Экологические и геохимические особенности накопления селена в почве и растениях в условиях Омской области

УДК 631.95 А.В. Синдирёва

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ СЕЛЕНА В ПОЧВЕ И РАСТЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Установлено содержание селена в почвах и кормовых культурах в условиях Омской области.

Ключевые слова: селен, микроэлементы, почва, растения.

Введение

Связанные в единую цепочку жизни на Земле, почва и растения взаимодействуют, они обогащают друг друга питательными веществами в виде макро- и микроэлементов. Микроэлементы необходимы растениям в небольших количествах, в почвах их содержание также невысокое, их подвижность невелика. Можно предположить наличие некоторого равновесия в системе «почва - растение»: растения, поглощая химические элементы, способны регулировать этот процесс, если концентрация химических элементов оптимальна [1].

Исследования ФГУ ЦАС «Омский» показали, что качество растениеводческой продукции, выращиваемой в условиях Западной Сибири, не превышает установленные санитарно-гигиенические нормы и обнаруженное количество тяжелых металлов не представляет опасности для здоровья людей и животных [2]. В то же время в растениях, выращенных в почвах, расположенных вдоль автотрасс, превышено ПДК по кадмию, цинку и ряду других металлов, что объясняется атмосферным поступлением данных металлов (за счет работы автомобильного транспорта) [1, 2, 3]. Однако для системы «почва - растение - животное» опасны провинции не только с избытком, но и с недостатком микроэлементов. На сегодняшний день в различных регионах России остро стоит проблема обогащения растениеводческой продукции микроэлементами. При этом особое внимание уделяется селену, что объясняется его эс-сенциальностью для живых организмов. Решение данного вопроса невозможно без знания геохимических особенностей содержания элемента в растениях, произрастающих на основных типах почв региона.

Объекты и методы

С целью оценки распространенности селена в системе «почва - растение» нами было проведено исследование его содержания в растениях, произрастающих на разных типах почв в условиях Западной Сибири. Объектами исследований являлись основные типы почв Омской области и произрастающие на них растения кормовых культур. Наличие селена определяли в Институте питания РАМН флуорометрическим методом. Полученные статистические данные обрабатывали c использованием программы Microsoft Exel.

Для определения количественной характеристики соотношения содержания микроэлементов в почве и растениях нами были вычислены коэффициент накопления (Кн), или индекс аккумулятивной биоиндикации, - отношение концентрации элемента в растении к его содержанию в почве, а также коэффициент биологического поглощения (КБП по А.И. Пе-рельману) - отношение концентрации элемента в золе растений к его кларку в земной коре (кларк Se составляет 0,01 мг/кг). В целом следует отметить, что данные показатели относительны и использование их для прогностических целей возможно лишь с учетом ряда факторов, например биогеохимических условий окружающей среды, типа почвы, мобильности исследуемого элемента, биологических особенностей культуры.

Результаты и их обсуждение

Содержание селена в растениях зависит от типа почвы, величины рН, окислительно-восстановительного потенциала, метеорологических условий [4].

© Синдирёва А.В., 2012

В табл. 1 представлены обобщенные данные по содержанию селена в растительности, произрастающей на различных почвах Омской области.

Таблица 1

Содержание селена в растениях, произрастающих на различных типах почв, мг/кг сухого вещества

Тип почвы Содержание в почве Содержание в растениях Кн КБП

Дерново-подзолистая 0,26 ± 0,036 0,023-0,128 0,073 ± 0,036 0,1-0,49 0,28 ± 0,14 7,3

Дерновая 0,24 ± 0,073 0,081-0,108 0,089 ± 0,013 0,26-0,61 0,41 ± 0,14 8,9

Светло-серая лесная 0,26 ± 0,047 0,031-0,142 0,061 ± 0,035 0,1-0,58 0,25 ± 0,15 6,1

Темно-серая лесная 0,348 ± 0,053 0,056-0,107 0,077 ± 0,027 0,16-0,31 0,22 ± 0,08 7,7

