Минеральные вещества в организме человека выполняют важные функции. Наиболее значимым микронутриентом является селен. Это один из антиоксидантов, без него невозможна работа печени, щитовидной железы и т.д. [1,2].
Селен поступает в организм человека из почвы через пищевую цепь, включающую растения и животных, что определяет зависимость уровня обеспеченности микроэлементом от геохимических условий проживания.
Суммарный селен почвы складывается из неорганических и органических форм. Под действием микрофлоры почвы происходит образование форм, доступных для растений. Антропогенное воздействие увеличивает долю атмосферного селена. Последний также становится важным источником селена для растений.
Накопление селена растениями зависит от содержания его в почве, от свойств почвы, его доступности, от вида растения, фазы его развития, физиологического состояния. Растения могут усваивать и изменять различные формы селена [1].
Содержащиеся в почве и растениях тяжелые металлы могут выступать по отношению к селену как антагонисты. К таким элементам относятся Cu, As, Pb, Zn, Cd.
Некоторые растения устойчивы к избытку тяжелых металлов. Одни виды накапливают эти элементы, но нейтрализуют их токсическое действие. Другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций [8].
В работе определено валовое содержание селена и элементов – антагонистов (Cu, As, Pb, Zn, Cd) в почве и в растительном сырье Бирского района Республики Башкортостан.
Материалы и методы исследования
Материалами исследования являлось растительное сырье (надземная часть) четырех часто встречающихся на территории Бирского района лекарственных растений из разных семейств: земляника лесная – Fragaria vesca L.(Rosaceae), донник лекарственный –Melilotus officinalis L. (Fabaceae), душица обыкновенная – Origanum vulgare L.(Lamiaceae), зверобой продырявленный –Hypericum perforatum L.(Hypericaceae).
Земляника лесная – травянистое растение, растущее в лесах, кустарниках, чаще в сосновых и смешанных лесах. В медицине используют листья и плоды земляники. Листья заготавливают во время цветения и плодоношения, срывая их без черешков [6].
Донник лекарственный – двулетнее травянистое растение, в первый год образует вегетативную часть, а на второй цветет, плодоносит и отмирает. Растет на лугах, по обочинам дорог, по склонам оврагов, как сорняк вблизи жилья. С лекарственной целью используют верхушечную часть растения с листьями и цветками, которую заготавливают во время цветения [6].
Душица обыкновенная – многолетнее травянистое растение с прямостоячими мягковолосистыми стеблями, наверху ветвистыми, пурпуровой окраски. Растет в лесах, зарослях кустарников, на лесных полянах, на лугах, в поймах рек. Для лекарственных целей используется надземная часть растений в фазе цветения. Срезают олиственные цветущие верхушки растений длиной 20–30 см [6].
Зверобой продырявленный – многолетнее травянистое растение с прямым стеблем. Растет по опушкам, на суходольных лугах, на лесных полянах. Для медицинских целей заготавливают верхушки стеблей длиной до 30 см в фазе цветения [6].
Для исследования почвы и растений район был разделен на 10 участков (рисунок).
Карта Бирского района РБ [5]
Пробы отбирались в соответствии с ГОСТ 28168-89 «Отбор проб почвы» [4], ГОСТ 24027.0-80 «Сырье лекарственное растительное» [3].
Метод исследования: абсорбция атомного пара, полученного при электротермической атомизации пробы.
Бирский район находится в северо-западной части Республики Башкортостан (рисунок). Муниципальный район Бирский район РБ, образованный в 1930 году, расположен в северо-западной части Республики Башкортостан, общей площадью 178649 га или 1,25 % территории Республики Башкортостан.
Погоду в районе определяет континентальный климатический пояс. Зимние периоды длятся с ноября по конец марта месяца. Среднемесячные температуры в самый холодный месяц – январь составляют -13…-15 градусов, возможны как резкие понижения до -30 и ниже, так и значительные оттепели, когда термометры способны показывать до +5 градусов. Оттепели сопровождаются сильными снегопадами, гололедом и туманами. Весна достаточно скоротечна, первые признаки проявляются в конце марта, а уже к середине апреля практически сходит снежный покров. Весна может сопровождаться и засушливыми периодами, особенно в конце мая. Лето в районе теплое и умеренно увлажненное, можно смело отнести район, как одному из мало засушливых равнинных районов республики. Среднемесячные температуры в июле +21…+22 градуса. По данным прогноза погоды основное количество кратковременных ливневых дождей приходится на июнь месяц. Возможны также и достаточно жаркие периоды, когда воздух прогревается до +30 и выше. Осень в большинстве своем относительно теплая и сухая, период затяжных дождей приходится на середину октября. Среднегодовая норма осадков колеблется в пределах от 400 до 500 мм [9].
