Физиологическое значение марганца и других микроэлементов (часть 7)
Еще в 1935 г. нами с сотрудниками Всесоюзного института сахарной свеклы было установлено, что как при внесении железа и марганца в питательную смесь водных, песчаных, почвенных культур, так и при инъекции их в черешки листьев сахарной свеклы в вегетационных опытах взаимодействие между ними изменяет содержание других элементов и определяет уровень продуктивности растений. Особенно большое влияние оказывают соотношения между железом и марганцем на качество сахарной свеклы, озимой пшеницы, многолетних трав, плодово-ягодных, овощных и других культур.
Важное значение для соотношений фосфора, марганца и магния в дрожжевых клетках установлено Джеинигсом и другими (Jennings, 1958), доказавшими, что дрожжевые клетки поглотают марганец только после адсорбции ими некоторого количества фосфатов. Это свойство клеток сохранялось и тогда, когда в среде уже не оставалось фосфора.
Промытые дрожжевые клетки после предварительного поглощения фосфора постепенно теряли свойство поглощать марганец и магний со скоростью, зависящей от температуры и обмена веществ. Наиболее быстро дрожжевые клетки теряли свойство поглощать марганец и магний во время сбраживания ими глюкозы и фруктозы. На поглощение фосфора, марганца и магния как ингибиторы оказывали влияние ацетаты, окислительно-восстановительные краски и арсенаты.
На основании наших с К.М. Добротворской исследований поступления марганца в проростки озимой пшеницы и приведенных выше данных можно предположить, что синтез органических веществ под влиянием марганца и магния происходит при участии фосфорилирования, сопряженного с адсорбцией фосфора не только дрожжевыми клетками, но и клетками высших растений. В модельных опытах с помощью метода инфракрасной спектроскопии нами с сотрудниками (1967) показана связь марганца с фосфатными группами ДНК, а связь молибдена и цинка — с фосфатными группами, пуриновыми и пиримидиновыми основаниями ДНК.
Содержание марганца в различных растениях и его значение для роста и развития отдельных органов изучали многие исследователи. Бертранд с сотрудниками (Bertrand, Siiberstein, 1954) нашел марганец во всех 60 видах изученных им растений. Количество микроэлемента на 1 кг сухого вещества составляло от 15 мг до 1 г. При этом только у 6,9% видов было обнаружено менее 20 мг марганца на 1 кг сухого вещества; такое же количество видов содержало его более 200 мг на 1 кг сухого вещества. Больше всего растений (51,9%) встречалось с содержанием марганца от 20 до 60 мг, и только у 15,6% видов его было 70—100 мг на 1 кг сухого вещества.
В наших исследованиях с Л.Д. Ленденской (Власюк, Лейденская, 1950) содержание марганца в полярно размещенных частях различных органов озимой пшеницы и кукурузы наиболее выраженным оказалось в шестом, т. е. более молодом, междоузлии стебля озимой пшеницы и количество его возрастало снизу вверх.
Баковей и Виттвер (Bukowae, Wittwer, 1957) изучали поглощение и передвижение различных радиоактивных изотопов, нанесенных на листья проростков бобовых растений. Наиболее подвижными оказались Rb80, Na22 и K42, Ca45, Sr89 поглощались листьями, но не передвигались из них, тогда как Cl36, S35, Zn66, Cu64, Fe55-59, Mo99, особенно Mn52-54, занимали, как и P32, промежуточное положение. Следовательно, марганец представляет собой микроэлемент, который может фиксироваться и отчасти передвигаться из листьев в другие органы растений.
В.М. Каталымовым (1956) приведены данные, свидетельствующие о наибольшем содержании марганца в листьях свеклы и наименьшем — в семенах подсолнечника. Общее его количество колеблется для урожая различных культур от 112 до 695 г на 1 га, причем наиболее высокие величины отмечены для сахарной свеклы, а наименьшие — для вики, фасоли и ячменя. В наших исследованиях на черноземах содержание марганца оказалось наиболее высоким у сахарной свеклы, капусты, люпина, гречихи, тогда как в опытах В.М. Каталымова на подзолистых почвах его больше всего содержалось в свекле, люпине и картофеле, меньше всего — в капусте.
В 1958 г. Т.А. Парибок подтвердила наши данные о том, что наиболее высокое содержание марганца на единицу сухого вещества отмечалось в листьях. В колосьях во время их формирования марганца было в несколько раз меньше, чем в листьях и стеблях, а к моменту созревания количество его резко увеличивалось. Зерновки отличались более высоким содержанием марганца, чем стебли. В период от колошения до созревания абсолютное содержание марганца у пшеницы незначительно повышалось в листьях, а в колосьях возрастало в 16—18 раз. Ко времени созревания в зерновках обнаруживалось около 37% марганца. Наличие марганца во всех живых организмах и его важное физиологическое значение для нормального роста и развития, а также для повышения продуктивности растений подтверждаются участием его в процессах почвообразования.
При изучении подвижных форм марганца в различных почвенных разновидностях УССР нами совместно с Л.Д. Лейденской (1950) отмечено, что в одни и те же периоды почвообразования в зависимости от стадии развития почв, но в разных районах их распространения, а также в зависимости от материнских пород, увлажнения, растительности, удобрений, реакции среды и уровня окультуренности в них обнаруживается неодинаковое количество подвижных и обменных форм марганца. Составленная нами с этой целью подробная почвенная карта содержания марганца в почвах УССР дает возможность научным учреждениям правильно изучать, а плановым и земельным органам обоснованно регулировать завоз и использование марганцевых удобрений в колхозах и совхозах.
Следует отметить, что южные черноземы Николаевской, Кировоградской, Донецкой областей содержат достаточно высокие (0,055—0,097%) запасы подвижной фермы марганца. Черноземы Лесостепи накапливают весьма незначительное количество ее (0,025—0,029%), что свидетельствует о необходимости внесения марганцевых удобрений прежде всего в лесостепных, а также в западных районах Украинской ССР. Буроземы Карпат содержат достаточное количество подвижной формы марганца, однако на легких супесчаных материнских породах они, а также дерново-подзолистые почвы и выщелоченные черноземы имеют меньший запас подвижной формы марганца, что следует принимать во внимание при использовании марганцевых удобрений. В условиях Приднепровских террас корковые солонцы также недостаточно обеспечены подвижной формой марганца, тогда как разной степени солонцеватости южные черноземы, особенно в верхних горизонтах почвенного профиля, содержат значительные запасы подвижной формы марганца.