Лугово-черноземная 0,25 ± 0,099 0,032-0,103 0,059 ± 0,026 0,12-0,50 0,27 ± 0,15 5,9

Чернозем выщелоченный 0,286 ± 0,055 0,077-0,118 0,103 ± 0,018 0,27-0,41 0,36 ± 0,06 10,3

Чернозем обыкновенный 0,506 ± 0,053 0,032-0,099 0,078 ± 0,032 0,06-0,19 0,155 ± 0,06 7,8

Солонец лугово-черноземный 0,299 ± 0,104 0,029-0,167 0,079 ± 0,047 0,07-0,77 0,32 ± 0,25 7,9

Среднее значение 0,175-0,506 0,288 ± 0,096 0,029-0,167 0,073 ± 0,033 0,07-0,77 0,28 ± 0,16 5,9-10,3 7,74 ± 1,42

По содержанию селена в растениях основные типы почв можно расположить в следующий ряд: чернозем выщелоченный > дерновая > солонец лугово-черноземный > чернозем обыкновенный > дерново-подзолистая > светло-серая лесная > лугово-черноземная.

Исследования показали, что одни и те же виды растений обладают различной способностью к накоплению селена в зависимости от типа почв (табл. 2).

При сопоставлении двух факторов (биологической особенности культуры и эдафиче-ских) по способности накапливать селен культуры можно расположить в убывающие ряды:

- кострец: чернозем выщелоченный > солонец лугово-черноземный > темно-серая лесная > лугово-черноземная > светло-серая лесная > дерново-подзолистая > чернозем обыкновенный;

- клевер: темно-серая лесная > дерново-подзолистая;

- мышиный горошек: чернозем выщелоченный > лугово-черноземная, дерново-подзолистая > солонец лугово-черноземный > чернозем обыкновенный > темно-серая лесная > светло-серая лесная;

- овес: дерново-подзолистая > светло-серая лесная > солонец лугово-черноземный > лу-гово-черноземная;

- вьюнок полевой: чернозем выщелоченный > чернозем обыкновенный > лугово-черно-земная > солонец лугово-черноземный, дерново-подзолистая;

- пшеница: лугово-черноземная > дерново-подзолистая, солонец лугово-черноземный.

Обобщенная оценка содержания селена в различных видах растений демонстрирует,

что по способности накапливать элемент растения можно расположить в такой последовательности (табл. 3):

вьюнок > мышиный горошек > клевер > кострец > овес > пшеница.

Не наблюдалось взаимосвязи между содержанием валового селена в почве и растениях, что проявлялось, в частности, в огромных вариациях коэффициентов концентрирования микроэлемента одним и тем же растением, выращенным на разных почвах (табл. 2). Этот факт свидетельствует о разной биодоступности селена в разных типах почвы и согласуется с данными других исследователей, установивших отсутствие корреляции уровней накопления селена растениями с его валовым содержанием в почвах [5].

Таблица 2

Содержание селена в различных видах растений

Растение Содержание, мг/кг Кн КБП

в почве в растении

Дерново-подзолистая

Кострец 0,25 ± 0,045 0,023-0,071 0,045 ± 0,02 0,12-0,25 0,17 ± 0,06 4,5

Клевер 0,24 ± 0,052 0,087-0,114 0,099 ± 0,014 0,38-0,49 0,42 ± 0,057 9,9

Мышиный горошек 0,26 ± 0,022 0,095-0,111 0,103 ± 0,011 0,38-0,4 0,39 ± 0,014 10,3

