CC BY
102
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.416.9:633(571.13) Ю.А. Азаренко
СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАСТЕНИЯХ НА ПОЧВАХ ЛЕСОСТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ
Изложены данные о содержании микроэлементов марганца, цинка, меди, кобальта, железа, бора в растениях, произрастающих на черноземных и солонцовых почвах лесостепных и степных ландшафтов Омского Прииртышья. Для растительности естественных природных травостоев, представленных преимущественно растениями Семейства Мятликовые (Роасеае) в фазы цветения и колошения, характерны среднее содержание марганца, железа, цинка, средний и высокий уровень бора. Отмечены случаи дефицита меди, цинка, кобальта в растениях. На солонцовых и засоленных почвах с высоким содержанием подвижного бора у растений разных семейств более высокий уровень содержания элемента, превышающий в 1,2-3,0 раза его концентрации на черноземных почвах. В ландшафтах с солонцовыми почвами наблюдается своеобразный геохимический режим, при котором в пищевые цепи через растительность поступает повышенное количество бора, существует опасность дисбаланса микроэлементов за счет избытка молибдена и недостатка меди. Рассчитаны величины коэффициентов биологического поглощения (КБП) микроэлементов, оценена степень их вовлечения в биогенную миграцию. В условиях ландшафтов лесостепной и степной зон Омской области наиболее высокая степень биологического поглощения молибдена (КБП = 10,4-86,2), цинка (1,1-36,7), меди (1,0-23,9). Бор активнее поглощается растениями Класса Двудольные (КБП = 10,1-12,2) по сравнению с растениями Семейства Мятликовые (0,1-3,2). Марганец - элемент слабого биологического поглощения и среднего захвата (КБП = 0,6-2,3). Наименьшую интенсивность биологического поглощения имеют железо и кобальт (КБП = 0,1-1,2).
Ключевые слова: микроэлементы, растения, черноземы, лугово-черноземные почвы, солонцы, лесостепные, степные ландшафты.
Введение
Изучение микроэлементного состава растений вызвано их ролью: как фактора почвообразования и биогенной миграции элементов, а также как источника их поступления в организм животных и человека, где они выполняют важные физиологические функции. Информация о содержании микроэлементов в растениях той или иной территории необходима для оценки эколого -биогеохимической обстановки: их недостаточное или избыточное содержание в почве и растениях, неблагоприятное соотношение приводит к возникновению эндемических заболеваний животных и человека, снижению продуктивности и качества сельскохозяйственных культур. Содержание микроэлементного состава и особенностей биологического поглощения химических элементов растениями на разных типах почв - предмет изучения исследователей во многих регионах страны и мира [1-7]. Имеющуюся информацию по данному вопросу в Омской области [2; 8] нельзя назвать исчерпывающей. В связи с этим цель наших исследова-
© Азаренко Ю.А., 2016
ний - оценка содержания и особенностей биологического поглощения микроэлементов растениями, произрастающими на почвах в ландшафтно -геохимических условиях лесостепной и степной зон Омского Прииртышья.
Объекты и методы
Объектом исследования являлась растительность естественных природных травостоев, а также культурные сельскохозяйственные растения, произрастающие на почвах лесостепных и степных ландшафтов Омской области: черноземах, лугово-черно-земных, солонцах. Исследования проведены с 1993 по 2009 г. в разных пунктах лесостепной и степной зон: с. Малиновка Тюкалинского р-на (центральная лесостепь), с. Давыдовка, госплемзавод «Омский» Омского р-на, с. Элита Москаленского р-на (южная лесостепь), с. Большегривское Нововаршавского р -на (степная зона). Отбирали пробы растений в конце июня - июле, в фазы цветения и колошения, сельскохозяйственных культур - во время уборки. Одновременно проводилась закладка почвенных разрезов, из которых по генетическим горизонтам отбирались образцы почв.
Содержание микроэлементов меди, марганца, цинка, железа, кобальта в растениях устанавливали после сухого озоления при температуре 525 ± 25°С атомно-абсорб-ционным методом (ГОСТ 27998-88; ГОСТ 27997-88; ГОСТ 30692-2000), бор - колориметрическим методом с азометином -Н (Методические указания..., 1971), кальций -трилонометрическим методом с флуорексоном. В почвах проанализировано содержание прочносвязанных форм меди, марганца, цинка, кобальта с 5 М Н№03 по РД 52.18.191-89, подвижных форм по Крупскому и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 50683-94; ГОСТ Р 50685-94; ГОСТ Р 50886-94), конечное определение атом-но-абсорбционным методом. Анализы почв и растений выполнены в ФГБУ ЦАС «Омский», определение бора и кальция в почвах и растениях - в лаборатории кафедры почвоведения.
