CC BY
14
УДК 546.24:581.1:633 (571.13)
Н.А.ПОНОМАРЕВА
Институт ветеринарной медицины Омского государственного аграрного университета
КОЭФФИЦИЕНТ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ТЕЛЛУРА НЕКОТОРЫХ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР ЮЖНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ_
Определено среднемноголетнее содержание подвижных форм теллура в пахотном слое почвы и в некоторых кормовых культурах. Показана зависимость уровня накопления микроэлемента в зависимости от вида культуры и от метеорологических условий года. Рассчитаны значения КБП теллура некоторых кормовых культур и установлена закономерность изменений коэффициента в зависимости от вида культуры и от метеорологических условий года.
Одной из актуальных проблем является изучение роли микроэлементов в жизненных процессах, определение основных факторов их накопления организмами для повышения продуктивности животноводства, профилактики и лечения болезней, вызванных избытком или недостатком микроэлементов [5].
По данным литературы, значительная часть элементов попадаете организм в виде ионов и распределяется в нем в соответствии с особенностями иона [ 1 ]. К основным характеристикам иона относится геохимическая валентность; радиус идеализированных шаровидных ионов; энергетический коэффициент, зависящий от величины радиуса иона; энергетический коэффициент единицы валентности; электроотрицательность и потенциал ионизации. Другими словами распределение иона в организме определяется его положением в периодической системе Д.И. Менделеева.
Для растений одним из показателей накопления элементов является коэффициент биологического поглощения (КБП). Он представляет собой отношение подвижных форм содержания определенного химического элемента в золе растений к содержанию подвижных форм этого же элемента в почве. Коэффициент биологического поглощения может определяться для растительных организмов биосферы в целом, а также для определенного вида растений, как в биосфере, так и в определенном регионе. Наиболее общую (биосферную) информацию дает КБП растений в целом. Он определяется по отношению среднего содержания химического элемента в растениях к кларку литосферы. Правильнее было бы брать кларки почв, но имеющиеся сейчас данные о средних содержаниях элементов в почвах недостаточно точны. Одну из первых сводок о КБП сделал в 1969 году С.М. Ткалич. Позже сводка неоднократно уточнялась[ 1 ].
Учеными Западной Сибири определено содержание в почвах [2] и растениях многих биологически важных элементов и на основании этих данных рассчитаны значения КБП элементов некоторых кормовых культур. В то же время в литературе отсутствуют
сведения о КБП элементов, биологическая роль которых до конца не выяснена, в частности, теллура - элемента У1-А группы 5-го периода. Имеются сообщения, что теллур постоянно присутствует в организме растений и животных, однако при повышенной концентрации в организме он оказывает токсическое действие [4]. В связи с этим представлялось интересным определить КБП теллура некоторых кормовых культур Омской области.
Исследования проводили в южной лесостепной зоне. Почва опытного участка-лугово-черноземная, маломощная, малогумусовая, тяжелосуглинистая. Содержание гумуса - 3,3%. Глубина залегания грунтовых вод - от 3 до 3.5 м, рН почвенного растворов - 6,7-6,9. Исследования проводили в разные по метеорологическим условиям годы: умеренной, повышенной влажности и засушливый В 1 -й год сумма осадков за вегетационный период соответствовала среднемноголетним значениям, во 2-й год сумма осадков превысила сред-немноголетние значения на 28%, а в 3-й год недобор осадков составил 32%. Были проанализированы образцы почвы, а также зерновых (овес, ячмень), зернобобовых (горох), овощных (свекла- корни) и кормовых (сено злаковое, сено кострецовое и сено степных пастбищ) культур. Содержание теллура определяли методом эмиссионной пламенной фотометрии. Статистическую обработку результатов проводили с использованием критериев Стьюдента и Фишера.
Исследование выявило, что концентрация подвижных форм теллура в пахотном слое лугово-черноземной почвы области колеблется в диапазоне 0,76 1,34мг/кг, причем она зависит от метеорологических условий года (табл. 1). Так, обнаружено достоверное отличие в средних значениях содержания микроэлемента в образцах почвы в годы умеренной влажности и засушливый, а также повышенной влажности и засушливый (соответственно р<0,01 ир<0,001). Втоже время уровень теллура в лугово-черноземной почве практически не изменяется в годы умеренной и повышенной влажности (р>0,05).
