Введение к работе
Актуалыюсть.Изученне мерзлотных экосистем с позиций биогеохимии микроэлс-:нтов приобретает особую актуальность в связи с воздействием человека на окружающую еду. За короткое время на некогда естественных землях созданы крупные сельскохозяйст-нные и промышленные центры. Все это вызывает перераспределение н трансформацию імическіїх элементов в биосфере, концептриролвание их в одних се частях и вынос из дру-[X. Принцип единства геохимической среды и жизни, провозглашенный В.И.Вернадским ужнт металогической основой исследования микроэлементов. Изучение этого вопроса жазывает, что организмы приспособлены к широкому диапазону концентраций микро-ементов во внешней среде (А.П. Виноградов, 1950; В.В. Ковальский, 1974; E.G. Underwood, 77). Установлено также существование их верхние и нижние пороговые концентрации, за іеделами которых организм не может регулировать процес обмена веществ. Регионы, ко-рые по своим характеристикам находятся между верхними и нижними пороговыми кон-:нтрациями химических элементов, могут быть отнесены к комфортиым, а за их предела-і - к экстремальным в этом отношении. В условиях как избыточности так и недостаточ-ICTH элементов происходит нарушение обменных процессов, возникают эндемические за-лсвания (А.П. Авцын и др., 1991; В.Т. Самохнн, 1981; N.J. Bowen, 1966). В некоторых ме-ностях Якутии издавна наблюдались такие болезни, имеющие локально-очаговый харак-
Р-
В настоящее время имеются данные, показывающие тенденции усиления загрязнения гружающей среды токсичными соединениями различного происхождения, включая тяже-.іе металлы. Установление уровня фонового содержания микроэлементов в различных імпонентах биосферы необходимо для рационального использования природных экоси-ем и экологического их мониторинга. По химическому составу экосистемы весьма неод-іродньї.
С другой стороны широкое применение минеральных удобрений, вызывает усиление пребностей растений в микроэлементах. В некоторых типах мерзлотных почв недостаток лкроэлементов препятствует получению максимально возможного эффекта от прнменс-ія минеральных и органических удобрений. Недостаточное или избыточное поступление икроэлементов в нх биогенный цикл определяет качество пищевых продуктов и влияет на оровье населения, питающегося этими продуктами.
Цель работы. Основной целью работы является изучение миграции и трансформа-III микроэлементов (йод, железо, марганец, цинк, никель, барий и стронций) в системе: ерзлотная почва - природные воды — растения - животные - человек, а также разработка
путей оптимизации их содержания в питании растений и животных Якутии для повышели продуктивности и качества продукции сельскохозяйственного производства В соответстви с целью исследований были поставлены следующие задачи:
-
Выяснение закономерностей распределения микроэлементов (йод, железо, марп неп, цинк, никель, барий и стронций) в мерзлотных почвах и растениях Якутии, в местпы растительных и животных пищевых продуктах и природных водах.
-
Определение обеспеченности почв подвижной формой биогенных микроэлементе (ііед, марганец, цинк, никель).
-
Изучение влияния мпкроудобрепий на величину и качество урожая сельскохозяі елейных культур (ячмень, пшеница, картофель и др.), разработка приемов снижения фі тотоксичности тяжелых металлов в мерзлотных почвах.
-
Разработка методов подкормки микроэлементами крупного рогатого скота в зої зо? пой эндемии.
-
Разработка способов коррекции микроэлементного питания растений и животны сапропелем и природными цеолитами.
Научная новизна. Впервые установлены особенности распределения и миграци йода, железа, марганца, цинка, никеля, бария и стронция в различных типах мерзлотнь nO'iri и луговых фитоценозов Колымской, Верхоянской, Центрально-Якутской, Приалдаї ской и Северо-Прнбайкальской провинций. Изучены уровни накопления микроэлементе растениями естественных фитоценозов в зависимости от почвенных и экологических уел
ВИЙ.
Выявлены основные закономерности обеспеченности мерзлотных почв подвижным формами йода, марганца, цинка и никеля в Центрально-Якутской провинции. Для опред ленпя относительной доступности данных микроэлементов в почвах и для оценки химич ских методов экстракции подвижных их форм использован метод проростков.овса, ячмеї и пшеницы.
Изучено влияние известкования мерзлотных почв и внесения органических удобр ний (навоз, торф) на доступность микроэлементов для сельскохозяйственных культур. Пр ведена коррекция мнкроэлсментного питания растений и животных сапропелем и приро нь мн цеолитами. На основе разработки проблем рационального использования лекаре венных растений предложен метод повышения в них синтеза биологически активных в ществ с помощью микроэлементов. Разработаны теоретические основы дифференцирова ного применения микроудобрений. Для этого рекомендованы индексы обеспеченности ПО1 подвижными формами йода, марганца, цинка и никеля.
Практическое значение. Результаты исследований, изложенные в диссертации, но-ут быть использованы при решении проблем экологической безопасности и устойчивости еверных экосистем. Внедрены в практику сельского хозяйства республики рекомендации: Шире применять подкормку йодом" Якутск, 1970, "Подкормка оленей" Якутск, 1966; Тебеневочные пастбища и кормовые растения табунного коневодства" Якутск, 1971; Сапропель - витамшшо-минеральная подкормка скоту" Якутск, 1979; "Рациональные пособы подготовки грубых її дополнительных кормов к скармливанию скота в условиях Ікутии" Новосибирск, 1982 и др. внедрены в практику сельского хозяйства республики.
На основе полученных результатов исследований разработаны технологии выращи-ання гидропонной зелени, приготовления заменителя молока и брикетирования кормосме-ен. Для повышения естественной резистентности крупного рогатого скота и предупре»де-пя заболеваний телят диспепсией предложены природные цеолиты и сапропель, а серно-гнслый бериллий - дли профилактики и лечения вирусных респираторных заболеваний елит.
Результаты исследований использованы автором при чтении курса "Биологическая нмня" на медико-лечебном и сельскохозяйственном факультетах, а также спецкурсов Микроэлементы" и "Экологическая биохимия" на биолого-географнчсском факультете Гкутского госуниверситета.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на ледугащих съездах, симпозиумах, конференциях: III и V Всесоюзных биохимических п.ез-іах (Рига, 1974; Киев, 1986), 111, IV и V Всесоюзных териологических съездах (Москва, Н'82, 986 и 1990), 1 Международном териологическом конгрессе (Москва, 1974), Международном сминаре - симпозиуме "Экологические традиции аборигенов Севера в интересах выжива-msi человечества" (Якутск, 1993), VIII, IX, X и XI Всесоюзных симпозиумах 'Биологические проблемы Севера" (Петрозаводск, 1976; Сыктыквар, 1981; Магадан, І'ї&З и Ікутск, 1986), Всесоюзной конференции по мерзлотным почвам (Якутск, 1969), VI Всесоюз-сом совещании по микроэлементам (Ленинград, 1970), IV Сибирской конференции по мик-юэлементям (Барнаул, 1972), выездной сессии Сибирского филиала АМН СССР Норильск, [973), Всесоюзных научно-технических конференциях но природным цеолитам (Тбилиси, [981, Сухуми, 1982 и Горн, 1986).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 работ, в том числе две монографии, общин обьем более 20 п.л., а также практические рекомендации и предложения.
Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, дертії глав текста, заключения, предложений для производства, списка литературы, заклю-
чающего 409 источников, в том числе 51 иностранных. Она изложена на 357 страница включая 130 таблиц, 34 рисунка.