Молибден. Физиологическая роль молибдена связана с фиксацией атмосферного азота, редукцией нитратного азота в растениях, с его участием в окислительно-восстановительных процессах, углеводном обмене, в синтезе хлорофилла и витаминов⁵.

     В настоящее время молибден по своему практическому значению выдвинут на одно из первых мест среди других микроэлементов, так как этот элемент оказался весьма важным фактором в решении  двух кардинальных проблем современного сельского хозяйства – обеспечения растений азотом, а сельскохозяйственных животных белком. Под влиянием молибдена в растениях увеличивается содержание хлорофилла, углеводов, каротина и аскорбиновой кислоты, повышается содержание белковых веществ.

     При недостатке молибдена в тканях растений накапливается большое количество нитратов и нарушается нормальный  обмен веществ у растений. Симптомам молибденовой недостаточности предшествует в первую очередь изменение в азотном обмене у растений. При недостатке молибдена тормозится процесс биологической редукции нитратов, замедляется синтез аминов, аминокислот и белков. Все это приводит не только к снижению урожая, но и к резкому ухудшению его качества. Недостаток молибдена в растениях проявляется в светло-зелёной окраске листьев, при этом сами листья становятся узкими, края их закручиваются вовнутрь и постепенно отмирают, появляется крапчатость, жилки листа остаются светло-зелёными.

     Цинк. Агрохимическими исследованиями установлена  необходимость цинка для большого количества видов высших растений. Его физиологическая роль в растениях многосторонняя. Цинк играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в растительном организме. Он является составляющей частью ферментов и непосредственно участвует в образовании хлорофилла, способствует синтезу витаминов⁶.

     Многие  исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при недостатке цинка уменьшается. Под влиянием цинка повышается синтез сахарозы, крахмала, общее содержание углеводов  и белковых веществ. Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений⁷.

     Недостаток  цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах, мало доступного цинка на торфяниках⁸. Недостаток цинка сильнее сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных органов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных плодовых культур (яблоня, черешня, японская слива, орех, пекан, абрикос, лимон, виноград). Особенно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры.

     Кобальт. Кобальт принимает активное участие  в реакциях окисления и восстановления, оказывает положительное влияние  на дыхание и энергетический обмен, а также биосинтез белка нуклеиновых кислот. Благодаря своему положительному влиянию на обмен веществ, синтез белков, усвоение углеводов и т.п. он является мощным стимулятором роста.

     Положительное действие кобальта на сельскохозяйственные растения проявляется в усилении  азотфиксации бобовых, повышении содержания хлорофилла в листьях и снижении темпов его распада в темноте, повышении содержания витамина В12 в клубеньках⁹.

     Этот  микроэлемент влияет на накопление сахаров  и жиров в растениях, благоприятно действует на процесс синтеза хлорофилла в листьях растений, уменьшает его распад в темноте, увеличивает интенсивность дыхания, содержание аскорбиновой кислоты в растениях. В результате внекорневых подкормок кобальтом в листьях растений повышается общее содержание нуклеиновых кислот.

     Доказано  положительное действие кобальта на томаты, горох, гречиху, ячмень, овес и другие культуры.

     Применение  кобальта в виде удобрений под  полевые культуры повышает урожай сахарной свеклы, зерновых культур и льна. Ячмень под влиянием этого элемента быстрее созревает, а в семенах льна отмечено накопление большего количества жира. При удобрении винограда кобальтом перед цветением повышается урожай его ягод, их сахаристость и снижается кислотность.

     Железо. По мнению ученых¹⁰, из всех содержащихся в растениях микроэлементов железу принадлежит, несомненно, ведущая роль. Это подтверждается более высоким уровнем его содержания в растениях по сравнению с другими элементами.

     Железо  в составе органических соединений необходимо для окислительновосстановительных процессов, происходящих при дыхании и фотосинтезе. Это объясняется очень высокой степенью  каталитических свойств этих соединений.

     Неорганические  соединения железа также способны катализировать многие биохимические реакции, а в соединении с органическими веществами каталитические свойства железа возрастают во много раз.

     Каталитическое  действие железа связано с его  способностью менять степень окисления. Атом железа окисляется и восстанавливается сравнительно легко, поэтому соединения железа являются переносчиками электронов в биохимических процессах. Процессы эти осуществляются ферментами, содержащими железо.

     Железу  также принадлежит особая функция  – непременное участие в биосинтезе хлорофилла. Поэтому любая причина, ограничивающая доступность железа для растений, приводит к тяжелым заболеваниям, в частности к хлорозу.

     При недостатке железа листья растений становятся светло-желтыми, а при голодании  – совсем белыми (хлоротичными). 

Глава 2. Микроэлементы в  почвах разных зон

     По  данным геохимического обследования почв различными исследователями главным источником микроэлементов для почвы являются почвообразующие породы.

     При этом наблюдается прямая зависимость между содержанием микроэлементов в материнских породах и сформировавшихся на них почвах.

     Почвообразующие породы разного гранулометрического  состава содержат заметно различающиеся  количества микроэлементов: небольшое – песчаные и супесчаные; более высокое – суглинистые и глинистые (табл.1). Основная причина этого – несхожесть минералогического состава почвообразующих пород (кварц в песчаных и глинистые минералы в суглинках и глинах). Таким образом, содержание большинства микроэлементов в почвообразующих породах увеличивается при утяжелении их гранулометрического состава.