Содержание подвижных форм теллура в пахотном слое лугово-черноземной почвы и в некоторых зерновых и зернобобовых культурах южной лесостепной зоны Омской области
Метеорологические условия года Содержание подвижных форм теллура, мг/ кг сухой массы (М±т)
Почва; п=10 Зерновая культура
Ячмень; п=10 Овес; п=10 Горох; п=10
Зерно Солома Зерно Согома Зерно Солома
Год умеренной влажности 1,15± 0,30 0,081±0,005 0,090±0,007 0,050±0,003 0,06010,007 0,050±0,007 0,06010,007
Год повышенной влажности 1,24±0,10 0,090±0,002 0,100±0,01 0,060±0,007 0,070±0,007 0,06010,007 0,06410,007
Год засушливый 0,861 0,09 0,04010,002 0,040±0,007 0,03010,002 0,036±0,002 0,03010,002 0,03810,002
Среднее содержание теллура за 3 года 1,08±0,25 0,071±0,022 0,077±0,029 0,047*0,013 0,055±0,01б 0,04710,014 0,05410,013
При анализе содержания подвижных формтеллу-ра в некоторых зерновых и зернобобовых культурах, а именно, в ячмене, овсе и горохе, обнаружено, что самый высокий уровень накопления этого микроэлемента наблюдается в ячмене, более низкий — в горохе и овсе независимо от части растения (зерно или солома) (табл. 1). Средняя концентрация теллура в образцах зерна ячменя достоверно отличается от среднего содер-жа-ния элемента в образцах зерна как гороха, так и овса (р<0,001) по каждому изучаемому году. Аналогичная зерну закономерность по накоплению теллура установлена и для соломы вышеперечисленных культур.
По результатам исследования динамики уровня накопления микроэлемента в различных частях гороха за 3 года выявлено, что в год умеренной влажности и засушливый год обнаруживается достоверно более высокая концентрация теллура в соломе, чем в зерне (соответственно р<0,01 и р< 0,001). В то время как в год повышенной влажности в различных частях гороха содержание микроэлемента практически не изменяется (р>0,05). Следует подчеркнуть, что в среднем за 3 года концентрация подвижных форм теллура в зерне и соломе гороха отличается достоверно (р<0,05).
При изучении содержания теллура в различных частях овса обнаружено, что независимо от погодных условий в соломе накапливается микроэлемента больше, чем в зерне (табл.1), причем в годы умеренной, повышенной влажности и засушливый год доверительная вероятность отличий соответственно равна 99,9; 99 и 99,9. Следует отметить, что различие в средних за 3 года значениях концентрации микроэлемента в образцах соломы и зерна является достоверным (р<0,05).
Исследование уровня накопления теллура в ячмене показало, что для этой культуры характерно достоверное отличие в средних значениях концентрации микроэлемента в образцах зерна и соломы в годы умеренной и повышенной влажности (р<0,001), в то время как в засушливый год таких отличий не выявлено (р>0,05). В среднем за 3 года содержание теллура в зерне и соломе ячменя является практически одинаковым (р>0,05) (табл.1).
В целом, анализируя концентрацию теллура в различных частях зерновых и зернобобовых культур, можно сделать вывод, что уровень накопления микроэлемента в зерне и соломе в основном достоверно изменяется и в зависимости от погодных условий года, и в среднем за 3 года.
При изучении содержания теллура в горохе в различные по метеорологическим условиям годы выявлено, что средние значения концентрации микроэлемента в образцах зерна в годы умеренной и повышенной влажности отличаются с вероятностью 99, а в годы умеренной влажности и засушливый, а также в
годы повышенной влажности и засушливый — с вероятностью 99,9. Путем исследования содержания теллура в соломе гороха установлено, что оно практически одинаковое в годы умеренной и повышенной влажности (р>0,05), но достоверно изменяется в годы повышенной влажности и засушливый относительно года умеренной влажности (соответственно р<0,01 и р<0,001).
Анализ динамики уровня накопления теллура в овсе за 3 года показал, что он достоверно изменяется и в зерне, и в соломе в зависимости от погодных условий года (р<0,001).
При исследовании содержания теллура в ячмене в различные по метеорологическим условиям годы установлено достоверное повышение концентрации микроэлемента, как в зерне, так и соломе в год повышенной влажности (р<0,001), и выявлено достоверное понижение содержания теллура в засушливый год по сравнению с годом умеренно влажным (р<0,001).