Результаты исследований
Поступление химических элементов в растения - сложный физиологический процесс, зависящий от их биологических особенностей, факторов окружающей среды, химического состава и свойств почвы. В связи с этим особый интерес представляет выявление взаимосвязей между содержанием химических элементов в почвах и растениях.
Химический элементный состав почв в значительной степени определяет характер процессов почвообразования. В условиях геохимической обстановки лесостепной и степной зон главная роль принадлежит биогенно-аккумулятивным процессам почвообразования. В лесостепной зоне Омской области почвенный покров отличается сложной структурой; среди зональных почв доминируют лугово -черноземные и черноземы обыкновенные. Значительные площади представлены интразональными почвами: солонцами и солонцовыми комплексами.
Источником поступления микроэлементов в растения являются их различные соединения в почвах. Количество прочносвязанных кислоторастворимых соединений элементов, извлекаемых 5 М НЫ03, близкое к валовому содержанию, в гумусовых горизонтах почв черноземного ряда и в солонцах не различалось и было достаточно высоким. В среднем для данных типов почв содержание марганца - 508-618, меди - 19,121,2, цинка - 50,7-55,4, кобальта - 11,2-13,2 мг/кг. Валовое содержание бора в солонцах в среднем составляло 70 мг/кг, в почвах черноземного ряда - 40-50 мг/кг.
В то же время степень подвижности микроэлементов -металлов в почвах была низкой. На долю подвижных форм меди, цинка, кобальта приходилось 0,6-2,5% содержания кислоторастворимых форм. У подвижного марганца доля более высокая: 6,219,8 %. В соответствии с этим в горизонтах А, А1 почв находились низкие концентрации подвижной меди - 0,05-0,18, цинка - 0,14-0,88, кобальта - 0,07-0,25 мг/кг. Кон-
центрации марганца варьировали в широких пределах, от низкого до среднего уровня: 3,2-44,7 мг/кг. Закреплению соединений микроэлементов -металлов твердыми фазами черноземных и солонцовых почв способствуют нейтральная и щелочная реакция среды, тяжелый гранулометрический состав, высокая емкость катионного обмена и содержание гумуса. Мобильность соединений бора в почвах значительно выше. Его концентрации в черноземных почвах были на уровне 2,2-3,2 мг/кг, составив 5-7% валового содержания, в солонцах достигали избыточного уровня - 5-20 мг/кг.
Содержание микроэлементов в надземной биомассе растений различалось в зависимости от их вида (табл. 1). По мнению ряда ученых, решающий в накоплении микроэлементов растениями - генетический фактор [3]. Данные показывают, что содержание марганца в надземной биомассе растений естественных травостоев в фазе колошения -цветения, представленных преимущественно мятликовыми (Роасеае), на почвах черно-земно-солонцовых комплексов изменялось от 17 до 67 мг/кг. Более высокое накопление марганца отмечено в биомассе костреца безостого на лугово-черноземных почвах (60-67 мг/кг). Близкие концентрации элемента содержали некоторые виды растений на солонцах: бескильница расставленная (60 мг/кг), пырей бескорневищный, овсяница ложноовечья (45-52 мг/кг). Однако часто во взрослых растениях наблюдалось и пониженное количество элемента: 17-27 мг/кг. Для растений симптомы марганцевой недостаточности в зависимости от вида могут проявляться при его концентрации 20-30 мг/кг сухой массы. Дефицит марганца в корме для животных - при его содержании менее 20 мг/кг [9]. В целом у растительности на почвах лесостепи и степи средний уровень содержания микроэлемента.
В растениях было определено содержание железа, которое относят к числу жизненно необходимых элементов для животных и растений, оно входит в состав ферментов, участвует в окислительных процессах, образовании гемоглобина. Его дефицит вызывает у животных анемии. Среднее содержание железа в кормах - 70-250 мг/кг [9].
Наши данные свидетельствуют: концентрации железа в естественной растительности соответствуют среднему уровню его содержания, вероятно, удовлетворяют потребность животных в нем.
Отмечается, что в растениях северной части Омской области элемента содержится меньше, чем в растениях степной и лесостепной зон [8]. Для развития растений большое значение имеет не абсолютное содержание железа, а его соотношение с количеством других элементов, в частности, с марганцем, т.к. известны их антагонистические взаимоотношения. При недостатке марганца в растении возрастает относительное количество двухвалентного железа, что может вызвать хлороз вследствие отравления им. Считается, что для нормального роста растений отношение железа к марганцу в них должно составлять 1,5-2,5 [4]. В исследованных мятликовых растениях величина соотношения элементов изменялась от 0,9 до 4,1.
По обобщенным данным разных авторов, содержание меди в растениях изменяется в пределах 1,1-40 мг/кг [3; 4]. Оптимальный уровень меди в кормах для животных -10-20 мг/кг, ее содержание менее 6 мг/кг - недостаточно [9; 10]. Результаты наших исследований показали, что концентрации меди в мятликовой естественной растительности изменялись от низких до средних. Так, на лугово-черноземной почве и солонце корковом Давыдовского участка в надземной массе мятликовых культур содержание микроэлемента составляло всего 1,0-3,2 мг/кг, за исключением костреца на лугово-черноземной почве (10,4 мг/кг). Пырейно-кострецовая травосмесь на лугово-черно-земной почве госплемзавода «Омский» содержала мало меди (2 мг/кг), в то время как на солонцах у пырейно-типчаковой растительности ее значительно больше: 7,2-19 мг/кг. При этом концентрации подвижной меди в почвах существенно не различались.
Содержание микроэлемента в растениях на черноземе обыкновенном в степной зоне составило 5,6-12,4 мг/кг. Концентрация меди в растениях Семейства Бобовые (люцерне, доннике) приближалась к ее уровню в мятликовых. Таким образом, на почвах лесостепи и степи содержание меди в растениях изменялось в широких пределах, часто отмечался ее недостаточный уровень.
Таблица 1
Содержание микроэлементов в растениях (мг/кг сухой массы) на почвах лесостепной и степной зон Омской области
Растение, фаза, орган Mn Zn B Со Fe Fe : Mn Са : В
Центральная лесостепь, Тюкалинский р-н, с. Малиновка, 2006 г.
Лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая почва
Кострец безостый,
колошение 60 6,7 71,4 6,9 0,24 137 2,3 493
Черноземно-луговая среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая почва
Пшеница, цветение
Стебли 40 15,7 14,0 1,0 0,18 65,5 1,6 600
Колосья 28 15,7 23,0 1,4 0,15 65,5 2,3 500
Солонец черноземно-луговой мелкий тяжелосуглинистый
Пшеница, цветение
Стебли 16 7,1 18,0 2,1 0,13 65,5 4,1 381
Колосья 20 9,6 13,6 0,4 0,14 37,5 1,9 1750
Южная лесостепь, Омский р-н, с. Давыдовка, 2009 г.
Лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая почва
Ячмень, выход в трубку 25 2,8 20 3,9 0,32 67,5 2,7 -
Пырей бескорневищный 32 1,8 26 3,4 0,30 60 1,9 -
Кострец безостый 67 10,4 10 4,1 0,30 60 0,9 -
Солонец лугово-черноземный корковый тяжелосуглинистый
Пырей бескорневищный 34 1,6 20 3,9 0,24 75 2,2 -
Ячмень гривастый 37 3,2 44 1,5 0,19 110 3,0 -
Полевица белая 30 1,8 20 1,9 0,20 70 2,3 -
Бескильница расставленная 60 2,3 44 2,4 0,27 85 1,4 -
Овсяница ложноовечья 17 1,0 20 3,4 0,24 70 4,1 -
Южная лесостепь, Омский р-н, ГПЗ Омский, 2008 г.
Лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая почва
Травосмесь пырея
бескорневищного,
костреца безостого 29 2,0 20 10,5 0,25 97,5 3,4 95,2
Солонец лугово-черноземный средний тяжелосуглингистый
Травосмесь пырея
бескорневищного,
овсяницы ложноовечьей 52 19,2 20 7,5 0,23 150 2,9 293
Солонец лугово-черноземный мелкий тяжелосуглинистый
Травосмесь пырея
бескорневищного,
овсяницы ложноовечьей 45 7,2 32 6,3 0,20 150 3,3 302
Южная лесостепь, Москаленский р-н, с. Элита, 2009 г.
Черноземно-луговая среднемощная среднегумусовая тяжелосуглинистая солончаковатая почва
Овес, выход в трубку 36 5,2 50 9,2 0,23 50 1,4 -
Пырей ползучий 41 9,6 80 7,7 0,20 100 2,4 -
Степная зона, Нововаршавский р-н, 2008 г.
