Панин Михаил Семенович

доктор биологических наук, профессор, член восьми международных и республиканских академий, проректор по научной работе и международным связям Семипалатинского педагогического института, заведующий кафедрой экологии
 

Микроэлементы в зерновых и сельскохозяйственных культурах


М.С. Паниным изучена аккумуляция ХЭ зерном основных сельскохозяйственных культур, произрастающих в Восточно-Казахстанской области. Исследования показали большое разнообразие элементного химического состава зерна различных сельскохозяйственных культур, выращенных в разных условиях.

Так, содержание марганца в зерне злаков изменяется в среднем в 20,4 раза, меди – в 9,6 раза, цинка – в 18,8 раза, молибдена – в 12,6 раза, кобальта – в 15,1 раза; бора – в 7,8 раза, железа – в 12,2 раза, алюминия – в 40,6 раза, свинца – в 42,2 раза, титана – в 94,4 раза, олова – в 101,5 раза и кадмия – в 183 раза.

Полученные результаты не соответствуют сложившемуся мнению только об относительном постоянстве элементного состава репродуктивных органов растений.

Средняя фоновая концентрация (мг/кг воздушно-сухого вещества) цинка в зерне основных сельскохозяйственных растений составляет 93,51,30 , марганца – 59,933,45 , молибдена – 1,040,10, железа – 68,428,78 , меди – 3,790,57, кобальта – 0,160,03, свинца – 0,290,07, кадмия – 0,160,02, бора – 4,990,60, алюминия – 83,1211,08, хрома – 2,840,27, никеля – 2,980,30, ванадия – 0,170,03, титана – 8,061,73, олова – 0,250,06.

Химические элементы по величине средней концентрации в зерне сельскохозяйственных культур располагаются в следующем убывающем порядке:
  • в зерне Avena: Fe>Mn>Al>Zn>Ti>Ni>B>Cu>Cr>Mo>Pb>Sn>Cd>V>Co;
  • в зерне Fagopyrum: Mn>Fe>Zn>Cu>Mo>Pb>Co>Cd;
  • в зерне Hordeum: Al>Fe>Mn>Zn>Ti>Cr>B>Cu>Ni>Mo>Pb>Sn>Co>Cd;
  • в зерне Panicum: Al>Fe>Mn>Zn>Ti>B>Ni>Cr>Cu>Mo>Sn>Pb>V>Co>Cd;
  • в зерне Pisum: Fe>Mn>Zn>Cu>Mo>Pb>Co>Cd;
  • в зерне яровой формы Triticum: Mn>Fe>Al>Zn>Cu>B>Ti>Mo>Cr>Ni>Sn>Cd>Co=Pb >V;
  • в зерне озимой формы Triticum: Mn>Fe>Zn>Cu>Mo>Cd>Co=Pb;
  • в зерне Zea: Fe>Zn>Mn>Cu>Mo>Pb>Co>Cd.

В работах М.С.Панина выявлена сортовая неоднородность элементного состава зерна сельскохозяйственных культур, выращенных в одинаковых условиях. В зависимости от сортовых особенностей содержание марганца в зерне изменяется в 4,2 раза, олова – в 7,2 раза, меди – в 3,7 раза, цинка – в 5,6 раза, молибдена – в 17 раз, кобальта – в 13,7 раза, бора – в 11,8 раза, железа – в 5,2 раза, алюминия – в 28,4 раза, свинца – в 6,3 раза, кадмия – в 10 раз, никеля – в 4,6 раза, титана – в 24,8 раза, ванадия – в 32 раза и хрома – в 23,3 раза.

Установлены сорта сельскохозяйственных культур, характеризующиеся пониженным, средним и повышенным накоплением химических элементов, а также являющиеся концентраторами тех или иных элементов независимо от природно-почвенных и агротехнических условий их возделывания.

Градации растений по ОСВР (относительное содержание элементов в растениях) свидетельствуют о том, что по цинку 87,7 %, по марганцу 93,3 %, по молибдену 58,4 %, по железу 66,3 %, по кадмию 78,4 %, по меди 94,4 %, по кобальту 61,8 % и по свинцу 69,7 % исследованных сортов сельскохозяйственных культур имеют среднее и пониженное накопление указанных химических элементов.

Семена зернобобовых культур, по сравнению со злаковыми, накапливают больше металлов, а именно, марганца в 1,2 раза, цинка – в 2,9 раза, молибдена – в 3,2 раза, кобальта – в 1,9 раза, меди и свинца – в 1,6 раза и кадмия – в 2,8 раза.