Таким образом, уровень накопления теллура, как в зерне, так и в соломе зерновых и зернобобовых культур в основном достоверно изменяется в зависимости от метеорологических условий года.
Исследование содержания теллура в свекле (корни) выявило, что оно колеблется в диапазоне 0,033-^0,077 мг/кг сухой массы в зависимости от погодных условий года, причем концентрация микроэлемента достоверно отличается по разным годам (р<0,001) (табл. 2). При сравнении содержания микроэлемента в свекле, в горохе, овсе и ячмене установлено, что концентрация теллура в растительных культурах убывает в ряду: яч-мень>свекла>горох>овес. Таким образом, определенной зависимости в уровне накопления теллура овощными, зерновыми и зернобобовыми культурами не установлено.
Концентрация теллура в различных видах сена представлена в таблице 2. В годы умеренной и повышенной влажности самое высокое содержание микроэлемента обнаружено в сене кострецовом, более низкое в - злаковом, а самое низкое - в сене степных пастбищ, причем средние значения концентрации теллура в различных видах сена достоверно отличаются между собой (р<0,001). В то время как в год засушливый концентрация теллура в сене злаковом практически такая же, как в сене кострецовом (р>0,05), но достоверно отличается от содержания микроэлемента в сене степных пастбищ (р<0,05). Кроме того, в засушливый год установлено достоверное отличие в средних концентрациях теллура в образцах сена кострецового и степных пастбищ (р«0,05). Таким образом, уровень накопления микроэлемента в различных видах сена зависит
от метеорологических условий года.
Средние за 3 года значения концентрации теллура в образцах сена кострецового практически не отлича-
Содержание подвижных форм теллура в пахотном слое лугово-черноземной почвы и в некоторых кормовых культурах южной лесостепной зоны Омской области
Метеорологические условия года Содержание подвижных форм теллура, мг/ кг сухой массы (М±т)
Почва; п=10 Кормовая культура
Свекла кормовая (корни); л=10 Сено злаковое; л=10 Сено кострецовое; п=10 Сено степных пастбищ; п=10
Год умеренной влажности 1,15±0,30 0,070±0,007 0,059±0,007 007010,007 0,04010,002
Год повышенной влажности 1,24±0,01 0,091±0,007 0,070±0,007 0,09010,007 0,05010,003
Год засушливый 0,86±0,1С1 0,04010.007 0,03510,002 0,03510,002 0,03110,004
Среднее содержание теллура за 3 года 1.08±0.25 0,067±0,022 0,05510,016 0,06510,024 0,04110,008
ются от сена злакового (р>0,05), а уровень накопления микроэлемента как в сене кострецовом, так и в сене злаковом достоверно выше, чем в сене степных пастбищ (р<0,001).
При анализе содержания теллура в различных видах сена 6 динамике по годам выявлено, что оно достоверно изменяется по каждому виду в зависимости от погодных условий года. Так, в образцах сена злакового средние значения концентрации микроэлемента достоверно отличаются в годы умеренной и повышенной влажносги с доверительной вероятностью 0,99. В годы умеренной влажности и засушливый, а также повышенной влажности и засушливый достоверность отличий средних значений в образцах этого же сена увеличивается (р<0,001).
В сене кострецовом уровень накопления теллура достоверно уменьшается по мере уменьшения осадков в изучаемых годах (р<0,001). Аналогичная закономерность по изменению концентрации микроэлемента в зависимости от метеорологических условий года установлена и для сена степных пастбищ. Среднее содержания теллура в образцах сена степных пастбищ в годы умеренной и повышенной влажности, а также в годы умеренной влажности и засушливый достоверно отличается соответственно с вероятностью 99,9 и 99.
Таким образом, в год повышенной влажности теллура накапливается в различных видах сена достоверно больше, а в засушливый год-достоверно меньше, чем в год умеренной влажности, но с разной доверительной вероятностью.