Чернозем обыкновенный среднемощный малогумусовый тяжелосуглинистый
Донник желтый 36 5,6 24 41,5 0,34 97,5 2,7 308
Люцерна синегибридная 25 10,7 18 36,2 0,27 128 5,1 588
Житняк гребенчатый 30 12,4 23 7,2 0,24 93 3,1 306
Травосмесь костреца
безостого, пырея ползучего 19 7,1 18 6,5 0,28 65,5 3,4 523
Концентрация цинка в растительной массе, по мировым данным [4], составляет 1,2-73 мг/кг. Как правило, растения испытывают дефицит цинка при концентрации его в тканях 10-20 мг/кг. Для животных недостаток элемента проявляется при его количестве в кормах менее 30 мг/кг [9]. В наших исследованиях содержание цинка в растениях изменялось от низкого до среднего уровня (10-71 мг/кг) (табл. 1). Это связано с низкой подвижностью соединений элемента в почвах в условиях нейтральной и щелочной среды, высоким содержанием ионов кальция и органического вещества. По оценкам Б.А. Скуковского, у растительности Барабинского биогеохимического округа, содержащей в зависимости от ботанического состава цинка 21,4-40,6 мг/кг, достаточный уровень элемента [10]. Однако, по заключению [8], корма в Омской области в основном низко обеспечены этим элементом.
Важнейшее значение для животных имеет концентрация кобальта в корме, она должна быть не менее 0,25 мг/кг. Наибольшая потребность в нем - у жвачных животных. Наши данные показывают, что на почвах черноземного и солонцового рядов с низкими концентрациями подвижного кобальта в мятликовых растениях содержание микроэлемента изменялось в пределах от низкого до среднего, составив 0,19-0,32 мг/кг, в органах пшеницы - 0,13-0,18 мг/кг, в доннике и люцерне немного выше: 0,270,34 мг/кг. Близкие данные по содержанию элемента приведены ранее для Барабинско-го биогеохимического округа [10]. По данным [8], содержание элемента в сельскохозяйственных растениях Омской области - на среднем уровне: 0,2-0,3 мг/кг сухого вещества. Учитывая градации В.В. Ковальского (1974) и рекомендации Н.К. Коровина (1969) [11], согласно которым кобальта в корме должно содержаться не менее 0,30,5 мг/кг, а потребность животных в зависимости от их вида и возраста может достигать 1-2 мг/кг, можно сделать вывод о возможном дефиците элемента в растительных кормах.
Поскольку у почв лесостепной и степной зон высокое содержание валового и подвижного бора, а у почв засоленного и солонцового рядов избыточное, можно ожидать высокого накопления элемента в растительной массе. Нами были определены концентрации микроэлемента в растениях и рассчитаны величины коэффициентов биологического поглощения, их анализ приведен в табл. 2.
Установлено, что наименьшая концентрация микроэлемента характерна для растений Семейства Мятликовые (табл. 1, 2). Содержание микроэлемента в костреце безостом, овсянице ложноовечьей, пырее бескорневищном и других мятликовых растениях на почвах черноземно-солонцовых комплексов составляло 1,9-10,5 мг/кг. Значительно больше его в растениях Семейств Бобовые (Fabaceae), Астровые (Asteraceae), Яснотковые (Lamiaceae), Капустные (Brassicaceae), Норичниковые (Scrophulariaceae): 20,5-51,8 мг/кг. Много бора (27,5-51,9 мг/кг) аккумулируется в растениях-галофитах: полынях, кохиях, солеросе, астре солончаковой (табл. 2). По данным [10], в травянистой растительности и сене Барабинского округа часто фиксируют избыточное содержание бора: 17,5-86,4 мг/кг. Согласно исследованиям В.Б. Ильина, А.И. Сысо [12] содержание бора в естественной растительности Барабы в межгривных понижениях -25,6 мг/кг, в то время как на гривах - 8,4 мг/кг.
Наши данные показывают, что, несмотря на сильную степень борного засоления солонцов и солончаков (содержание подвижного бора 9,2-21 мг/кг), концентрации элемента в мятликовых растениях в фазу колошения-цветения не достигали избыточного уровня для животных, по [9] это 30 мг/кг. Одной из причин этого явления мы считаем антагонизм борат-ионов и анионов легкорастворимых солей при поступлении их в рас-
тения [13]. В то же время нами отмечена определенная зависимость содержания бора в растениях от его концентрации в почве. Наши исследования [13] показывают, что в естественных природных условиях они, действительно, содержат меньше микроэлемента, чем растения других семейств. Однако мятликовые обладают более высоким потенциалом поглощения элемента, особенно в ранние фазы развития, и накапливают его на солонцах в 1,6-3 раза больше, чем на незасоленных бором почвах, в то время как растения других семейств всего в 1,2-1,5 раза.
