Микроэлементы почв

Микроэлементами условно называют те химические элементы, которые содержатся в почве и в биологических объектах в незначительных количествах. К ним относят бор, марганец, молибден, медь, цинк, кобальт, иод, фтор и др.

Значение микроэлементов. Они выполняют важную физиологическую и биохимическую роль в жизни растений, животных и человека; входят в состав витаминов, ферментов, гормонов. Ненормальное (избыточное или недостаточное) содержание микроэлементов в кормах и продуктах питания приводит к нарушению обмена веществ и развитию тяжелых заболеваний у животных и человека. Так, при недостатке иода развивается эндемия зоба у животных и человека; при недостатке фтора развивается кариес (повреждение зубной эмали), а при избытке – эндемический флюороз (пятнистость эмали); избыток молибдена способствует развитию подагры; при недостатке меди в кормах у ягнят наблюдается заболевание энзоотической атаксией; у овец и других животных, выпасаемых на пастбищах, в почвах которых много бора, распространены энтериты, нервные расстройства и пневмонии.

Недостаток микроэлементов в почве резко снижает урожай растений и его качество. При недостатке меди в почвах наблюдается полегание растений, их невызревание и резкое снижение урожайности. При недостатке бора затрудняется прорастание пыльцевых трубок, опадает завязь, снижается урожай семян, растения поражаются болезнями (гниль сердечка сахарной свеклы, бактериоз льна). При недостатке цинка развивается «розеточная болезнь» лиственных деревьев.

Многочисленными исследованиями обнаружена тесная связь между содержанием микроэлементов в почве, с одной стороны, и урожайностью растений, продуктивностью животных и здоровьем человека – с другой. Изучение этих взаимосвязей позволило выявить в пределах нашей страны ряд биогеохимических провинций, учение о которых разработано А. П. Виноградовым.

Биогеохимическая провинция – это территория, иногда значительных размеров, отличающаяся от соседних территорий концентрацией в среде (почвах, водах, воздухе) одного или нескольких микро- или макроэлементов.

В пределах этих провинций вследствие избытка или недостатка микроэлементов могут появляться массовые нарушения обмена веществ у растений, животных и человека, с чем и связаны специфические заболевания – биогеохимические эндемии. Так, Закарпатская область представляет собой биогеохимическую провинцию с эндемией щитовидной железы: в почвах, водах и пищевых продуктах этой области содержится в 2–5 раз меньше иода. Выделяют в особую биогеохимическую провинцию Полесскую низменность, которая характеризуется низким содержанием иода в почвах и природных водах. Иод здесь сильнее вымывается из почв, легких по механическому составу, или прочно закрепляется торфом болотных почв, становясь недоступным растениям.

Содержание микроэлементов в почвах. В ходе выветривания и почвообразования одни микроэлементы накапливаются в почвах, другие, наоборот, вымываются, теряются. Основной источник микроэлементов в почвах – почвообразующие породы. Почвы, развитые на продуктах выветривания кислых пород (гранитах, липаритах), бедны никелем, кобальтом, медью, а почвы, образовавшиеся на продуктах выветривания основных пород (базальтах, габбро), обогащены этими микроэлементами.

В главных почвообразующих породах таежно-лесной, лесостепной и степной зон, т. е. в валунных (моренных), покровных и лессовидных суглинках, количество цинка, кобальта, меди и молибдена примерно одинаково и лишь флювиогляциальные пески и супеси содержат их значительно меньше. Из коренных пород глинистые сланцы богаче других пород цинком, кобальтом и медью.

Почвы, в которых микроэлементов в 10, 100 и 1000 раз больше по сравнению со средним их содержанием, встречаются вблизи месторождений полезных ископаемых (молибденовых, медных, никелевых и др.). Некоторые микроэлементы (J, В, F, Sе, Аs) поступают в почву с газами атмосферы, дымами вулканов и с метеоритными осадками. Микроэлементы могут поступать в почву и при внесении пестицидов в целях борьбы с болезнями и вредителями растений.

Микроэлементы в почвах содержатся: в кристаллической решетке первичных и вторичных минералов (изоморфная подмесь), в форме нерастворимых соединений (солей, оксидов), в ионообменном состоянии, в составе органического вещества, в почвенном растворе.

На подвижность микроэлементов в почвах, их аккумуляцию или вынос и доступность растениям оказывают влияние реакция среды, окислительно-восстановительные условия, концентрация СО₂ и органическое вещество почвы. Микроэлементы с переменной валентностью в зависимости от окислительно-восстановительных условий почвы могут переходить из высшей валентности в низшую и наоборот. Подвижность микроэлементов значительно зависит от концентрации СО₂ в почвенном растворе из–за образования карбонатов и бикарбонатов. На подвижность микроэлементов в почвах также влияют гумус и низкомолекулярные органические кислоты – муравьиная, лимонная, щавелевая и др. Одни микроэлементы образуют с органическим веществом растворимые соединения, другие (Сu, J) закрепляются и становятся недоступными для растений.