-подзолистых супесчаных почвах с содержанием валового селена 34 мкг/кг. Во втором и третьем случаях посевы размещались на дерново-подзолистых почвах с более высоким содержанием Бе — 35-46 мкг/кг.
Из данных таблицы 2 также следует, что естественные травы региона (РУ 3, 15) при произрастании на дерново-карбонатных средне-суглинистых и дерново-подзолистых супесчаных почвах при среднем содержании в них Бе 48 мкг/кг характеризуются более высоким содержанием селена — 126-144 мкг/кг, чем травы на аналогичных пахотных почвах. Эти данные свидетельствуют о том, что в естественных агроценозах круговорот селена более замкнут и он складывается более благоприятно, чем на пахотных почвах, где разрыв круговорота многих элементов (в том числе и Бе) из-за наличия их выноса растениями и выщелачивания в условиях промывного режима происходит систематическое его снижение. Безусловно, в этих случаях под сельскохозяйственные культуры необходимо применение соответствующих удобрений.
Заключение
Дерново-подзолистые и серые лесные почвы исследуемого региона характеризуются крайне низким содержанием валового селена (<50 мкг/кг). При этом установлено, что его содержание зависит от уровня накопления в почвах органического вещества, фосфора, калия, серы и степени кислотности почв. Выявлено также, что поступление Бе в растения возрастает с повышением уровня его содержания в почвах.
Большинство сельскохозяйственных культур региона, выращиваемых на пахотных почвах, также имеют низкое среднее содержание селена (96 мкг/кг) при колебаниях от 28 до 254 мкг/кг. Особенно низким содержанием Бе характеризуются зерно пшеницы — 61 мкг/кг и ячменя — 50, зеленая масса пшеницы — 52, клевера (з.м.) — 28-30 и однолетние травы (з.м.) — 33 мкг/кг. Наиболее активными селе-нонакопителями в регионе являются лишь отдельные культурные растения (козлятник) и дикорастущие (естественные травы), содержание Бе в которых, соответственно, может достигать -144-254 и 126-144 мкг/кг.
Выявленные факты достаточно высокого накопления селена в козлятнике и в естественных травах позволяют рекомендовать их для широкого использования в кормопроизводстве в целях частичной ликвидации селеноде-фицита в животноводстве и снижения случаев заболевания скота (особенно беломышечной болезнью). Однако основным агрохимическим способом ликвидации селенодефицита в регионе является применение селеновых удобрений.
Литература
1. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применение удобрений в агроэкосистемах: монография. М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. 521 с.
2. Сычев В.Г., Аристархов А.Н., Харитонова А.Ф., Толстоусов В.П., Ефимова Н.К., Бушуев Н.Н. Интенсификация продукционного процесса растений микроэлементами. Приемы управления: монография. М.: ВНИИА, 2009. 520 с.
3. Oldfield I.E. Selenium world atlas. UK, 1999.
4. White P.I., Broadlee M.R. Biofortication of crops with seven mineral elements often lacking in human diets: iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol. 2009. Vol. 182. No. 1. Pp. 49-84.
5. Ягодин Б.А. Кольцо жизни. М., 2002. 135с.
6. Голубкина Н.А., Папазян Т.Т. Селен в питании: растение, животное, человек. М.: Печатный городок, 2006. 255 с.
7. Голубкина Н.А., Кекина Е.Г., Надежкин С.М. Перспективы обогащения сельскохозяйственных растений йодом и селеном // Микроэлементы в медицине. 2015. № 16 (3). С. 12-19.
8. Schrauzer G.N. Selenium and human health: relationship of selenium status to cancer end viral diseases. Proc. Of Alltecs 18th Annual symposium National Biotechnology in feed and food industries. M.P. Lyous. K.A. Yacgues. Nottingham, 2002. Pp. 263-272.
9. Сычев В.Г., Аристархов А.Н., Яковлева Т.А., Пана-син В.И., Бусыгин А.С. Проблема селена и ее решение агрохимическими средствами. Состояние исследований по проблеме селена в агроэкосистемах (Сообщение 1) // Плодородие. 2015. № 4. С. 2-5.
10. Сычев В.Г., Аристархов А.Н., Яковлева Т.А., Па-насин В.И., Бусыгин А.С. Проблема селена и ее решение агрохимическими средствами. Общие контуры программы исследований селеновой проблемы в системе Географической сети опытов ВНИИА и Государственной агрохимической службы (Сообщение 2) // Плодородие. 2015. № 5. С. 2-5.
11. Торшин С.А., Ягодин Б.А., Удельнова Т.М. и др. Накопление селена яровой пшеницей и яровым рапсом при удобрении селеном, цинком, молибденом и серой // Агрохимия. 1996. № 5. С. 54-63.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1 (361) / 2018
12. Вихрева В.А. Влияние селена на рост, развитие и адаптивный потенциал козлятника восточного (Galega orientalis): автореф. дис. ... канд. Наук. М., 2001. 22 с.