Таблица 2
Содержание бора и коэффициенты его биологического поглощения разными растениями на почвах лесостепной и степной зон Омской области (1993-2009)
Растение Бор, мг/кг Зола, % Бор в золе, мг/кг КБП
Лугово-черноземная солонцеватая почва (Омский р-н, с. Давыдовка) Валовой бор - 60 мг/кг, подвижный - 5,3 мг/кг
Кострец безостый 9,9 6,9 145,4 3,4
Овсяница луговая 4,7 5,4 87,2 1,5
Лисохвост луговой Вейник наземный 5,5 13,5 5.6 5.7 97,9 238,1 1,6 4,0
Пырей бескорневищный Змееголовник тимьяноцветный 27,4 24,1 4,9 558,0 9,3
Солонец лугово-черноземный корковый, там же Валовой бор - 75 мг/кг, подвижный - 21 мг/кг
Кострец безостый 14,7 7,7 152,8 2,0
Вейник наземный 5,0 5,7 88,2 1,2
Овсяница ложноовечья 5,4 6,5 83,1 1,1
Полевица белая 3,4 4,0 85,2 1,1
Пырей бескорневищный Волоснец сибирский 10,8 9,6 6,9 6,4 156,5 150,7 2,1 2,0
Одуванчик лекарственный Клоповник мусорный 51,8 36,0 11,0 8,8 470,9 408,2 6,3 8,2
Астра солончаковая 47,9 17,8 269,1 3,6
Полынь селитряная Кохия опушенная 34,3 38,9 9,2 13,5 371,6 288,1 5,0 3,8
Солонец черноземный корковый (Черлакский р-н, АО «Красный октябрь») Валовой бор - 66 мг/кг, подвижный - 13,8 мг/кг
Полынь приморская 40,8 6,4 640,5 9,7
Полынь полевая 38,0 5,5 688,4 10,4
Полынь Сиверса 51,9 8,8 590,4 8,9
Солончак соровый (Москаленский р-н, с. Элита). Подвижный бор - 13,0 мг/кг
Солерос европейский Полынь селитряная 29,0 27,5 - - -
Астра солончаковая 42,0 - - -
Солончак соровый (Москаленский р-н, долина оз. Эбейты). Подвижный бор - 9,2 мг/кг
Бескильница расставленная 12,6 - - -
Известно, что растения нормально развиваются при определенном соотношении в них бора и кальция, т.к. последний снижает токсичность вредных соединений, в том числе и высокого количества боратов. На основании полевых и вегетационных опытов нами установлены токсические уровни соотношений Са/В: в надземной массе костреца (менее 120-130) и донника (менее 290-370) [11]. По результатам исследований естественной растительности (табл. 1) значения соотношений элементов в мятликовых
в фазу колошения изменяются в широких пределах: от 95 до 523 на лугово -черноземных почвах и черноземах до 293-302 на солонцах. По всей вероятности, подобные соотношения элементов обеспечивали нормальное развитие растений.
Несмотря на то, что концентрации бора в растениях на солонцах были относительно невысокими, нельзя оценивать обстановку с этим элементом как абсолютно безопасную. Для животных наибольшую опасность, с точки зрения повышенного поступления бора в пищу, представляют растения на засоленных и солонцовых почвах в ранние фазы развития и разнотравная растительность, в силу биологических особенностей обладающая повышенным уровнем содержания элемента (25-65 мг/кг). Исследования А.Д. Грачева, А.М. Родиной (1971) показали, что токсичность бора для животных усиливается при увеличении содержания в почве карбонатов и сульфатов натрия [11]. Для засоленных и солонцовых почв лесостепной зоны юга Западной Сибири характерен преимущественно содово-сульфатный тип засоления, соответственно, это может усилить негативное воздействие на животных повышенных концентраций микроэлемента.
Неблагоприятная геохимическая ситуация (характерная для исследованных почв солонцовых комплексов) может усугубиться из-за повышенного содержания бора и легкорастворимых солей в грунтовых водах, используемых в питьевых целях. Кроме того, в растениях на солонцах отмечено избыточное содержание молибдена [10], усиливающее недостаток меди. Снижению адсорбции меди может способствовать повышенное содержание сульфатов в почве [4]. Таким образом, на солонцовых и засоленных почвах наблюдается своеобразный геохимический режим, при котором в пищевые цепи через растительность поступает повышенное количество бора, существует опасность дисбаланса микроэлементов за счет избытка молибдена и недостатка меди.
Результаты проведенных исследований показали: для растительности естественных травостоев на почвах черноземного и солонцового рядов лесостепной и степной зон характерны среднее содержание марганца, железа, средний и высокий уровень бора. Общий уровень накопления в биомассе всех микроэлементов в растениях значительно выше по сравнению с растениями на почвах южной тайги, что показано нами ранее [11]. Однако в лесостепных и степных ландшафтах также следует отметить случаи дефицита в растениях цинка, меди и кобальта. На солонцах и засоленных почвах возможно повышенное накопление бора растениями класса двудольных и мятликовы-ми в ранние фазы развития.
