ЙОД В СФАГНОВЫХ МХАХ И ТОРФАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БЕЛАРУСИ А.              Э. Томсон, Г. В. Наумова, Н. Л. Макарова, Т. Ф. Овчинникова, Н. А. Жмакова

Институт природопользования НАН Беларуси, Минск, zhmakova@mail.ru

В статье изложены сведения о содержании в сфагновых мхах и торфе такого важного микроэлемента, как йод, которым бедны почвы Беларуси.

Введение

Одним из направлений использования сфагнового торфа в народном хозяйстве республики является приготовление на его основе компостов, мелиорантов, тепличных грунтов и различных субстратов для растениеводства. В настоящее время рассматривается возможность использования в указанных целях не только торфа, но и сфагновых мхов, которые предлагают специально выращивать на выработанных торфяных месторождениях [1, 2]. При исследовании минеральных и торфяных почв Западной Сибири российские ученые выявили повышенное содержание йода в торфяной почве в сравнении с минеральной, что положительно сказывается на его содержании в растениях, выращенных на этих почвах [3, 4].

Учитывая значительный научный и практический интерес, проявляемый к сфагновому мху и торфу, как природному сырью, обеспечивающему при его применении в растениеводстве получение экологически чистой сельскохозяйственной продукции, целесообразно более полно раскрыть их химический состав. В этой связи представляло интерес изучение количественных показателей содержания йода в сфагновых мхах и торфах Беларуси, чему и посвящена настоящая работа.

Методы исследования

Объектом исследований являлись различные виды сфагновых мхов (шесть ботанических видов): грядовые мхи - сфагнум фускум (Sph.fuscum), сфагнум магелланикум (Sph. magellanicum), сфагнум ангустифолиум (Sph.angustifolium), а также мочажинные мхи - сфагнум балтикум (Sph.

Основная часть

Республика Беларусь относится к регионам с биогеохимической недостаточностью йода в питьевой воде и почвах. Известно, что при дефиците йода в воде, продуктах и кормах нарушается синтез гормонов щитовидной железы, регулирующих углеводный, жировой, белковый, витаминный, водный и другие обменные процессы в организме человека и животных, что отрицательно сказывается на продуктивности последних.

В результате выполнения исследований выявлено, что сфагновые мхи обладают способностью аккумулировать в своем составе значительные количества йода. В табл. 1 представлены статистические данные по содержанию йода в сфагновых мхах, произрастающих на торфяных месторождениях Ельня, Оболь-2, Домжерицкое, Острова Дулебы и Кандель-Яловец, относящихся к наиболее мощным по запасам сфагнового торфа в республике.

Таблица 1

Статистические данные по содержанию йода в сфагновых мхах торфяных месторождений Беларуси, мг/кг сухого вещества

Примечание: * М - среднее значение; m - ошибка среднего значения; о - среднее квадратическое отклонение; и - коэффициент вариации, %.

Анализируя полученные данные, следует отметить, что более высоким уровнем содержания йода отличаются мочажинные мхи, произрастающие в более обводненной среде по сравнению с грядовыми. При этом влаголюбивые мочажинные мхи сфагнум бал- тикум (Sph. balticum), сфагнум апикулятум (Sph.apiculatum), cфагнум куспидатум (Sph.cus- pidatum), включают в свой состав от 2,8 до 3,4 мг йода на сухое вещество растений в зависимости от региона их произрастания, а грядовые мхи - сфагнум фускум (Sph.fuscum), сфагнум магелланикум (Sph.magellanicum), сфагнум ангустифолиум (Sph.angustifolium), поселяющиеся на возвышенных участках болота (грядах), - от 2,2 до 2,9 мг йода в расчете на сухое вещество.

Как видно из данных рис. 1, где показано содержание йода у отдельных ботанических видов сфагновых мхов торфяного месторождения Оболь-2 и Острова Дулебы, по этому показателю они располагаются по мере увеличения содержания йода в следующий ряд: фускум lt; магелланикум lt; ангустифолиум lt; балтикум lt; апикулятум lt; куспидатум.