13. Александровская Е.Ю., Синдирева А.В., Голубкина Н.А., Чуянова Г.И. Влияние селена на урожайность и показатели качества зерна яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области // Биологические науки. 2016. С. 96-103 (Вестник Омского Государственного университета).
14. Максимов П.Г., Кузнецов А.В., Павлихина А.В., Кручинина Л.К., Лобас Н.В., Васильева Н.М. Результаты агрохимического мониторинга на реперных участках. М.: Агроконсалт, 2001. 80 с.
15. Молодкин В.Н., Бусыгин А.С. Плодородие пахотных почв Кировской области // Земледелие. 2016. № 8. С. 16-18
16. Tan J., Zhu W., Wang W., Li R., Hoa S., Wang D., Yang L. Selenium in soil and endemic disease in China. The Science of the Total Environment. 2002. Vol. 284. Pp. 227-235.
17. Боев В.А. Se в почвах и сельскохозяйственных культурах юга Тюменской области // Вестник Тюменского ГУ. 2013. № 12. С. 112-120.
18. Надежкина Е.В., Вихрева В.А. Агроэкологиче-ская оценка содержания Se в почвах Пензенской области // Вестник Российского ГА заочного университета (Балашиха). 2013. Т. 19. № 14. С. 36-39.
19. Вихрева В.А., Блиннохватов А.А., Клейменова Т.А. Селен в жизни растений. Пенза, 2012. 215 с.
20. Барабанщикова Л.Н. Селен в агроландшафтах Северного Зауралья // Аграрный вестник Урала. 2011. № 3. С. 64-66.
21. Синдирева А.В. Критерии и параметры действия микроэлементов в системе почва-растение-животное: автореф дис. ... д-ра биол. наук. Тюмень, 2012. 32 с.
22. Долгодворова А.П., Воронина Л.П. Оценка действия селена на растения ярового ячменя (Horteum vulgare L) на фоне внесения минеральных удобрений // Проблемы агрохимии и экологии. 2014. № 4. С. 23-27.
23. Серегина И.И. Продуктивность и адаптивная способность сельскохозяйственных культур при использовании микроэлементов и регуляторов рост: автореф. дис. ... д-ра наук. М., 2008. 47 с.
24. Патент ВУ 10598 С1 2008. 04.30 Агрохимический способ обогащения селеном зерна пшеницы (Республика Беларусь) . 4 с.
25. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. М.: Наука, 1974. 300 с.
Об авторах:
Аристархов Алексей Николаевич, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории оценки эффективности удобрений,
ОРСЮ: https://orcid.org/0000-0002-2944-9341, [email protected]
Бусыгин Алексей Сергеевич, аспирант, [email protected]
Яковлева Татьяна Алексеевна, старший научный сотрудник, [email protected]
SELENIUM DEFICIT IN SOILS AND PLANTS OF THE NORTHEASTERN NONCHERNOZEMIC ZONE AS AN INDICATOR OF NEED FOR SELENIUM FERTILIZERS
A.N. Aristarkhov, A.S. Busygin, T.A. Yakovleva
All-Russian research institute of agrochemistry name D.N. Pryanishnikova, Moscow, Russia
Local monitoring of selenium (Se) content In soils and plants of reference plots (RPs) In the Kirov oblast (northeastern Nonchernozemlc zone) was performed. It Is found that the objects of study on the RPs in the region are characterized by an extremely low content of Se in soils (<50 ^g/kg) and, hence, in most agricultural crops (<100 ^g/kg). It is revealed that the content of Se in soils has a tendency of increasing under cultivation conditions, i.e., under improved soil reaction, humus status, and contents of essential nutrients. An inverse relationship is revealed between the contents of selenium and mobile sulfur in soils. It is found that the best accumulator of selenium is fodder galega (a leguminous plant) (up to 144-254 ^g/kg), as well as natural grasses with a leguminous component (up to 126-144 ng/kg). These data allow recommending these plants for a wider use in fodder production with a view of creating a more optimal selenium status in the region and avoiding (reducing) white-muscle disease in animals. However, the application of selenium fertilizers remains the main method for the solution of the problem of selenium deficit.
Keywords: selenium, selenodefitsit in soils and plants, a tendency of interrelations of content of selenium in soils with their key agrochemical indicators, cultures- selenona-kopitel, optimization of the selenic status of regions.
References
1. Aristarkhov A.N. Optimization of plant nutrition and the use of fertilizers in agroecosystems: monograph. Moscow: TsINAO, 2000. 521 p.
2. Sychev V.G., Aristarkhov A.N., Kharitonova A.F., Tol-stousov V.P., Efimova N.K., Bushuev N.N. Intensification of plant production process with microelements. Methods of management: monograph. Moscow: VNIIA, 2009. 520 p.
3. Oldfield I.E. Selenium world atlas. UK, 1999.
4. White P.I., Broadlee M.R. Biofortication of crops with seven mineral elements often lacking in human diets: iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol. 2009. Vol. 182. No. 1. Pp. 49-84.