Растительность - звено биологического круговорота химических элементов. В результате происходит перераспределение их в ландшафте, в том числе в почвенном субстрате. Для характеристики биогеохимических циклов элементов и степени их вовлечения в биологический круговорот в теорию и практику почвенно-геохимических исследований было введено понятие о коэффициенте биологического поглощения (КБП), нашедшем широкое применение в учении о микроэлементах. Величина КБП является количественной характеристикой перехода элемента из почв в растения и в системе мониторинга может быть одним из показателей, отражающих региональную специфику почвенно-геохимических условий миграции химических элементов.
Для оценки степени биофильности нами были рассчитаны значения КБП изучаемых микроэлементов растениями на почвах Омского Прииртышья как отношение содержания микроэлементов в золе растений к содержанию кислоторастворимых форм (5 М НЫ03) Ми, Си, Zn, Со, валового количества Fe и В в слое почв 0-20 см. Исследования показали, что микроэлементы с разной степенью интенсивности включаются
в биологический круговорот. В первую очередь интенсивность поглощения микроэлементов зависела от биологических особенностей растений. В силу физиологических потребностей растения поглощают необходимое для них количество элемента даже при их низкой концентрации в почве.
Так, для растений Семейства Мятликовые естественных фитоценозов КБП микроэлементов можно расположить в ряд: Со (0,1-0,4) < Бе (0,2-0,9) < Ми (0,6-2,2) < В (0,1-9,3) < Си (1,0-18,3), Zn (2,6-36,7). Слабее всего в биогенную миграцию включаются кобальт и железо. В соответствии с геохимической терминологией они лишь захватываются растительностью. Марганец занимает промежуточное положение и характеризуется как элемент слабого биологического поглощения и среднего захвата. В то же время медь и цинк поглощаются растениями очень интенсивно, несмотря на низкие концентрации их подвижных форм в почвах.
Величина КБП бора растениями зависела от их систематического положения. Как известно, растениям класса однодольных для обеспечения физиологических процессов требуется значительно меньше бора, чем растениям класса двудольных. В связи с этим величины КБП бора мятликовыми растениями даже на солонцах с сильным борным засолением ниже по сравнению с растениями других семейств. Наименьшее значение КБП бора на солонцах характерно для пшеницы, интенсивность поглощения элемента близка к интенсивности поглощения железа и марганца (табл. 1). Бобовые растения, напротив, наиболее активно поглощают бор. Ряд поглощения элементов для них имеет вид: Со, Бе (0,3-0,6) < Ми (0,6-0,9) < Си, Zn (3,7-7,0) < В (10,1-11,5).
Аналогичный характер поглощения микроэлементов характерен и для культурных растений (табл. 3).
Таблица 3
Значения КБП микроэлементов сельскохозяйственными растениями на черноземных почвах
Культура Со МП Си Zn В Мо
Пшеница, зерно 1,2 1,2-2,3 8,3-23,9 28,7 1,3 13,6-32,0
Ячмень, зерно 0,5 1,2-1,8 8,2-13,9 14,0 1,2 18,5
Горох, зерно - 1,2 12,0 - - 86,2
Люцерна 0,6 0,8 3,4-4,8 2,6 12,2 11,6
Суданская трава - 0,4-1,4 3,3 1,1 1,2 10,4
Подсолнечник 0,3 0,5-0,7 6,7 5,7 12,0 -
Кострец безостый 0,3 1,1-1,4 2,8-5,6 3,9-6,1 2,8 -
Кукуруза 0,5 1,1 8,7 10,0 - -
К элементам энергичного биологического поглощения относится молибден, его КБП для мятликовых - 10,4-32, для бобовых - 11,6-86,2. Интенсивно растениями поглощаются медь и цинк. Невысоким биологическим поглощением обладает кобальт, приближаясь по величине КБП к железу. Ряд КБП микроэлементов для сельскохозяйственных растений имеет вид: Со (0,3-1,2) < Ми (0,7-2,3) < В (1,2-12,2) < Си, Zn (1,1-28,7) < Мо (10,4-86,2).
Заключение
Таким образом, для растений, произрастающих на почвах черноземного и солонцового рядов лесостепных и степных ландшафтов, характерны среднее содержание марганца, железа, цинка, средний и высокий уровень бора. У мятликовой растительности возможен низкий уровень содержания меди, кобальта, цинка. Поступление бора в растения на солонцах и солончаках с очень высокими концентрациями подвижных
форм микроэлемента происходит более интенсивно, по сравнению с черноземными почвами с нормальным уровнем содержания элемента.