Почвенный покров района представлен почвами черноземной степи. Наиболее распространенными являются черноземы типичные, типичные карбонатные и в меньшей степени выщелоченные.
Встречаются отдельными массивами и в комплексе с солонцами. Распространены они повсеместно, но особенно часто встречаются в северной, западной и восточной частях территории района. Приурочены к пологим, покатым склонам и вершинам водоразделов. Формируются на делювиальных и карбонатных глинах и тяжелых суглинках.
Черноземы выщелоченные занимают 29818 га, от общей площади -17,9 %. Встречаются они отдельными массивами, в основном под лесом, в восточной и центральной частях территории района приурочены к вершинам водоразделов и их склонам. Характеризуются темно-серой окраской гумусового горизонта. Мощность ее в пределах 26–40 см.
Почвы, залегающие на плоских водоразделах и склонах, сильно дренированы, подвержены водно-ветровой эрозии.
Сильная расчлененность рельефа и сплошная распаханность земель способствует развитию пыльных бурь и размыванию почвенного покрова. Почвы имеют сухой профиль. Глубина промачивания почв не превышает 40–60 см, глубже сохраняется сухой, не промачиваемый слой.
Преобладающими почвами сенокосов и пастбищных угодий являются также типичные и типичные карбонатные черноземы, которые в большинстве своем маломощные и эродированные.
Изрезанность территории района и склоновый характер местности, быстрый переход от зимы к лету и ливневый характер летних осадков при интенсивной распашке земельных угодий способствует развитию водной эрозии, а характерное сочетание резко выраженной засушливости климата с частыми и сильными ветрами способствует развитию ветровой эрозии. На территории района большое распространение имеет плоскостная водная эрозия.
Имеет место распространение ветровой эрозии преимущественно на черноземах типичных карбонатных на перегибах склонов. Более 60,5 % площади района подвержено процессам эрозии. Площадь эродированных почв на пастбищах составляет 68,3 %, на сенокосах – 37,9 % [10].
Результаты исследования и их обсуждение
Нами было изучено содержание селена и элементов-антагонистов в почве (табл.1) и растительном сырье четырех часто встречающихся на территории Бирского района лекарственных растений из разных семейств: земляника лесная – Fragaria vesca L.(Rosaceae), донник лекарственный – Melilotus officinalis L. (Fabaceae), душица обыкновенная – Origanum vulgare L. (Lamiaceae), зверобой продырявленный – Hypericum perforatum L.(Hypericaceae) (табл. 2) и рассчитаны коэффициенты биологического поглощения (табл. 3).
Таблица 1
Содержания селена и элементов-антагонистов в почве (мкг/кг)
|
Элемент Почва |
Se |
Cu |
As |
Zn |
Cd |
Pb |
|
1 |
20,17 |
108,2 |
9,89 |
0,79 |
0,12 |
9,10 |
|
2 |
20,09 |
110,4 |
9,11 |
0,61 |
0,13 |
8,99 |
|
3 |
20,001 |
107,2 |
8,57 |
0,69 |
0,11 |
10,37 |
|
4 |
19,67 |
108,7 |
7,99 |
0,89 |
0,11 |
8,67 |
|
5 |
19,02 |
108,2 |
7,61 |
0,78 |
0,13 |
8,10 |
|
6 |
19,89 |
108,2 |
10,16 |
0,62 |
0,12 |
11,82 |
|
7 |
19,92 |
109,6 |
10,01 |
0,69 |
0,12 |
10,92 |
|
8 |
19,76 |
109,06 |
9,79 |
0,71 |
0,12 |
10,62 |
|
9 |
19,66 |
110,1 |
9,37 |
0,78 |
0,11 |
9,24 |
|
10 |
20,17 |
108,01 |
8,19 |
0,79 |
0,12 |
8,61 |
|
Среднее по району |
19,83 |
108,80 |
9,07 |
0,73 |
0,12 |
9,64 |
В почве Бирского района содержание селена и элементов – антагонистов достаточно постоянно на всех изученных участках и колеблется в небольших пределах (таблица 1). Незначительное увеличение селена, меди, мышьяка и свинца отмечено в почвах северо-западных и западных участков. Содержание цинка несколько увеличено в центральной части района (на 0,10 - 0,28мкг/кг). Содержание кадмия достаточно стабильно во всех пробах, взятых в Бирском районе, и колеблется в пределах 0,02 мкг/кг.