5. Yagodin B.A. Life ring. Moscow, 2002. 135 p.
6. Golubkina N.A., Papazyan T.T. Selenium in food: plant, animal, human. Moscow: Pechatnyi gorodok, 2006. 255 p.
7. Golubkina N.A., Kekina E.G., Nadezhkin S.M. Prospects of the enrichment of agricultural plants with iodine and selenium. Mikroelementy v meditsine = Microelements in medicine. 2015. No. 16 (3). Pp. 12-19.
8. Schrauzer G.N. Selenium and human health: relationship of selenium status to cancer end viral diseases. Proc. Of Alltecs 18th Annual symposium National Biotechnology in feed and food industries. M.P. Lyous. K.A. Yac-gues. Nottingham, 2002. Pp. 263-272.
9. Sychev V.G., Aristarkhov A.N., Yakovleva T.A., Pana-sin V.I., Busygin A.S. Problem of selenium and its solution by agrochemical means. The state of the art in the studies of selenium in agroecosystems (Communication 1). Plodorodie = Fertility. 2015. No. 4. Pp. 2-5.
About the authors:
10. Sychev V.G., AristarkhovA.N., Yakovleva T.A., Pana-sin V.I., Busygin A.S. Problem of selenium and its solution by agrochemical means. Outline of the research program on selenium in the Geographical network of experiments of the All-Russian research institute of agrochemistry and the State agrochemical service (Communication 2). Plodorodie = Fertility. 2015. No. 5. Pp. 2-5.
11. Torshin S.A., Yagodin B.A., Udelnova T.M. et al. Selenium accumulation by spring wheat and spring rape under fertilization with selenium, zinc, molybdenum and sulfur. Agrokhimiya = Agrochemistry. 1996. No. 5. Pp. 54-63.
12. Vikhreva V.A. Influence of selenium on the growth, development and adaptive potential of fodder galega (Galega orientalis). Extended abstract of candidate's thesis. Moscow, 2001. 22 p.
13. Aleksandrovskaya E.Yu., Sindireva A.V., Golubkina N.A., Chuyanova G.I. Influence of selenium on the productivity and quality parameters of spring soft wheat in the southern forest-steppe of the Omsk region. Biologicheskie nauki = Biological Sciences. 2016. Pp. 96-103.
14. Maksimov P.G., Kuznetsov AV., Pavlikhina AV., Kruchinina L.K., Lobas N.V., Vasilev N.M. Results of agrochemical monitoring on reference plots. Moscow: Agro-konsalt, 2001. 80 p.
15. Molodkin V.N., Busygin A.S. Fertility of arable soils of the Kirov region. Zemledelie = Agriculture. 2016. No. 8. Pp. 16-18.
16. Tan J., Zhu W., Wang W., Li R., Hoa S., Wang D., Yang L. Selenium in soil and endemic disease in China. The Science of the Total Environment. 2002. Vol. 284. Pp. 227-235.
17. BoevV.A. Se in soils and crops of the souther Tyumen region. Vestnik Tyumenskogo GU = Bulletin of the Tyumen state university. 2013. No. 12. Pp. 112-120.
18. Nadezhkina E.V., Vikhreva VA. Agroecological assessment of Se content in soils of the Penza region. Vestnik Rossijskogo GA zaochnogo universiteta (Balashikha) = Bulletin of the Russian GA distance-learning university (Balashikha). 2013. Vol. 19. No. 14. Pp. 36-39.
19. Vikhreva V.A., Blinnokhvatov A.A., Klejmenova T.A. Selenium in the life of plants. Penza, 2012. 215 p.
20. BarabanschikovaL.N. Selenium in agrolandscapes of the Northern Trans-Ural region. Agrarnyj vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Urals. 2011. No. 3. Pp. 64-66.
21. Sindireva AV. Criteria and parameters of the action of microelements in the soil-plant-animal system. Extended abstract of doctor's thesis. Tyumen, 2012. 32 p.
22. Dolgodvorova A.P., Voronina L.P. Assessment of the effect of selenium on spring barley (Horteum vul-gare L) plants at the introduction of mineral fertilizers. Problemy agrokhimii i ekologii = Problems of agrochemistry and ecology. 2014. No. 4. Pp. 23-27.
23. Seregina I.I. Efficiency and adaptive ability of crops at the use of microelements and plant growth regulators. Extended abstract of doctor's thesis. Moscow, 2008. 47 p.
24. BY patent 10598 C1 2008. 04:30 Agrochemical method for the enrichment of wheat seeds with selenium. (Republic of Belarus). 4 p.
25. Ermakov VV.,Kovalskij VV. Biological value of selenium. Moscow: Nauka, 1974. 300 p.
Alex N. Aristarkhov, doctor of biological sciences, chief researcher of the laboratory evaluation of the effectiveness of fertilizers, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2944-9341, [email protected]
Alex S. Busygin, graduate student, [email protected] Tatiana A. Yakovleva, senior researcher, [email protected]
Зб
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 1 (361) / 2018
www.mshj.ru
