Общее содержание микроэлементов в зрелых семенах
Уровень содержания микроэлементов в зрелых семенах и вариабельность микроэлементного состава растений в основном определяются генотипическими особенностями культур, возрастам растений и экологическими факторами. Принято считать, что у высших растений элементный состав репродуктивных органов отличается большим постоянством, чем таковой вегетативных. Относительный консерватизм генеративных органов обусловлен более строгим генетическим контролем. В условиях острого дефицита минеральных элементов формирование генеративных органов заторможено или вовсе не происходит. Избыточному накоплению элементов а семенах и плодах препятствуют барьерные функции вегетативных органов, например концентрирование металлов в апопласте корней.
Вместе с тем содержание микроэлементов в семенах растений варьирует в довольно широком диапазоне (табл. 4.1; 4.2), что обусловлено генетическими и экологическими факторами. У злаков высокая концентрация железа обнаружена в зерновках ячменя и риса, а марганца в зерновках овса (табл. 4.1). Среди бобовых концентрации бора, железа, меди и цинка в семенах сои обычно выше, чем в семенах гороха и фасоли (табл. 4.2). Самые высокие концентрации кобальта установлены в семенах фасоли. Среднее содержание молибдена в семенах бобовых уменьшается в ряду: горох > соя > фасоль. В целом содержание микроэлементов в семенах бобовых выше, чем в зерновках злаков. Наиболее сильные различия между этими группами растений установлены по содержанию в семенах молибдена и бора. He случайно бобовые культуры относят к растениям — концентраторам микроэлементов. Выявленные закономерности следует рассматривать как ориентировочные, поскольку они базируются на результатах усреднения многочисленных данных, полученных с использованием различных методических подходов. Концентрация микроэлементов в семенах может варьировать у растений не только разных видов, но и в пределах одного вида (табл. 4.3).
Уровень накопления и состав микроэлементов в семенах в значительной степени зависят и от почвенно-климатических факторов. В зоне тайги и подтайги в зерновках пшеницы, ячменя, ржи и овса содержится больше марганца, но меньше меди и молибдена, чем у растений лесостепи и степи. В зоне тайги и подтайги обнаружено и более низкое содержание меди в семенах гороха. Встречаются сведения о довольно сильных колебаниях в микроэлементном составе семян растений в разные годы. Реакция почв и содержание в них карбонатов являются важными экологическими факторами, влияющими на состав семян растений (табл. 4.4). У растений, выращенных на карбонатных почвах, более низкая концентрация в семенах кобальта и марганца, а также цинка.
В условиях агроценозов содержание микроэлементов в семенах растений зависит от вида и способов применения макро- и микроудобрений. Спектр эффектов, вызываемых макроудобрениями, весьма широк. На территории Забайкалья максимальные значения концентраций железа в зерне пшеницы отличались от минимальных в 2,2 раза: 37-81 мг/кг, а в зерне овса — в два раза: 24-47 мг/кг.
Под влиянием внесения в почву минеральных удобрений (N, Р, К) концентрация микроэлементов в семенах может как увеличиваться, так и уменьшаться. Под влиянием фосфорных удобрений снижается концентрация в семенах разных видов растений железа, цинка и других микроэлементов. Во многих случаях увеличение содержания микроэлемента в удобрениях сопровождается его накоплением в семенах. Масштабы накопления зависят от способа применения микроудобрений. Так, наиболее сильное запасание молибдена в семенах люпина происходит при некорневой подкормке этим элементом, а не при предпосевной обработке семян.
На микроэлементный состав семян влияют взаимоотношения: синергизм или антагонизм элементов в системе почва—растение. Например, содержание марганца в зерновках кукурузы при внесении в почву молибденовых удобрений увеличивается (синергизм), а содержание железа в зерновках риса и кукурузы при внесении цинковых удобрений уменьшается (антагонизм). Фосфор негативно влияет на поступление в семена цинка и марганца, а сера на поступление молибдена. Конкуренция микроэлементов происходит не только на стадии их поглощения корнем, но и при транспорте в растении. Микроэлементы, нанесенные на поверхность вегетативных органов (некорневые подкормки), влияют на элементный состав семян. Так, при опрыскивании растений ячменя соединениями меди в зерновках достоверно снижается концентрация марганца. В свою очередь, поступление в зерновки меди ингибируют кобальтовые удобрения.
Несмотря на то что экологические факторы оказывают существенное влияние на элементный состав семян, растительный организм может в какой-то мере поддерживать необходимый уровень содержания минеральных элементов в семенах. Некоторые элементы, находящиеся в среде в малоподвижной форме, преимущественно концентрируются в семенах. Такой вывод был сделан ка основании анализа отношения концентраций микроэлементов в семенах и листьях растений, которые были выращены на карбонатных и кислых почвах (рис. 4.3). Под влиянием дефицита (карбонатные почвы) концентрация марганца, железа, бора в листьях уменьшалась в большей степени, чем s семенах. Как известно, подвижность указанных элементов в почве очень сильно снижается с повышением pH среды. В семенах концентрация микроэлементов может стабилизироваться в результате их перераспределения между вегетативными и генеративными органами.