     Таблица 1

     Валовое содержание микроэлементов в основных почвообразующих породах

     Естественное  содержание микроэлементов в почвах отличается высоким природным варьированием. Фоновые значения концентраций, даже в пределах одного региона, могут различаться в несколько раз. поэтому очень важно иметь представление о естественном разбросе этих показателей. Для определения уровней допустимых концентраций химических веществ в почвах нередко используется статистический прием, состоящий в определении региональных усредненных уровней содержания элементов в естественных условиях. Методически задача состоит в том. чтобы определить региональные фоновые уровни содержания химических элементов в почвах, учесть их природное варьирование и отклонением от нормы считать значимое превышение верхнего предела возможного содержания этого элемента. Г.В. Мотузовой за верхнюю границу содержания любого химического элемента в почве предложено принять величину, которая на три стандартных отклонения выше среднего регионального фонового уровня, что предполагает охват 99% всех возможных значений признака. На этом основании можно превышение этой границы природного содержания химического элемента связывать с антропогенным влиянием.

     Попытки выявить закономерности в изменении  содержания микроэлементов в почвах различных регионов предпринимались  многими авторами [Виноградов. 1957: Ковальский. Андрианова. 1970: Перельман. 1975: Ковда. 1985: Касимов. 1988 и др.].

     А. П. Виноградов отмечал, что с геохимической  точки зрения тот или иной тип почвообразовательного процесса может быть охарактеризован, прежде всего, глубиной разрушения минерального вещества породы и конечным составом данного типа почв. Таким образом, поведение редких элементов однообразно, по крайней мере, в пределах главных зональных потаенных процессов и типов пота: дерново-подзолистых. красноземных, степных черноземных, сероземных, солонцовых и др. Однако почвообразовательные процессы происходят на фоне, созданном материнским субстратом почвы, т.е. субстрат породы определяет уровень содержания того или иного элемента в данной почве.

     Схема районирования территории СССР по содержанию в почвах и растениях ряда микроэлементов предложена В.В. Ковальским [Ковальский. Андрианова. 1970: Ковальский. 1974]. Основной сутью работы явилось определение в обьектах внешней среды - в почвах, водах, а также растениях и пищевых продуктах - средних концентраций рассеянных элементов, характерных для определенных регионов, а также верхних и нижних пороговых концентрации этих элементов с точки зрения здравоохранения, ветеринарии и фитопатологии. На основе полученных данных и сведений о распространении эндемических заболеваний, обусловленных недостатком или избытком определенных микроэлементов в природной среде, автором было проведено районирование территории СССР.

     По  мнению В.А.Ковды. важную роль в формировании гипергенной оболочки Русской равнины  сыграла вековая геохимическая миграция продуктов выветривания, транспортируемых наземными и подземными водами ледниковых и послеледниковых эпох [Ковда. Самойлова. 1966]. Ледники и талые воды выносили массу механических взвесей и растворенного материала, который отлагался на разном расстоянии от края ледника в зависимости от мощности водных истоков, крупности частиц и в соответствии с закономерностями механической и педохимической дифференциации вещества. Распределение концентраций микроэлементов в этом случае до.лжно определяться очередностью осаждения из водных потоков взвешенных частиц различной крупности, и порядком выпадения в осадок растворимых соединений микроэлементов вместе с аналогичными им по химическим свойствам макроэлементами [Ковда. 1985].

     Результатом многолетней работы исследовательских коллективов разных регионов явилась серия схематических карт валового содержания ряда микроэлементов (В. Ми. Со, Си, Zn, Mo. J) в верхних горизонтах (А1 или Апах мощностью 20см) почв Европейской части Советского союза М: 1:10000000. На картах отражено среднее содержание микроэлементов в наиболее распространенных зональных почвах на характерных породах автономных ландшафтов [Микроэлементы в почвах Советского Союза. 1973]. Мелкий масштаб карт не позволит отразить детали в распределении микроэлементов, которые свойственны сочетанию элювиальных, транзитных и аккумулятивных ландшафтов, или сведения, относящиеся к почвам сформированным на специфических почвообразующих породах (высококарбонатные породы, шунгитовые сланцы, торфяники и т.д.). Поэтому эти данные приводятся в текстах глав по отдельным регионам или в объяснительных записках к картам. Несмотря на определенную схематичность изображения на получившихся картах, общая геохимическая направленность миграции вещества с водными потоками с севера на юг в плейстоцене и голоцене проявляется в обогащенности почв юга страны микроэлементами. Также явственно проявляется влияние состава почвообразующих пород на состав почв [Микроэлементы в почвах Советского Союза. 1973].

     По  мнению M.A. Глазовской. многообразие и сложность геохимических процессов, протекавших ранее и идущих в настоящее время в природных ландшафтах и накладывающихся на тот или иной литогеохимический фон, обуславливают пространственную неоднородность естественного геохимического фона в содержании тяжелых металлов в раз летных компонентах ландшафта: почвообразующих породах, почвах, природных водах и др. Эта неоднородность проявляется не только внутри ландшафтных зон областей, но и в пределах местных геохимических ландшафтов. [Геохимия тяжелых металлов..., 1983]. Так. для изучения особенностей распределения микроэлементов в ландшафте А. И. Перельманом и Н. С. Касимовым применяется ландшафтно-геохимический анализ в основе которого лежат два важнейших методических принципа: дифференциации и историзма [Перельман. 1975]. Первый заключается в признании геохимической неоднородности географической оболочки Земли на локальном, региональном и глобальном уровнях. Следовательно, методика геохимических исследований должна быть дифференцирована применительно к отдельным типам, классам, родам и видам элементарных геохимических ландшафтов, каскадным системам разной размерности. Второй заключается в том. что исследование современной ландшафтно-геохимической ситуации должно включать анализ геохимической истории развития ландшафта. При таком подходе важное значение имеет анализ геохимических условий миграции веществ в природных ландшафтах с выделением зон выщелачивания, установлением природного геохимического фона и фоновой структуры природных ландшафтов [Касимов. 1988].