Анализ величин КБП микроэлементов свидетельствует: они с разной степенью интенсивности включаются в биогенную миграцию через поглощение их растениями. С этой точки зрения величины КБП отражают выработанные и закрепленные в процессе эволюции механизмы поглощения микроэлементов и особенности химического состава каждого вида растений, т.е. влияние генетического фактора.
В условиях ландшафтов лесостепной и степной зон Омской области наиболее высокая степень биологического поглощения характерна для молибдена, цинка, меди и бора. При этом бор наиболее активно поглощается растениями Класса Двудольные по сравнению с растениями Семейства Мятликовые. Марганец является элементом слабого биологического поглощения и среднего захвата. Наименьшую интенсивность биологического поглощения имеют железо и кобальт.
Yu.A. Azarenko
Content of microelements in plants grown on soils of forest-steppe and steppe landscapes of Omsk region
The article presents data on the content of trace elements manganese, zinc, copper, cobalt, iron, boron in plants grown on сhernozem and solonetz soils of the steppe and forest-steppe landscapes under Omsk region conditions. Vegetation of the natural herbage, represented mainly by plants of the family of grasses (Poaceae) in the flowering period and ear formation, is characterized by an average content of manganese, iron, zinc, medium and high levels of boron. There have been cases of copper, zinc, cobalt deficiency in plants. Grown on solonetz and saline soils with a high content of mobile boron, plants of different families have a higher level of element content (a 1,2-3,0 times excess of its concentration) compared on ones grown on сhernozem soils. In solonetz soils there is a peculiar geochemical regime was observed in which the food chain through the vegetation receives higher amounts of boron and it may lead to imbalance of minerals due to the abundance of molybdenum and copper deficiency. There where values of the coefficients of biological absorption (KBA) trace elements calculated, their involvement in the biogenic migration evaluated. Under landscape conditions of forest-steppe and steppe areas of Omsk region the highest degree of biological absorption are characterized by molybdenum (KBA = 10,4-86,2), zinc (1,1-36,7), copper (1,0-23,9). Boron is most actively absorbed by the plants of the Dicotyledonous Class (KBA = 10,1-12,2) comparing to plants of the Family of Bluegrass (0,1-3,2). Manganese is an element of the weak biological absorption and average takeover (KBA = 0,6-2,3). Iron and cobalt have the lowest intensity of biological absorption (KBA = 0,1-1,2).
Keywords: microelements, plants, chernozems, meadow-chernozem soils, solonetzes, forest-steppe, steppe landscapes.
Список литературы
1. Боев В.А. Микроэлементы в почвах и растительности Тюменского федерального заказника / В.А. Боев // Вестн. Тюмен. гос. ун-та. -2012. - № 12. - С. 64-70.
2. Ермохин Ю.И. Особенности накопления тяжелых металлов растениями сорго-суданкового гибрида при внесении минеральных удобрений / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Рос. с.-х. наука (докл. Рос. акад. с.-х. наук). - 2000. - № 6. -С. 33.
3. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва - растение / В.Б. Ильин. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2012. - 220 с.
References
1. Boev V.A. Mikroehlementy v pochvah i ras-titelnosti Tyumenskogo federalnogo zakaznika / V.A. Boev // Vestn. Tyumen. gos. un-ta. - 2012. -№ 12. - S. 64-70.
2. Ermohin Yu.I. Osobennosti nakopleniya tyazhelyh metallov rasteniyami sorgo-sudankovo-go gibrida pri vnesenii mineralnyh udobrenij / Yu.I. Ermohin, I.A. Bobrenko // Ros. s.-h. nau-ka (dokl. Ros. akad. s.-h. nauk). - 2000. - № 6. -S. 33.
3. Ilin V.B. Tyazhelye metally i nemetally v sisteme pochva-rastenie / V.B. Ilin. - Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2012. - 220 s.
4. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, FL : Crc Press, 2010. - 548 p.
5. Кашин В.К. Особенности накопления микроэлементов в зерне пшеницы в Западном Забайкалье / В.К. Кашин, Л.Л. Убугунов // Агрохимия. - 2012. - № 4. - С. 68-76.
6. Протасова Н.А. Микроэлементы (Cr, V, Ni, Mn, Zn, Cu, Co, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, B, I, Mo) в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья / Н.А. Протасова, А.П. Щербаков. - Воронеж : Воронеж. гос. ун-т, 2003. - 368 с.
