Оценка содержания некоторых эссенциальных элементов в почве и образцах мяты (Mentha)

Введение

В настоящее время ведется поиск новых лекарственных растений, а также проводятся углубленные исследования сырья, традиционно применяемого в медицине и пищевой промышленности. Эти исследования направлены прежде всего на определение антагонистической активности растения. Известно, что представители семейства яснотковые обладают антагонистической активностью в отношении тест-культур и могут стать основой для разработки новых продуктов и напитков, обладающих лечебно-профилактическими свойствами [1].

В Республике Северная Осетия-Алания проводятся исследования ресурсных видов растений семейства Lamiaceae L. Зубаревой Н.Н., Кайтмазовым Т.Б., Гагиевой Л.Ч. установлено, что некоторые виды растений Lamiaceae предпочитают аллювиальные лугово-болотные и болотные, аллювиальные с галечником, горнолесные и горно-лугово-степные почвы, входят в состав рудеральных сообществ, злаково-разнотравного луга, трагакантника, полидоминантного сообщества фриганоид- ной растительности, остепненного травяно-кустарникового сообщества. В условиях РСО-Алания формируют высокий урожай зеленой массы [1-4]. Представители Lamiaceae относятся к ценным растительным ресурсам, так как продуцируют вторичные метаболиты. Синтез биологически активных веществ в растениях изменяется в зависимости от стадии вегетации растений, вида почвы, и др. [4].

Из всех попадающих в биосферу веществ тяжелые металлы являются самыми опасными загрязнителями, поскольку они не разлагаются в окружающей среде, а накапливаются в тканях живых организмов [5].

Накопление эссенциальных элементов биомассой растений зависит от их содержания в почвенном растворе. Железо играет ведущую роль среди всех тяжелых металлов, которые содержатся в растениях. Органические соединения, в состав которых входит железо, необходимы в биохимических процессах, происходящих при дыхании и фотосинтезе. Это связано с очень высокой степенью их каталитических свойств. Неорганические соединения железа также способны катализировать многие биохимические реакции, а в сочетании с органическим веществом каталитические свойства железа многократно увеличиваются.

Марганец принимает активное участие в обмене веществ, улучшает физиологические процессы. Этот элемент участвует в окислительных процессах, в восстановлении нитратов в процессе фотосинтеза, а также в антагонизме между марганцем и другими элементами, включая железо. Марганец входит в состав ферментов, повышает их активность. Марганец накапливается в листьях, и поступает в растение на протяжении всего вегетационного периода.

Лекарственные и ароматические растения, в том числе и Lamiaceae, растущие в разных районах РСО-Алания, по накоплению химических элементов сильно отличаются друг от друга [3-4].

Целью исследований явилось, изучение накопления железа и марганца в пробах почв и биомассе некоторых видов мяты (Mentha), интродуцированных в РСО-Алания, а также образцы, взятые из естественных условий обитания растений в Даргавском ущелье.

Материалы и методы исследований. Объектом исследований послужили образцы почв и разные виды мяты семейства (Lamiaceae) - это мята перечная (M. piperita), мята полевая (M. arvensis), мята колосистая (M. spicata), произрастающих на территории коллекционного питомника растений НИИ биотехнологии и Ботанического сада ФГБОУ ВО Горский ГАУ, а также образцы мяты колосистой (M. spicata), взятые из естественных условий Даргавского ущелья, селения Ламардон РСО-Алания, и образцы мяты перечной (M. piperita), интродуцированные из Турции г. Анталия. Образцы мяты были собраны в период массового цветения, а образцы почв весной и осенью.

Содержание в исследуемых образцах растений железа и марганца проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре "КВАНТ-2АТ". Отбор проб растительного материала проводили согласно общепринятым методикам [4].

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ содержания железа и марганца в растениях показал, что самая высокая концентрация данных элементов наблюдаются в листьях.

Как видно из данных табл. 1, содержание железа в зеленной массе анализируемых образцов мяты варьирует от 328,85 мг/кг до 1100,56 мг/кг, а в стеблях от 201,6 в до 994,24 мг/кг. Железо участвует в биосинтезе хлорофилла, и если доступность железа для растений каким-либо образом нарушается, то это приводит к тяжелым заболеваниям, в частности, к хлорозу растений. А при остром недостатке железа неизбежно наступает гибель растений. Содержание железа в некоторых исследуемых нами растениях превышают критическую отметку, принятую для растений (750 мг/кг воздушно-сухой массы). Возможно, превышение критических значений связаны с повышенной антропогенной нагрузкой, движением автотранспорта на данном участке, где произрастают исследуемые образцы.

Содержание марганца в зеленой массе исследуемых растений варьирует от 13,97 до 61,12 мг/кг, а в стеблях от 8,35 до 48,60 мг/кг, что не превышает ПДК (300 мг/кг воздушно-сухой массы).

Таблица 1. Содержание железа и марганца в образцах мяты (Mentha) Table 1. Iron and manganese content in mint (Mentha) samples

*Образец мяты колосистой был отобран в окрестностях Даргавского ущелья селения Ламардон РСО - Алания.

* *Образец мяты перечной интродуцирован из Турции г. Анталия.

*A sample of spearmint was taken in the vicinity of the Dargavs gorge, the village of Lamardon, North Ossetia - Alania.

**Peppermint sample was introduced from Turkey, Antalya

Источник: составлено авторами по результатам исследований.

Source: compiled by the authors on the basis of the research.

В настоящее время снижается качество, и плодородие почв сельскохозяйственных угодий, поэтому нами проведена оценка изменений состояния почв за период вегетации растений (табл. 2).

Проблема содержания некоторых эссенциальных элементов в почвах в Республике Северная Осетия - Алания стоит особенно остро, что, вероятно, связано в их выносе с урожаем, обеспеченном по существу за счет мобилизации потенциального плодородия почвы и сопровождающемся эрозионными процессами.

Таблица 2. Содержание железа и марганца в пробах почв корнеобитаемого слоя, на которых произрастают исследуемые образцы мяты (Mentha)

Table 2. The content of iron and manganese in the root layer of soil samples (on which the studied mint (Mentha) samples grow)

Источник: составлено авторами по результатам исследований. Source: compiled by the authors on the basis of the research.

Из данных табл. 2 видно, что минимальное содержание железа в образцах почвы из корнеобитаемого слоя мяты перечной (интродуцированной**) - 74 мг/кг, а максимальное содержание в почве из корнеобитаемого слоя мяты перечной - 124,2 мг/кг в весенний период. Динамика накопления железа в ряде образцах почвы за период вегетации уменьшилось, так как в образцах почвы взятых осенью, минимальное содержание железа стало 55,19 мг/кг из корнеобитаемого слоя мяты перечной, а максимальная концентрация железа в почве из корнеобитаемого слоя мяты колосистой (интродуцированной*) - 134,8 мг/кг. Все значения исследуемых образцов почвы не выходят за рамки критических значений (38000 мг/кг).

Содержание марганца в весенних образцах почвы колеблется от 112,36 до 126,78 мг/кг. А в осенний период минимальное значение марганца составляет 83,05 мг/кг, а максимальное 119,56 мг/кг. Из табл. 2 видно, что динамика марганца за вегетационный период незначительна, но уменьшилась и все же остается в пределах средних значений (критическое содержание марганца в почве - 1500 мг/кг).

Заключение