Библиографическое описание:

Вихрева В. А., Лебедева Т. Содержание селена в почвах и растения лесостепи среднего Поволжья // Молодой ученый. — 2010. — №11. Т.2. — С. 195-198.

            В середине ХХ века было сформулировано представление о том, что химический элемент селен является обязательной составной частью всех без исключения объектов биосферы. Он незаменимым в питании человека и животных [1,2,3]. Известно, что более 40 заболеваний связано с недостатком потребления селена. Являясь природным антиоксидантом, он участвует в защите организма от возникновения и развития кардиологических и некоторых онкологических заболеваний, метаболизме гормонов, репродукции, в выведении тяжелых металлов, способствует устойчивости к вирусным заболеваниям, поддержании иммунитета.

            Согласно современным данным, дефицит селена характерен для ряда стран СНГ и Балтии, многих областей Российской Федерации. Однако выбор путей решения проблемы селенодефицита для конкретного региона невозможен без предварительного изучения распределения селена в компонентах экосистем территорий, а также в продуктах питания местного происхождения.

            Целью настоящей работы явилось изучение содержания селена в биогеохимической цепи «почва-растение» в правобережной лесостепи Среднего Поволжья.

            Исследования проводились в условиях Пензенской области, территория которой расположена в центральной части лесостепной зоны Приволжской возвышенности.

            Объектами изучения содержания селена были целинные (залежные) черноземные почвы и растения лугово-степных сообществ памятников природы, а также пахотные почвы и сельскохозяйственные культуры.

            Отбор образцов черноземов – оподзоленного, выщелоченного и типичного (по Классификации, 1977г.) проводился из парных разрезов (целина-пашня) из верхних слоев в соответствие с требованиями почвенного обследования (ГОСТ 28168-89). Селен определялся на атомном спектрофотометре Analyst 800. Одновременно с почвенными образцами брались растительные пробы, которые подготавливались к анализу по «Методы…, 1969» [4]. Селен определялся флуорометрическим методом с применением 2,3 диаминонафталина (МКУ 4.1. 044-95).

            В вегетационном опыте изучалась зависимость содержания селена в растениях яровой пшеницы сорта Кинельская 59 от доз внесения селена в почву. Опыт проводился в сосудах, вмещающих 5 кг воздушно-сухой почвы, в условиях естественного фотопериода, температуры и освещенности. Уровни рНKCI создавались 1М НCI и СаСО3. Схема опыта приведена в таблице, повторность в опыте пятикратная.

            Почва – чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый на покровном суглинке. До закладки опыта характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса 6,4%, доступных форм азота (по Корнфилду 104 мг/кг, Р2О5 - 164 мг/кг, К2О - 131 т/кг (по Чирикову), Se – 0,11 мг/кг почвы рНKCI 4,85 (ионометрически), сумма поглощенных оснований (по Каппену-Гильковицу) – 35,5, Нг (по Каппену) – 5,2 мг-экв/100 г почвы.

            Результаты определений анализировались математическими методами корреляционного, дисперсионного и регрессионного анализа [5] с применением программ «Statistic» и «Statgrafic».

Результаты исследований

            Изучение содержания селена в черноземах показало, что среднее его количество в верхних горизонтах составляет 160±6 мкг/кг почвы. Исходя из этой концентрации селена, в рамках имеющейся выборки, почвы основных подтипов черноземов можно расположить в следующий последовательности: типичный (268±16 мкг/кг) > выщелоченный (104±23) > оподзоленный (93±6 мкг/кг).

            На основании шкалы пороговых значений, предложенной Tan J et. al [2002] [6], почвы региона по обеспеченности селеном можно охарактеризовать следующим образом: черноземы типичные содержат оптимальное количество микроэлемента. Эти почвы занимают 7,2% земледельческой площади области. Выщелоченные черноземы (их 53,1%) имеют маргинальную недостаточность, оподзоленные черноземы (6,9%) находятся в зоне селенодефицита.

            Вместе с этим, результаты исследований показали, что содержание селена определяется не только подтиповыми особенностями чернозема, но и характером его использования. В целинных черноземах одного и того же подтипа селена больше на 30-40%, чем в пахотных аналогах.

             Установлено, что в почвах образованных на третичных глинах селена 12-17% меньше, чем в образованных на четвертичных суглинках.

            Среди изучаемых видов растений различных семейств (Бобовые, Капустные, Астровые, Гречишные, Злаковые), наибольшее количество селена как надземный массе, так и в корнях накапливают, бобовые растения (1,28-0,54 мг/кг), далее в убывающим порядке идут капустные (1,00 и 0,32 мг/кг), астровые (0,86 и 0,25 мг/кг), гречишные (0,740 и 0,24 мг/кг), злаковые (0,585 и 0,19 мг/кг сухой массы).

            В наших исследованиях не выявлено достоверной зависимости между содержанием валового селена в почвах и количеством микроэлемента в растениях козлятника восточного и ячменя произрастающих на них. Вероятно, это связано с тем, что селен в черноземах находится в формах недоступных для растений. О примерном количестве биодоступных форм селена в почве судили по коэффициенту биологического накопления (КБН), который представляет собой отношение микроэлемента в растении к общему содержанию его в почве. Эта величина составляла от 14 до 35% в зерне ячменя и от 11 до 18% в соломе, или 25-53% в хозяйственной части урожая.