7. Сосорова С.Б. Микроэлементы (Mn, Cu, Zn) в почвах и растениях дельты реки Селенга / С.Б. Сосорова // Агрохимия. - 2008. - № 6. -С. 52-61.
8. Красницкий В.М. Проблема минерального состава кормов Омской области / В.М. Красницкий, В.Д. Янович, З.Н. Ищук // Агрохимическая наука - сибирскому земледелию : материалы Междунар. науч.-практ. конф. по агрохимии, по-свящ. 100-летию со дня рождения выдающегося сибирского агрохимика профессора А.Е. Кочер-гина (г. Омск, 25-28 нояб. 2008 г.) / РАСХН, Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. - Омск, 2008. - С. 86-93.
9. Биогеохимические основы экологического нормирования / В.Н. Башкин [и др.]. - М. : Наука, 1993. - 304 с.
10. Скуковский Б.А. Микроэлементы в кормах и продуктах животноводства Западной Сибири / Б.А. Скуковский. - Новосибирск : Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1978. - 101 с.
11. Азаренко Ю.А. Закономерности содержания, распределения, взаимосвязей микроэлементов в системе почва - растение в условиях юга Западной Сибири / Ю.А. Азаренко. - Омск : Вариант-Омск, 2013. - 232 с.
12. Почвенно-геохимические провинции в Обь-Иртышском междуречье: причины и следствия / В.Б. Ильин, А.И. Сысо // Сиб. эколог. журн. - 2001. - Т. VIII, № 2. - С. 111-118.
13. Азаренко Ю.А. Влияние факторов почвенной среды на устойчивость растений к бору / Ю.А. Азаренко // Агрохимия. - 2011. - № 8. -С. 67-74.
Азаренко Юлия Александровна, канд. с.-х. наук, доц., Омский ГАУ, azarenko.omgau@ mail.ru.
4. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, FL : Crc Press, 2010. - 548 p.
5. Kashin V.K. Osobennosti nakopleniya mikroehlementov v zerne pshenicy v Zapadnom Za-bajkale / V.K. Kashin, L.L. Ubugunov // Agrohimiya. - 2012. - № 4. - S. 68-76.
6. Protasova NA. Mikroehlementy (Cr, V, Ni, Mn, Zn, Cu, Co, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, B, I, Mo) v chernozemah i seryh lesnyh pochvah Centralnogo Chernozemya / N.A. Protasova, A.P. Shcherbakov. -Voronezh : Voronezh. gos. un-t., 2003. - 368 s.
7. Sosorova S.B. Mikroehlementy (Mn, Cu, Zn) v pochvah i rasteniyah delty reki Selenga / S.B. Sosorova // Agrohimiya. - 2008. - № 6. -S. 52-61.
8. Krasnickij V.M. Problema mineralnogo sostava kormov Omskoj oblasti / V.M. Krasnickij, V.D. Yanovich, Z.N. Ishchuk // Agrohimicheskaya nauka - sibirskomu zemledeliyu : materialy Mezhdu-nar. nauch.-prakt. konf. po agrohimii posv. 100-letiyu so dnya rozhdeniya vydayushchegosya sibirskogo agrohimika professora A.E. Kochergina. (g. Omsk, 25-28 noyab. 2008.) / RASKHN, Sib. otd-nie. Sib-NIISKH. - Omsk, 2008. - S. 86-93.
9. Biogeohimicheskie osnovy ehkologiches-kogo normirovaniya / V.N. Bashkin [i dr.]. - M. : Nauka, 1993. - 304 s.
10. Skukovskij B.A. Mikroehlementy v kormah i produktah zhivotnovodstva Zapadnoj Sibiri / B.A. Skukovskij. - Novosibirsk : Zap.-Sib. kn. izd-vo, 1978. - 101 s.
11. Azarenko Yu.A. Zakonomernosti soderzha-niya, raspredeleniya, vzaimosvyazej mikroehle-mentov v sisteme pochva-rastenie v usloviyah yuga Zapadnoj Sibiri / Yu.A. Azarenko. - Omsk : VariantOmsk, 2013. - 232 s.
12. Pochvenno-geohimicheskie provincii v Ob-Irtyshskom mezhdureche: prichiny i sledstviya / V.B. Ilin, A.I. Syso // Sib. ehkolog. zhurn. - 2001. -T. VIII, № 2. - S. 111-118.
13. Azarenko Yu.A. Vliyanie faktorov poch-vennoj sredy na ustojchivost rastenij k boru / Yu.A. Azarenko // Agrohimiya. - 2011. - № 8. -S. 67-74.
Azarenko Yuliya Aleksandrovna, Cand. Agr. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, azarenko.omgau@ mail.ru.