М.С.Паниным определены размеры выноса ТМ и МЭ различными сельскохозяйственными культурами в зависимости от их биологических и сортовых особенностей, почвенно-климатических условий выращивания, от агротехники возделывания и их урожая. Размеры выноса ХЭ зерном различных сельскохозяйственных культур (г/га) следующие: для марганца от 27,0 до 2875,0; цинка — от 8,3 до 1710,0; молибдена - от 0,3 до67,9; железа - от 13,2 до 3696,0; меди - от 0,8 до 287,0; кобальта - от 0,04 до 24,70; свинца - от 0,05 до 17,70; кадмия - от 0,01 до 18,10.

По величине среднего выноса ХЭ сельскохозяйственные культуры распо­лагаются в следующем убывающем порядке:
  • по цинку: кукуруза на силос>кукуруза на зерно > горох > просо > пшеница яровая > ячмень > пшеница озимая > овес > гречиха;
  • по марганцу: кукуруза на силос > пшеница озимая > ячмень > овес > просо > кукуруза на зерно > пшеница яровая > гречиха > горох;
  • по молибдену: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > просо > пшеница озимая > пшеница яровая > ячмень > овес > гречиха;
  • по железу: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > просо > овес > пшеница яровая > пшеница озимая > ячмень > гречиха;
  • по меди: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > пшеница озимая > овес > пшеница яровая > ячмень > просо > гречиха;
  • по кобальту: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > пшеница озимая> ячмень > просо > овес = пшеница яровая > гречиха;
  • по свинцу: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > просо > овес > ячмень > пшеница озимая > пшеница яровая > гречиха;
  • по кадмию: кукуруза на силос > кукуруза на зерно > горох > овес > пшени­ца озимая > пшеница яровая > просо > ячмень > гречиха.

Рассчитан КБП у исследованных сортов сельскохозяйственных культур, который для цинка изменяется от 1,9 до 69,2; для марганца - от 0,3 до 5,9; для молибдена – от 3,2 до 115,8; для железа – от 0,003 до 0,10; для меди – от 0,3 до 10,1; для кобальта – от 0,07 до 0,9; для свинца – от 0,11 до 0,60 и для кадмия – от 2,3 до 164,9. По средней величине коэффициента биологического поглощения иссле­дуемые сельскохозяйственные культуры располагаются в следующем убывающем порядке:
  • по цинку: горох > пшеница озимая > пшеница яровая твердая > кукуруза = пшеница яровая мягкая > гречиха > соя > просо > овес > ячмень;
  • по марганцу: пшеница озимая > гречиха > пшеница яровая твердая > пше­ница яровая мягкая > просо > ячмень = горох > овес > соя > кукуруза;
  • по молибдену: пшеница озимая > горох > пшеница яровая мягкая > кукуру­за > пшеница яровая твердая > гречиха > просо > ячмень > соя > овес;
  • пo железу: овес > гречиха > пшеница яровая твердая > пшеница озимая = горох > ячмень = соя = пшеница яровая мягкая > кукуруза = просо;
  • по меди: пшеница озимая > кукуруза > горох > ячмень > пшеница яровая мягкая > пшеница яровая твердая > гречиха > соя > овес > просо;
  • по кобальту: кукуруза > горох > ячмень = гречиха = соя = пшеница яровая твердая > пшеница озимая = пшеница яровая мягкая > просо = овес;
  • по свинцу: гречиха > горох = кукуруза > просо > ячмень = соя > пшеница яровая твердая = овес > пшеница озимая = пшеница яровая мягкая;
  • по кадмию: кукуруза > соя > горох > пшеница озимая > пшеница яровая твердая > гречиха > овес > пшеница яровая мягкая > просо > ячмень.

Цинк относится к элементам интенсивного поглощения зерном различных сортов сельскохозяйственных культур; марганец, медь, кобальт, свинец – к элементам среднего поглощения; молибден и кадмий – к элементам весьма интенсивного и интенсивного поглощения.

Выявлена сложная, по-разному проявляющаяся корреляционная зависимость между химическими элементами в зерне сельскохозяйственных культур. Установлена высокая положительная корреляция марганца с железом, бором, алюминием; ванадия - с титаном, бором, алюминием; железа - с хромом, титаном, бором, алюминием; хрома - с никелем, титаном, алюминием. Марганец, железо, никель, алюминий, молибден, свинец можно четко вы­делить в группу взаимно коррелирующих химических элементов. По убыванию способности к взаимной положительной корреляции иссле­дуемые химические элементы образуют следующий ряд:
Al>Fe>V>B>Cr=Mn=Ti>Ni>Zn>Sn>Mo>Co>Cu>Pb.

Возврат к списку