Овес 0,26 ± 0,016 0,076-0,128 0,102 ± 0,037 0,31-0,4 0,36 ± 0,06 10,2

Вьюнок 0,29 0,029 0,1 2,9

Пшеница 0,29 0,029 0,1 2,9

Светло-серая лесная

Кострец 0,24 ± 0,057 0,036-0,076 0,057 ± 0,02 0,11-0,31 0,24 ± 0,09 5,7

Мышиный горошек 0,27 ± 0,04 0,033-0,06 0,049 ± 0,014 0,11-0,25 0,19 ± 0,07 4,9

Овес 0,28 ± 0,05 0,031-0,142 0,087 ± 0,079 0,1-0,58 0,34 ± 0,34 8,7

Темно-серая лесная

Кострец 0,348 0,068 0,2 6,8

Клевер 0,348 0,107 0,31 10,7

Мышиный горошек 0,348 0,056 0,16 5,6

Лугово-черноземная

Кострец 0,3 ± 0,12 0,043-0,097 0,063 ± 0,02 0,14-0,5 0,25 ± 0,15 6,3

Вьюнок 0,195 ± 0,0007 0,032-0,074 0,053 ± 0,03 0,16-0,38 0,27 ± 0,16 5,3

Мышиный горошек 0,195 0,103 0,53 10,3

Овес 0,195 0,033 0,17 3,3

Пшеница 0,195 0,032 0,16 3,2

Чернозем выщелоченный

Кострец 0,286 0,112 0,39 11,2

Мышиный горошек 0,286 0,118 0,41 11,8

Вьюнок 0,286 0,105 0,37 10,5

Рапс 0,286 0,077 0,27 7,7

Чернозем обыкновенный

Кострец 0,506 0,032 0,06 3,2

Мышиный горошек 0,506 0,06-0,098 0,079 ± 0,027 0,12-0,19 0,16 ± 0,05 7,9

Вьюнок 0,506 0,086-0,099 0,093 ± 0,009 0,17-0,2 0,19 ± 0,02 9,3

Солонец лугово-черноземный

Кострец 0,396 0,08-0,098 0,089 ± 0,009 0,2-0,25 0,23 ± 0,04 8,9

Вьюнок 0,396 0,029 0,07 2,9

Мышиный горошек 0,194 ± 0,026 0,066-0,121 0,094 ± 0,039 0,38-0,57 0,48 ± 0,13 9,4

Овес 0,212 0,048 0,23 4,8

Пшеница 0,396 0,029 0,07 2,9

Таблица 3

Содержание селена в растениях Омской области

Содержание селена,

Растение мг/кг сухой массы

Х ± Ба

Пшеница 0,030 ± 0,001

Овес 0,060 ± 0,023

Кострец 0,066 ± 0,026

Клевер 0,076 ± 0,015

Мышиный горошек 0,083 ± 0,026

Вьюнок 0,091 ± 0,016

Не определена тесная положительная взаимосвязь между содержанием водорастворимого селена в основных типах почв и концентрацией селена в растениях: кострец, клевер, мышиный горошек. Положительную взаимосвязь содержания селена в почве (х) и растениях овса (у 1), вьюнка (у2), пшеницы (у3) можно описать уравнениями:

У1 = 0,55х + 0,02, г = 0,83;

У2 = 2,03х - 0,018, г = 0,70;

уз = 0,12х + 0,026, г = 0,99.

Обобщив полученные данные, можно сделать вывод о том, что содержание селена находится в диапазоне от 0,029 до 0,167 мг/кг. Согласно классификации В.В. Ермакова и В.В. Ковальского (1974), изученные растения не относятся к накопителям элемента. Обычное среднее содержание селена в таких растениях составляет 0,1-1,0 мг/кг. Согласно данным О. Бапие1оБ, О. 8еЬга1е (1989), минимальное содержание Бе приближается к 0,05 мг/кг, ниже отмечается дефицит микроэлемента. Следовательно, содержание Бе в растениях, произрастающих в различных биогеохимических условиях Омской области, находится на границе, близкой к дефициту [6].

Таблица 4

Предельно допустимое содержание селена (ПСЭ 8е) в почве, мг/кг

Растение Формула прогноза Токсичное содержание в растении ПСЭ Зе

Овес 1 3,0 5,42

Вьюнок 2 3,0 1,47

Пшеница (листья) 3 3,0 24,8

Представляет практический интерес прогноз с помощью уравнений зависимости (1)-(3) количества доступного (водорастворимого) селена и достижения токсичных уровней микроэлемента в растениеводческой продукции, за которые принято значение 3 мг/кг [6] (табл. 4).