Это свидетельствует о важной роли водно-минерального питания в жизни мохообразных растений и накоплении ими йода. Дополнительный отбор грядового и мочажин- ного мхов одного и того же ботанического вида, произрастающих на поверхности разных элементов микрорельефа, и результаты их анализа подтвердили неодинаковое накопление ими этого микроэлемента. Так магелланикум мох, собранный на наиболее возвышенных элементах микрорельефа - кочках, высотой до 30-40 см, содержит 2,2-2,5 мг йода, а этот же мох, поселившийся в межкочечном пространстве - 2,8-3,1 мг йода в расчете на сухое вещество растений.

Рис. 1. Среднее содержание йода (мг/кг сухого вещества) в отдельных видах сфагновых мхов торфоместорождений Оболь-2 (а) и Острова Дулебы (б)

Характерно, что уровень содержания йода у одноименных сфагновых мхов в зависимости от торфяного месторождения также может значительно отличаться. Самые низкие показатели по йоду у грядовых мхов отмечены на торфяном месторождении Ельня. Наиболее высокие показатели по данному элементу относятся к сфагновым мхам самого южного торфяного месторождения Кандель-Яловец, где среднее содержание йода достигает 3,5 мг/кг, а амплитуда его колебаний лежит в пределах 2,4-4,5 мг/кг сухого вещества

Таким образом, содержание йода в сфагновых мхах определяется природным регионом, их ботаническим видом и микрорельефом поверхности торфяного месторождения.

Сравнение уровня содержания йода в сфагновых мхах, и отдельных сельскохозяйственных культурах и луговых травах показало, что они очень бедны йодом: свекла кормовая - 0,20 мг; овсяная солома - 0,07 мг и луговые травы - 0,10 мг/кг сухого вещества. На фоне сфагновых мхов и болотные травянистые растения, такие как осоки (caries), пушица (eriophorum), шейхцерия (scheuchzeria) значительно беднее йодом. Его уровень в этих растениях не превышает 1 мг/кг, а в сфагновом мхе он составляет 3,0-3,5 мг/кг сухой массы. Следовательно, сфагновые мхи торфяных болот являются своеобразным аккумулятором йода, что имеет важное значение при их сельскохозяйственном использовании.

Определение содержания йода в сфагновом торфе показало, что при разложении сфагновых мхов в торфяной залежи этот микроэлемент способен аккумулироваться еще больше. Характерно, что в торфе малой степени разложения его уровень повышается незначительно. Так, если магелланикум мох, произрастающий на поверхности торфяного массива Оболь-2, содержал 2,3 мг йода в расчете на 1 кг сухого вещества, то в торфе 5 %-й степени разложения, образующимся под его покровом, этот показатель повышается до 2,6-2,8 мг/кг сухой массы. Установлено, что дальнейшее повышение степени разложения торфа способствует еще более значительному накоплению йода в торфе. О содержании йода в сфагнум магелланикум торфе со степенью разложения 15 %, наиболее распространенном на верховых торфяниках Беларуси, можно судить по данным табл. 2.

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что на данной стадии торфообразования, когда разлагающаяся в залежи биомасса отмерших мхов содержит порядка 15 % бесструктурных остатков, представленных в основном гуминовыми веществами, уровень йода еще значительнее возрастает по сравнению с его содержанием в исходных мохообразных растениях и торфе с более низкой степенью разложения. Среднее содержание йода в ма- гелланикум торфе со степенью разложения 15 %, собранного на обследуемых месторождениях, составляет 5,2 мг/кг сухого вещества, в то время как у одноименного мха этот показатель не превышал 2,8 мг/кг. Однако по уровню содержания йода в зависимости от месторождения исследуемый торф также несколько отличается, этот показатель колеблется в пределах 4,1-6,4 мг/кг сухого вещества. Это представляется закономерным, учитывая варьирование данного показателя у одноименного мха, собранного также в разных регионах. Так, наименьший выход йода, как у грядовых мхов, так и у одноименного торфа, характерен для самого северного месторождения Ельня, а максимальный - у этих же природных образований с южной части республики (месторождение Кандель-Яловец).

