Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших задач агрохимии микроэлементов является регулирование их круговорота в биогеохимических провинциях путем целенаправленной корректировки элементного состава сельскохозяйственной продукции до оптимального уровня. Эта проблема имеет не только очевидное практическое значение, обусловленное широким распространением различных микроэлементозов, но и важную научную значимость, связанную с исследованием физиологической роли микроэлементов, особенно малоизученных.
Селен – один из ключевых микроэлементов, необходимых для нормального функционирования организма человека и животных. Он привлекает особое внимание исследователей из-за наличия обширных территорий с недостатком элемента в объектах окружающей среды. При его дефиците установлено возникновение как специфических микроэлементозов, так и заболеваний неспецифической этиологии. В первую очередь, к заболеваниям человека, вызванным недостатком этого элемента, относят болезнь Кешана (патология сердца), а сельскохозяйственных животных – беломышечную дистрофию. Кроме того, при дефиците селена установлено снижение иммунитета и умственного развития детей и целый ряд других заболеваний (Ермаков, Ковальский, 1974; Авцын и др., 1991; Барабой, 2004). В связи с этим биологическая роль селена в организме человека и животных изучена довольно обстоятельно.
Забайкалье, наряду с некоторыми провинциями Китая, относится к одной из наиболее селенодефицитной биогеохимической провинции земного шара. Содержание селена в почвах Восточного Забайкалья колеблется от 12 до 197 мкг/кг, при кларке, принимаемом за экологическую норму, 400 мкг/кг. Суточный рацион питания человека содержит в среднем 22–50 мкг селена при норме 70 мкг. Концентрация селена в крови у 85% населения характеризуется недостаточностью, из них у 14% в острой форме. Поэтому здесь установлено наличие болезни кардиомиопатии – наиболее тяжелого проявления дефицита селена (Вощенко и др., 1996; Аникина, Никитина, 2002). Широкое распространение заболеваний, связанных с селеновой недостаточностью, отмечается у сельскохозяйственных животных и птицы, наносящих значительный экономический ущерб животноводству региона (Минина и др., 1991). Для лечения и профилактики селендефицитных заболеваний человека и животных широко используют неорганические соли селена, чаще всего селенит натрия (Вощенко, Дремина, 2002). Однако они обладают различными побочными действиями, а малые различия между физиологическими и токсическими дозами могут приводить к отрицательным последствиям. Поэтому наиболее перспективным направлением является обогащение продукции растениеводства селеном.
В отличие от человека и животных, биологическая роль селена в растениях изучена весьма слабо. В то же время подобные исследования важны, прежде всего, с точки зрения уровня обеспеченности их этим элементом и возможности обогащения им с целью лечения и профилактики заболеваний человека и животных, обусловленных селенодефицитом. Это определяется тем, что в растениях элементы присутствуют в органически связанной, т.е. в наиболее усвояемой форме. Органически связанный селен усваивается организмом человека и животных в 5–10 раз лучше, чем минеральный (Ловкова и др., 2008). Зерновые культуры, в особенности пшеница, являются одними из основных источников поступления селена в организм человека (Голубкина и др., 1990; Djuic и др., 2001). Однако о возможности регулирования содержания селена в растениях и его биологической роли мало данных, и они отсутствуют в условиях Восточного Забайкалья. В то же время выяснение этих вопросов имеет важное не только научное, но и практическое значение для сельского хозяйства и здравоохранения, что и определяет актуальность настоящей работы.
Цель исследований – изучение влияния селенита натрия на некоторые физиологические процессы, урожай яровой пшеницы и накопление в нем селена в условиях существенного дефицита его в Восточном Забайкалье.
Задачи исследований.
1. Выявить действие селена на ростовые процессы яровой пшеницы.
2. Изучить влияние селена на некоторые фотосинтетические параметры пшеницы.
3. Определить влияние селена на урожайность пшеницы и ее структуру.
4. Установить действие селена на качественный состав и накопление селена в органах растений яровой пшеницы.
5. Оценить экономическую эффективность применения селена в агроценозах пшеницы.
Научная новизна работы. Впервые в условиях значительного природного дефицита селена в почвах выявлено:
– положительное влияние предпосевной обработки семян селенитом на рост, формирование ассимиляционной поверхности, продуктивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал яровой пшеницы и обосновано заключение о его физиологической активности в растениях пшеницы;
– существенное воздействие предпосевной обработки семян на продуктивность пшеницы и возможность обогащения зерна селеном путем некорневой обработки растений. Экспериментально обоснована эффективность совместного действия предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений пшеницы селенитом.
– Получены новые данные о накоплении и распределении элемента в генеративных и вегетативных надземных и подземных органах пшеницы, а также особенности его поступления при разных способах применения селенита.
– Впервые определены вынос и коэффициенты усвоения селена урожаем надземной массы пшеницы из селенита в полевых опытах.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В растениях пшеницы селен проявляет себя как физиологически активный микроэлемент при предпосевной обработке семян оптимальными дозами селенита.
2. Некорневая обработка сформированных растений пшеницы селенитом – способ преодоления корневых барьеров с целью обогащения продукции селеном.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные по влиянию селена на ростовые процессы, показатели фотосинтетической деятельности и продуктивность углубляют представления о биологической роли этого элемента в растениях. Результаты о повышении урожая пшеницы и его качества под влиянием предпосевной обработки семян и увеличении содержания селена в зерне и вегетативной массе при некорневом опрыскивании растений имеют практическую значимость и могут использоваться в растениеводстве с целью оптимизации селенового статуса человека и животных. Отдельные материалы работы использованы в методической разработке по применению селенового микроудобрения под зерновые, овощные и плодово-ягодные культуры.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на методической комиссии и Ученом совете Забайкальского НИИСХ СО РАСХН (2003–2005 гг.), в Министерстве сельского хозяйства Забайкальского края (Чита, 2005); на международных и региональных научных и научно–практических конференциях: «Проблемы образования, науки и воспитания студентов в аграрных учебных заведениях (Чита, 2004, 2005); «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Семипалатинск, 2005); «Проблемы и перспективы ветеринарии в ХХI веке» (Улан-Удэ, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах компьютерного набора, состоит из введения, 7 глав, выводов и списка литературы. Работа содержит 31 таблицу, 13 рисунков. Список литературы включает 199 наименований, в том числе 38 зарубежных авторов.
Личный вклад соискателя. Автор диссертации лично осуществляла организацию и проведение полевых и лабораторных опытов, измерение роста и ассимилирующей поверхности, определение фотосинтетических показателей, химико-аналитические работы, математическую обработку данных, анализ полученных результатов. Формулирование цели, задач, выводов и обсуждение результатов проводилось совместно с научным руководителем.
