Элементы в следовых количествах в агроэкосистемах и их влияние на окружающую среду

Элементами в следовых количествах называют элементы, присутствующие в агроэкосистемах в низких концентрациях (мг/кг и менее). Некоторые из них, включая медь (Cu), цинк (Zn), марганец (Mn), железо (Fe), молибден (Mo) и бор (B), необходимы для роста растений и называются микроэлементами. За исключением бора, эти элементы также относятся к тяжёлым металлам и в высоких концентрациях токсичны для растений. Некоторые элементы в следовых количествах, например кобальт (Co) и селен (Se), не необходимы для роста растений, но требуются животным и человеку. Другие элементы, такие как кадмий (Cd), свинец (Pb), хром (Cr), никель (Ni), ртуть (Hg) и мышьяк (As), оказывают токсическое действие на живые организмы и часто рассматриваются как загрязнители. Элементы в следовых количествах попадают в агроэкосистему либо с почвообразующими породами, либо в результате деятельности человека. Загрязнение почвы тяжёлыми металлами и токсичными элементами, обусловленное почвообразующими породами или точечными источниками, обычно происходит на ограниченной территории и легко выявляется. Повторное применение химических веществ, удобрений и органических почвенных добавок, обогащённых металлами, например осадка сточных вод, а также использование сточных вод могут приводить к масштабному загрязнению. Хорошим примером служит повышение концентрации Cu и Zn в почвах при длительном выращивании цитрусовых и других плодовых культур. В превращениях элементов в следовых количествах в почве участвует множество химических процессов, однако наиболее важными процессами, определяющими их биодоступность и подвижность, являются осаждение—растворение, адсорбция—десорбция и комплексообразование. В агроэкосистемах встречаются как дефицит, так и токсичность элементов в следовых количествах. Внесение микроэлементов с удобрениями эффективно устраняет их дефицит при выращивании сельскохозяйственных культур, тогда как восстановление почв, загрязнённых металлами, по-прежнему остаётся дорогостоящей и сложной задачей, хотя фиторемедиация представляется перспективным и экономически эффективным подходом. Почвенные микроорганизмы первыми подвергаются воздействию загрязнения металлами. Благодаря их высокой чувствительности изменения микробной биомассы, активности и структуры сообщества при повышении концентрации металлов в почве могут использоваться в качестве индикаторов загрязнения почвы или её экологического состояния. В дальнейших исследованиях необходимо сосредоточиться на балансе элементов в следовых количествах в агроэкосистемах, разработке химических и биохимических параметров почвы для диагностики её загрязнения или дефицита элементов, а также на количественной оценке переноса металлов в следовых количествах из агроэкосистемы в окружающую среду.