В ряде работ отмечается, что на доступность селена для растений существенное влияние оказывает реакция почвенной среды [7,8].

Исследованиями, проведенными в условиях вегетационного опыта, где были смоделированы уровни рНKCI от 5,5 до 7,25 ед (исходные значение – 4,85), установлено наибольшее количество селена независимо от фазы роста в зеленой массе яровой пшеницы отмечено на почве с близкой к нейтральной реакции среды (0,412 мкг/г). Это превышало его содержание в растениях выращенных на среднекислой почве (рН = 4,85) – в 2,1 раза, на слабокислый почве (рН = 5,50) – в 1,8 раза, на слабощелочной (рН = 7,25) – в 1,6 раза.

Таблица – Содержание селена в растениях яровой пшеницы в зависимости от уровня рНKCI чернозема выщелоченного и доз его внесения в почву,

мг/г сухой массы

Фаза онтогена

 Дозы Sе, мг/кг

рНKCI

4.85

5.50

6.00

7.25

Кущение

0

0,5

1,0

1,5

0,205

2,276

4,300

27,320

0,276

2,935

5,015

27,800

0,520

3,406

8,120

36,300

0,313

2,830

5,912

28,350

Колошение

0

0,5

1,0

1,5

0,190

0,926

2,065

23,090

0,206

0,997

2,862

24,607

0,428

2,875

5,120

29,300

0,295

0,995

3,010

24,916

Полная спелость (зерно+ солома)

0

0,5

1,0

1,5

0,180

0,517

1,950

12,700

0,203

0,700

2,170

12,915

0,289

2,179

4,320

16,575

0,170

0,401

2,930

13,170

 

Статическая обработка экспериментального материала и его графическое отображение позволили установить, что по мере увеличения доз селена, вносимых в почву, концентрация его в растениях пшеницы существенно возросла. Так, в фазу кущения яровой пшеницы по мере роста доз селена содержание его повышалось в зависимости от уровня рН с 0,205 до 36,3 мг/кг сухого вещества (рисунок). Оптимальный уровень рН для максимального накопления селена составляет 6,0 ед.

 

 

Рисунок. Содержание селена в растениях яровой пшеницы (z) в зависимости от доз внесения микроэлемента в почву (х) и уровня рНKCI (ц)

I - фаза кущения;         II – фаза колошения

            Зависимость между указанными показателями выражалась следующими уравнениями регрессии:

Z = - 57,06-17,04х + 19,6у + 21,6х2 + 0,52ху – 1,60у2  R2 = 0,798 (1)

Z = -46,32 – 19,24х + 16,02у + 21,05х2 + 0,53ху2      R2 = 0,733 (2)

            При этом содержание селена в растениях на 93,5-94,3% определялась дозами внесения в почву.

            Таким образом, черноземы центральной лесостепи Среднего Поволжья характеризуются в основном недостаточным содержанием селена, а в оподзоленных черноземах – селенодефецитом.

            Накопление селена растениями зависит от биологических особенностей последних, а также фазы их роста и развития.

Литература:

  1. Ермаков, В.В. Биологическое значение селена / В.В. Ермаков, В.В. Ковальский. М.: Наука, 1974. – 289с.
  2. Блинохватов, А.Ф. Селен в биосфере / А.Ф. Блинохватов, В.А. Вихрева, Г.В. Денисова и др. – Пенза.: РИО ПГСХА, 2001. – 324с.
  3. Голубкина, Н.А. Исследование роли лекарственных растений в формировании селенового статуса населения России: Автореф. дис…, док. с.-х. наук / Н.А. Голубкина. – Москва, 1994. – 47с.
  4. Ковальский, В.В. Методы определения микроэлементов в органах, тканях животных, растениях и почвах / В.В. Ковальский, А.Д. Гололобов. – М.: «Колос». 1969. – 272с.
  5. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. – М.: Агропромиздат. – 1985. – 351с.
  6. Tan J., Zhu W., Wang W., Li B.,Hou S., Wang D. And Yang L. Selenium in soil and endemic diseases in China// Sci.Tol. Environ, V.284.2002. P. 227-235.
  7. Конова, Н.И. К вопросу о биохимии селена в различных геохимических условиях / Н.И. Конова // Микроэлементы. – 1993. – Вып. 30. – с. 43-48,
  8. Скрыпник, Л.Н. Эколого-биохимические аспекты протекторной функции селена в растениях при окислительном стрессе: Автореф. дис. кан. биол. наук / Л.Н. Скрыпник – Калининград. КТУ. – 2009. – 23с.
Основные термины: содержания селена, наибольшее количество селена, Содержание селена, доз селена, лесостепи Среднего Поволжья, яровой пшеницы, недостатком потребления селена, доз внесения селена, изучение содержания селена, изучения содержания селена, дефицит селена характерен, зависимость содержания селена, изучения распределения селена, Изучение содержания селена, растениях яровой пшеницы, доз селена содержание, подтипа селена, третичных глинах селена, увеличения доз селена, содержанием валового селена

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle