Значение лития в жизнедеятельности растений (часть 1)
В 1817 г. шведский химик Арфведсон открыл литий в минерале петалите — Li (AlSi4O10). Свое название он получил от греческого слова «lithos» — камень, минерал. Литий — одновалентный элемент первой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. В свободном состоянии это довольно мягкий серебристо-белый металл, не окисляющийся в сухом кислороде и воздухе. В природе литий встречается в виде таких соединений: сподумен (алюмосиликат лития) — LiAl [Si2O6], лепидолит (литиевая слюда) — KLi2Al [Si4O10] (F, ОН)2, петалит (алюмосиликат лития) — Li [AlSi4O10], амблигонит (фосфат лития и алюминия) — LiAl [PO4] (F, ОН), цинвальдит (литиевая слюда) — KLiAl (Fe, Mg) [Li3AlO10] (F, ОН)2, дилитийфосфат (соль, получаемая из озерной рапы) — Li3NaPO4.
В.И. Вернадский относит литий к группе рассеянных элементов, образующих минералы лишь в глубоких слоях земной коры; в биосфере они распадаются, не давая новых вадозных минералов. Весовой кларк лития равен 5*10в-3%. Среднее содержание его в кислых породах значительно выше, чем в основных.
Все литиевые минералы (за исключением слюд) легко изменяются в гидротермальных и гиперегенных условиях. Процессы изменения приводят к выносу лития из минералов. Благодаря этому на поверхности литиевых месторождений развивается зона выщелачивания, в пределах которой содержание Li2О ниже, чем на глубине. При гипергенных процессах литий выносится водами и рассеивается. Вследствие адсорбции в небольших концентрациях он встречается в глинах, почвах и марганцевых окислах типа псиломелана; В.И. Вернадский обнаружил его в почвах бывших Самарской и Тульской губерний.
Установлено, что литий постоянно входит в состав живых организмов. Первое указание на распространение его в растениях имеется у Бунзена и Киргофа (1873). У морских организмов способность накапливать литий выражена сильнее, чем у пресноводных и наземных. Концентраторами лития среди морских растений являются красные и бурые водоросли. Начало исследованиям по выяснению влияния лития на растения положил Велькер (Voelcker, 1900, 1901, 1904). Затем появляются работы Равена и Заморани (Ravenna, Zamorani, 1909), Петри (Petri, 1910), Равена и Мангини (Ravenna, Mangini, 1913), Робинсона, Стейнконига и Миллера (Ribonson, Steinkoenig a. Miller, 1917) и др.
Большинство исследователей пришло к выводу о нецелесообразности применения лития в сельском хозяйстве в качестве удобрения в силу его ядовитого действия на растения. В связи с этим интерес, к литию ослабевал и с 1920 по 1911 г. ему было посвящено незначительное количество работ. В течение 130 лет — с момента открытия лития (1817 г.) и до 40-х годов XX ст. масштабы применения его были ограниченными, а добыча весьма незначительной. Это положение коренным образом изменилось в годы второй мировой войны в связи с тем, что литий начали использовать в термоядерных процессах. Расширилось также его применение в стекольно-керамической промышленности, в радиоэлектронике, электротехнике, гальванотехнике, электрохимии и ряде других отраслей промышленности. В этот период появляются новые исследования о влиянии лития на растения (Kent, 1941; Коровина, Дампель, 1915; Образцова, 1947; Bertrand, 1949; Виноградов, 1952, 1957; В.И. Ездаков, Л.А. Ездакова, 1958, 1960—1964; Гринченко, Головина, 1962, 1963, и др.).
Необходимо отметить, что роль лития в жизни растений и до настоящего времени остается пока еще невыясненной. Однако задача изучения применения литиевых отходов обогатительных фабрик и химической промышленности в сельском хозяйстве в связи с широким внедрением лития в промышленность становится все более актуальной. По-видимому, литию в сельском хозяйстве принадлежит большое будущее.
В почве литий впервые был найден Бунзеном, а затем, как отмечает А.П. Виноградов (1957), — Ритхаузеном, Порлецца и Донати, Хмепелом и Клемперером и др. Исследования по содержанию его в почвах Европейской части СССР проведены А.П. Виноградовым и Т.Ф. Боровик-Романовой (1949). Согласно их данным, количество лития в почвах (тундровые, подзолистые, лесные, черноземы, каштановые, красноземы) колеблется в пределах 1,0*10в-3—6,0*10в-3%, при среднем содержании 2,5*10в-3%. Д.Н. Иванов (1954) установил, что в различных типах почв СССР находится от 1,0*10в-3 до 5,0*10в-3% лития, при среднем содержании 2,5*10в-3%.
По данным А.П. Виноградова (1957), распределение лития в подзолистых почвах идет параллельно распределению калия по почвенным горизонтам этих почв; серые лесные почвы по содержанию и распределению лития напоминают подзолистые: более глубокие горизонты несколько богаче этим элементом чем лежащие выше горизонты. Во всех почвенных горизонтах черноземов содержание лития более или менее прямо пропорционально количеству калия, но лишь в общих чертах напоминает его распределение. В большинстве почв гумусовые (по сравнению с более глубокими) горизонты содержат повышенное количество лития. Однако верхние горизонты дерново-подзолистых почв тундры обеднены литием, а максимум его приходится на более глубокие горизонты.