Выводы

В целом на содержание микроэлементов влияет комплекс факторов, в том числе биологические особенности культуры, почвенные условия, прежде всего содержание подвижных форм микроэлементов в почве. Однако, помимо содержания исследуемого элемента, важную роль играет соотношение других элементов, которое выражается в процессах как внутреннего, так и внешнего антагонизма-синергизма. Таким образом, интерпретация результатов почвенных анализов сложна в связи с взаимодействием химических элементов, антагонизмом и синергизмом ионов, а также биологическими потребностями растений. Отдельные культуры произрастают хорошо при таких уровнях обеспеченности питательными веществами, которые недостаточны для других культур. Возможно, вследствие этих трудностей в опубликованных работах редко уточняются уровни содержания микроэлементов, выше которых любая культура вряд ли будет отзываться на удобрения, кроме того, может испытывать токсичное действие избытка микроэлемента. Однако такие уровни должны быть разработаны с учетом рекомендаций, основанных на данных почвенного и растительного анализа.

Список литературы

1. Пархоменко, Н.А. Агроэкологическая оценка действия тяжелых металлов в системе «почва - растение» вдоль автомагистралей в условиях лесостепи Западной Сибири : монография / Н.А. Пархоменко, Ю.И. Ермо-хин. - Омск : Изд-во ОмГАУ, 2005. - 112 с.

2. Красницкий, В.М. Агрохимическая и экологическая характеристики почв Западной Сибири / В.М. Красницкий. - Омск : Изд-во ОмГАУ, 2002. - 144 с.

3. Ермохин, Ю.И. Познай свой дом и помоги природе и себе / Ю.И. Ермохин, Э.П. Гужулев, А.Е. Сни-царь. - Омск : Омский дом печати, 1998. - 264 с.

4. Каббата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Каббата-Пендиас, Х. Пендиас. - М. : Мир, 1989. - 440 с.

5. Голубкина, Н.А. Селен в питании : растения, животные, человек / Н.А. Голубкина, Т.Т. Папазян. - М. : Печатный город, 2006. - 254 с.

6. Серёгина, И.И. Роль селена в формировании урожая зерна яровой пшеницы / И.И. Серегина, Н.Т. Ни-ловская, Н.В. Остапенко // Агрохимия. - 2001. - № 1. - С. 44-50.

SUMMARY

A.V. Sindireva

Environmental and geochemical features of the accumulation of the selenium in soil and plants in condition Omsk area

Is installed contents of the selenium in soil and plants in condition Omsk area. Key words: selenium, microelements, soil, plants.

УДК 634.74

С.Г. Сухоцкая, С.В. Исаенко

ЖИМОЛОСТЬ - ПЕРСПЕКТИВНАЯ КУЛЬТУРА ДЛЯ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Жимолость благодаря высокой зимостойкости, ультрараннему созреванию ягод и ряду других хозяйственно-полезных свойств заслуживает широкого внедрения в промышленных и любительских садах Сибири. Эффективным способом получения посадочного материала жимолости является размножение зелеными черенками в условиях искусственного тумана. Выявлены сорта со стабильной по годам укореняемостью зеленых черенков.

Ключевые слова: жимолость, история культуры, значение, зеленые черенки, искусственный туман, уко-реняемость, стабильность.

Род жимолости включает более чем 200 видов, но интерес для садоводства представляют лишь отдельные виды из подсекции жимолости синей: жимолость съедобная, жимолость Турчанинова, жимолость камчатская, жимолость Палласа и жимолость алтайская.

О жимолости как о ягодном растении узнали давно, еще в XVII в., когда русские первопроходцы на Камчатке обратили внимание на заросли кустарника с нежными, вкусными ягодами. Но в литературе первые сведения о ней появились в конце Х"УШ в. [2]. В диком виде жимолость растет на Дальнем Востоке, в Восточной Сибири, Саянах и на Алтае. Встречается она и в лесах на севере Омской области. И.В. Мичурин первым среди европейцев испытал жимолость и в 1909 г. рекомендовал ее для введения в культуру для северных районов.

© Сухоцкая С.Г., Исаенко С.В., 2012