Таблица 2
Содержания селена и элементов-антагонистов в почве и растительном сырье (мкг/кг)
|
Элемент |
Se |
Cu |
As |
Zn |
Cd |
Pb |
|
Почва Растения |
19,83 |
108,80 |
9,07 |
0,73 |
0,12 |
9,64 |
|
Земляника лесная |
2,48 |
63,25 |
3,39 |
0,84 |
0,59 |
12,17 |
|
Донник лекарственный |
3,76 |
61,99 |
3,27 |
0,79 |
0,62 |
12,47 |
|
Душица обыкновенная |
4,32 |
63,17 |
3,51 |
0,99 |
0,61 |
10,08 |
|
Зверобой продырявленный |
2,11 |
62,46 |
3,79 |
0,85 |
0,57 |
8,93 |
В растительном сырье четырех часто встречающихся на территории Бирского района лекарственных растений из разных семейств: земляника лесная (Розоцветные), донник лекарственный (Бобовые), душица обыкновенная (Губоцветные), зверобой продырявленный (Зверобойные) нами установлено содержание селена и элементов-антагонистов (таблица 2). Наибольшее содержание селена отмечено в надземных частях душицы обыкновенной и донника лекарственного (в 4,6 раза и 5,3 раза меньше, чем в почве соответственно). Содержание меди примерно одинаково у всех изученных видов (примерно в 1,7 раза ниже, чем в почве). Мышьяка в надземной части всех изученных нами видов содержится в среднем в 2,7 раза меньше, чем в почве. Однако содержание цинка и свинца незначительно выше в надземной части всех изученных видов по сравнению с содержанием в почве, а кадмия во всех изученных растениях примерно в 5 раз больше, чем в почве.
Таблица 3
Коэффициент биологического поглощения элементов-антагонистов (КБП)
|
Элемент |
Se |
Cu |
As |
Zn |
Cd |
Pb |
|
Земляника лесная |
0,13 |
0,58 |
0,37 |
1,15 |
4,92 |
1,26 |
|
Донник лекарственный |
0,19 |
0,57 |
0,36 |
1,08 |
5,16 |
1,29 |
|
Душица обыкновенная |
0,22 |
0,58 |
0,39 |
1,36 |
5,08 |
1,05 |
|
Зверобой продырявленный |
0,11 |
0,57 |
0,42 |
1,16 |
4,75 |
0,93 |
|
КБП |
0.16 |
0,6 |
0,4 |
1,1 |
5 |
1,1 |
Результаты работы показали, что содержание селена и элементов-антагонистов в почве не превышает значений ПДК [7] и существенно не изменяется в пределах района. Бирский район можно отнести к селенодефицитным, неотягощенным влиянием элементов-антагонистов.
Наибольшее накопление селена отмечается у душицы обыкновенной (КБП составляет 0,22) и донника лекарственного (КБП 0,19). Содержание селена в землянике лесной и зверобое продырявленном практически одинаково (КБП 0,12).
По накоплению мышьяка и меди анализируемые растения существенно не различаются; извлечение элемента находится в пределах 40–60 %.
Цинк, кадмий и свинец исследуемые растения накапливают, причем наиболее значительно извлекают кадмий (КБП 5). Цинк преимущественно накапливает душица обыкновенная, свинец – земляника лесная и донник лекарственный, а по отношению к кадмию исследуемые растения существенно не различаются.
Выводы
Содержание селена в растительном сырье значительно ниже, чем в почве. Коэффициент биологического поглощения составляет 0,16.
Количество цинка, кадмия и свинца в надземных частях изученных нами видов растений выше его содержания в почве. Величины КБП варьируют от 1,1 до 5. Высокое содержание элементов-антагонистов, возможно, определяет низкое накопление в растительном сырье селена.
Наименьшая величина КБП (от 0,4 до 0,6) характерна для мышьяка и меди, что, вероятно, связано со способностью корней задерживать эти металлы.
Библиографическая ссылка
Козлова Г.Г., Онина С.А., Якиева М.Н., Минина Н.Н., Усманов С.М. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕЛЕНА И ЭЛЕМЕНТОВ-АНТАГОНИСТОВ В ПОЧВЕ И В РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ БИРСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26490 (дата обращения: 19.04.2024).