О влиянии степени разложения магелланикум и апикулятум торфа, образующихся на основе соответствующих грядового и мочажинного мхов, можно судить по данным рис. 2.

7

СО г-

5

о gt;s

4 s т.

со о О.

lt;и п 2 о и

1 О

Рис. 2. Содержание йода, мг/кг сухого вещества в сфагновых торфах различной степени разложения:

а - магелланикум торф; б - апикулятум торф

Рассматривая указанные закономерности, связанные с повышением уровня йода в торфах, по мере углубления их гумификации, представлялось интересным с научных позиций выявить роль гуминовых веществ торфа в аккумуляции этого важного биологически активного микроэлемента. В последующем были поставлены дополнительные эксперименты, в процессе выполнения которых сфагновый торф со степенью разложения 20 % разделяли методом мокрого ситового анализа (ячейки сита - 0,5 мм) на волокнистую и гумифицированную составляющие. Результаты этих исследований представлены на рис. 3.

Последующее озоление и анализ остатков растительных волокон и бесструктурной массы позволили определить содержание йода в выделенных фракциях. Как видно из рис. 3,

гумифицированная часть магелланикум- и апикулятум торфа обогащена йодом по сравнению с форменными остатками растений. Она содержит значительно больше йода, чем неразложившиеся растительные волокна.

Рисунок 3. Содержание йода в гумифицированной и волокнистой частях сфагновых торфов:

а - магелланикум; б - апикулятум

Так, если твердый волокнистый остаток магелланикум-торфа содержит йода 3,6 мг/кг сухого вещества, то его гумифицированная часть - 7,5 мг/кг. Что касается мочажинного апикулятум-торфа, то при анализе его фракций также обнаруживается важная роль гу- миновых веществ в связывании и аккумуляции йода при разложении остатков мхов в торфяной залежи. В этом случае остатки растительных волокон содержат йода 4,4 мг/кг, а гумифицированная часть торфа - 10,1 мг/кг сухого вещества.

Заключение

Таким образом, установлено, что сфагновые мхи и, еще в большей степени, сфагновые торфа являются аккумулятором биологически активного микроэлемента - йода. Уровень его содержания, как в сфагновых мхах, так и в торфе определяется их ботанической, геоботанической природой и региональными факторами. По уровню содержания йода сфагновые мхи существенно превосходят как травянистые болотные растения, так и сельскохозяйственные культуры, а сфагновый торф и торфяные почвы в свою очередь - минеральные почвы.

Литература Renicainen O., Hau Kioja M. Sphagnum cultivation - booking into future // Peatlands. - 2005. - № 1. - P. 16-19. Jooston H., Clarke D. Wise use of mires and peatlands. - Finland, 2002. Плотникова З. М., Комиссаров И. Д. Специфика почвообразования в Сибири. - Новосибирск, 1979. - С.253-257. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. - М., 1957. - 185 с. Проскурякова Т. Ф., Никитина О. Н. Ускоренный вариант кинетического родонидно- нитритного метода определения микроколичеств йода в биологических объектах // Агрохимия. -1976. - № 7. - С. 140-144.

IODINE IN SPHAGNUM MOSSES AND PEATS OF BELARUS DEPOSITS

A. E. Tomson, G. V.Naumova, N. L. Макаrova, T. F. Ovchinnikova, N. A. Zhmakova

The article describes data on the content in sphagnum mosses and peats of such an important microelement as iodine which the Belarus soils lack. It is specific that iodine content level in sphagnum mosses greatly differs depending on their botanical type and growing conditions in a micro-relief, and in case with peat this index in great extent depends on its decomposition degree. It has been found experimentally that iodine in peat composition is bound with its humic complex. That’s why a sphagnum peat is more reach in it with enhanced peat content.

УДК 631. 878