На основании данных о содержании теллура в почве и растениях в разные по метеорологическим условиям годы был рассчитан КБП теллура. Данные о значениях КБП теллура зернобобовых, зерновых и кормовых культур представлены в таблицах 3 и 4. При анализе КБП микроэлемента свеклы, гороха, овса и ячменя в год умеренной влажности выявлено, что самые высокие значения КБП теллура независимо от части растения наблюдаются у ячменя, более низкие по сравнению с ячменем - у свеклы (р<0,001), а еще более низкие, чем у свеклы — у овса и гороха (р<0,001). Причем обнаружено, что КБП микроэлемента овса и гороха является практически одинаковым (р>0,05). Исследование КБП теллура различных частей зерновых и зернобобовых культур выявило, что имеется достоверное отличие средних значений КБПтеллура зернаи соломы ячменя (р<0,б5), овса (р<0,01) и гороха 1р<0,01).
Анализ КБП теллура сена в год умеренной влажности показал, что самый высокий уровень поглощения микроэлемента характерен для сена кострецового,
Коэффициент биологического поглощения теллура некоторых зерновых и зернобобовых культур южной лесостепной зоны Омской области
Таблица 3
Метеорологические условия года Коэффициент биологического поглощения теллура (М±т)
Ячмень; п=10 Овес; п*10 Горох; п=10
Зерно Солома Зерно Солома Зерно Солома
Год умеренной влажности 0,07110,005 0,07610,006 0,04410,004 .0,05310,008 0,04310,006 0;05210,007
Год повышенной влажности 0,07310.002 0,08310,011 0,04910,006 0,05610,006 0,04810,006 0,05210,006
Год засушливый 0,04610,006 0,04710,002 0,03510,002 0,04310,003 0,03510,002 0,04410,002
Среднее значение КБП теллура за 3 года 0,06310,013 0,06910,017 0,04310,007 0,05110,006 0,04210,007 0,04910,006
Коэффициент биологического поглощения теллура некоторых кормовых культур южной лесостепной зоны Омской области
Таблица 4
Метеорологические условия года Коэффициент биологического поглощения теллура (М1т)
Свекла кормовая (корни); п=10 Сено злаковое; п=10 Сено кострецовое; п=10 Сено степных пастбищ; п =10
Год умеренной влажности 0,06110,006 0,051 10,006 0,06110,006 0,03710,004
Год повышенной влажносги 0,07310,005 0,05610,006 0,07210,007 0,04110,002
Год засушливый 0,04710,008 0,04110,002 0,04110,002 0,03510,002
Среднее значение КБП теллура за 3 года 0,06010,012. 0,049±0,008 0,05810,014 0,03610,003
более низкий — для сена злакового, а самый низкий -для сена степных пастбищ. Следует подчеркнуть, что средние значения КБП теллура сена злакового и кост-рецового отличаются с доверительной вероятностью 99, а сена злакового и степных пастбищ, а также сена кострецового и степных пастбищ с доверительной вероятностью 99,9.
При сравнении КБП теллура овощных, зернобобовых и зерновых культур в год повышенной влажности установлено, что самые высокие значения коэффициента наблюдаются у соломы ячменя, достоверно более низкие и практически одинаковые - у зерна ячменя и свеклы (р<0,05), еще более низкие по сравнению с зерном ячменя и свеклы - у овса и гороха, как соломы, так и зерна (р<0,001).
Анализ КБП теллура различных частей ячменя, гороха и овса в год повышенной влажности выявил, что между уровнем поглощения микроэлемента зерном и соломой ячменя и овса существует достоверное отличие (р<0,05). В то же время различий между поглощением микроэлемента зерном и соломой гороха не обнаружено (р>0,05).
Сравнение значений КБП теллура различных видов сена в год повышенной влажности показало, что самый высокий уровень поглощения микроэлемента наблюдается у сена кострецового, более низкий — у ¡злакового, а самый низкий - у сена степных пастбищ, причем средние значения КБП теллура изучаемых видов сена достоверно отличаются между собой (р<0,001).
При изучении КБП теллура свёклы, гороха, овса и ячменя в засушливый год выявлена такая же закономерность по поглощению этого микроэлемента изучаемыми культурами, как и в годы умеренной и повышенной влажности. Следует лишь отметить, что КБП теллура зерна и соломы гороха и овса отличается в этот год достоверно (р<0,001), а ячменя — нет(р>0,05).
Анализ КБП теллура различных видов сена в засушливый год выявил, что значения коэффициента практически одинаковые для сена кострецового и степных пастбищ (р>0,05). В то же время установлено достоверно более низкое значение КБП микроэлемента сена степных пастбищ по сравнению с вышеуказанными видами сена (р<0,001).
Анализ КБПтеллура.овощными, зернобобовыми и зерновыми культурами в зависимости от метеорологических условий года показал, что значения коэффициента свеклы достоверно снижаются по мере уменьшения числа годовых осадков (р<0,001). Коэффициент биологического поглощения микроэлемента гороха, овса и ячменя независимо от части растения в год повышенной влажности имеет тенденцию к повышению (р>0,05), а в засушливый годдостоверно снижается (р<0,001) относительно аналогичных значений в год умеренной влажности.
При исследовании годичнойдинамики КБП теллура различных видов сена установлено, что средние значения КБП микроэлемента сена кострецового достоверно изменяются в зависимости от погодных условий (р<0,001). Коэффициент биологического поглощения теллура сена злакового имеет тенденцию к повышению в год повышенной влажности (р>0,05) и достоверно снижается с доверительной вероятностью 99,9 относительно аналогичных значений в год умеренной влажности. Средние значения КБП микроэлемента сена степных пастбищ достоверно отличаются в годы умеренной и повышенной влажности, а также в годы повышенной влажности и засушливый (р<0,001), но практически не отличаются в годы умеренной влажности и засушливый (р>0,05).
При сопоставлении средних за 3 года значений КБП теллура свеклы, гороха, овса и ячменя установлено, что самый высокий уровень поглощения микроэлемента характерен для свеклы и ячменя, а более низкий -для овса и гороха. При анализе КБП теллура различными частями растений в целом за 3 года выявлено, что средние значения КБП микроэлемента зерна и соломы достоверно не отличаются как для гороха, так и для овса и ячменя (р>0,05).
Анализ КБП теллура сена в целом за 3 года выявил, что самое высокое значение КБП микроэлемента характерно для сена кострецового, более низкое — для сена злакового, а самое низкое - для сена степных пастбищ. Следует отметить, что средние значения коэффициента сена злакового и кострецового и сена злакового и степных пастбищ отличаются с доверительной вероятностью 99, а сена кострецового и степных пастбищ — с вероятностью 99,9.
На основе анализа КБП теллура растениями в целом за 3 года изучаемые культуры условно можно разделить на 2 группы: с высоким и низким значениями КБП. В 1-ю группу входят свекла, ячмень и сенокостре-цовое, а во 2-ю — овес, горох, сенозлаковое и степных пастбищ.
Таким образом, в результате исследований определено среднемноголетнее содержание подвижных форм теллура в пахотном слое лугово-черноземной почвы и в некоторых кормовых культурах южной лесостепной зоны Омской области, Показана зависимость уровня накопления микроэлемента в зависимости от вида культуры и от метеорологических условий года. Рассчитаны значения КБП теллура некоторых кормовых культур и установлены закономерности изменения коэффициента в зависимости от вида.культуры и от метеорологических условий года. Достаточно низкую концентрацию теллура в почве и растениях можно объяснить особенностями иона теллура, так как известно [3], что с увеличением заряда ядра атомов увеличивается токсичность элементов и уменьшается их содержание в организме. Уменьшение содержания, очевидно, связано с тем, что многие элементы длинных периодов из-за больших атомов и ионных радиусов, высокого заряда ядра, сложности электронных конфигураций, малой растворимости соединений плохо усваиваются живыми организмами.
Литература
1. Алексеенко В.А.Основные факторы накопления химических элементов организмами. // Соровский образовательный журнал. - 2001. - №8. - С ,20-24.
2. Калинин Ю.А., Росляков H.A. Экогеохимия почв равнинных ландшафтов юга Западной Сибири. //Обской вестник. - 1999. — №3-4. - С.82-90.
3. Сидоренко Г.И., Вашнова В.В., Можаев Е.А. Атомные объемы химических элементов как показатели их острой токсичности. //Гигиена и сан. - 1999.— №2—С. 50-51.
4. Эмсли Дж. Элементы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1993,- 256 с.
5. Ягодин Б.А., Ермолаев A.A. Микроэлементы в сбалансированном питании растений, животных и человека.// Химия в сельском хозяйстве. - 1995. -№2-3,- С.24-26.
ПОНОМАРЕВА Наталья Александровна, доцент.
