CC BY
49
Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Екологія. - 2011. - Вип. 19, т. 1. - С. 113-122. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Ecology. - 2011. - Vol. 19, N 1. - P. 113-122.
УДК 577.486:634.9
Є. О. Тагунова
Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара
ВПЛИВ ДУБОВОГО НАСАДЖЕННЯ НА МІКРОЕЛЕМЕНТНИЙ СКЛАД (НА ПРИКЛАДІ Mn) ЧОРНОЗЕМУ ЗВИЧАЙНОГО
Досліджено зміни вмісту Mn у чорноземі звичайному різнотравно-кострицево-ковилового степу під впливом штучного дубового насадження у межах Присамар’я Дніпровського. Помічено збільшення вмісту досліджуваного мікроелемента у вихідному ґрунті під впливом лісового насадження. Середній валовий вміст Mn у корененасиченому шарі Грунту становив 541,2 та 139,2 мг/кг для чорнозему лісополіпшеного та чорнозему звичайного відповідно. Середній вміст у корененасиче-ному шарі Грунту рухомих сполук Mn складає 0,5 мг/кг у чорноземі лісополіпшеному та 0,2 мг/кг у чорноземі звичайному.
Е. О. Тагунова
Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара
ВЛИЯНИЕ ДУБОВОГО НАСАЖДЕНИЯ НА МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ (НА ПРИМЕРЕ Mn) ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО
Исследованы изменения содержания Mn в черноземе обыкновенном разнотравно-типчаково-ковыльной степи под влиянием искусственного дубового насаждения в пределах Присамарья Днепровского. Замечено увеличение содержания исследуемого микроэлемента в исходной почве под влиянием лесного насаждения. Среднее валовое содержание Mn в корнеобитаемом слове почвы составило 541,2 и 139,2 мг/кг для чернозема лесоулучшенного и чернозема обыкновенного соответственно. Среднее содержание в корнеобитаемом слове почвы подвижных соединений Mn составляет 0,5 мг/кг в черноземе лесоулучшенном и 0,2 мг/кг в черноземе обыкновенном.
E. O. Tagunova
Oles’ Honchar Dnipropetrovsk National University
INFLUENCE OF OAK PLANTING ON MICROELEMENT COMPOSITION (ON EXAMPLE OF Mn) OF ORDINARY CHERNOZEM
Changes of Mn content in the ordinary chernozem of the forb-fescue-stipa steppe under the influence of oak afforestation within the Prisamar’ya Dniprovske region were studied. The increase of the Mn content in the soil under the artificial oak plantation was noted. The average gross content of Mn in the root layer of the chernozem improved by forest was 541.2 mg/kg and 139.2 mg/kg in the ordinary chernozem. Average content of potentially available metal (mobile forms) in the root layer is 0.5 mg/kg in chernozem improved by forest, and 0.2 mg/kg in the ordinary chernozem.
Вступ
Одним із пріоритетних заходів, спрямованих на нівелювання наслідків неврівно-важеної господарської діяльності людини, охорону та раціональне використання земель і відтворення родючості ґрунтів, є лісомеліорація. Ліси являють собою найваго-
© Є. О. Тагунова, 2011
міший фактор протидії посушливому клімату південно-східних регіонів України, явищам спустелювання, слугують охороні природного середовища, виконують значне ґрунтозахисне та водорегулювальне навантаження, запобігаючи утворенню суховіїв і пилових бур, змінюючи гідрологічний режим території тощо [6; 13]. Концепцією збалансованого розвитку агроекосистем на період до 2025 р., схваленою Президією УААН у 2003 р., передбачається посилення робіт як зі збереження лісових генофондів, так і з цілеспрямованого збільшення площ лісових насаджень [25].
Оптимізація середовища, пов’язана з пертинентним впливом лісів степової зони, проявляється у таких явищах:
1) підвищення генеративних можливостей ґрунту в результаті змін фізико-хімічних і водно-фізичних властивостей, що супроводжуються поліпшенням ґрунтової родючості, створенням оптимальних умов для життєдіяльності рослин і ґрунтової фауни;
2) збільшення вологоємності ґрунтів унаслідок поліпшення їх оструктуреності, що сприяє постійно вираженому (за наявності атмосферних опадів) транзиту вологи у ризосферному шарі. Окрім того, зниження температурного режиму зменшує фізичне випаровування в едафотопі, й, у свою чергу, лісові біогеоценози набувають розширених та стійких функцій для оптимізації негативних факторів середовища степової зони;
3) біологічний кругообіг у лісових екосистемах степу має ширшу амплітуду охоплення повітряного та ґрунтового середовища (з вертикальним масштабом лісового та степового кругообігів), що зумовлює утворення лісополіпшених чорноземів у рамках чорноземного типу ґрунтотворення.
Якісне поліпшення чорноземів - підсумковий процес розвитку лісового угруповання у степу [8]. Розширення в умовах степової України лісових захисних, рекреаційних, декоративних, лісомеліоративних насаджень сприятиме поліпшенню родючості ґрунту та збільшенню ефективності використання природних ресурсів території [10].
Виходячи з цього, надзвичайно важливе всебічне вивчення лісових угруповань в умовах степу, спрямоване на розкриття їх середовищеперетворювального впливу, пізнання функціональних зв’язків між компонентами біогеоценозів і виявлення можливих шляхів управління біогеоценотичними процесами [30]. Одним із найвагоміших питань у дослідженні лісових біогеоценозів є стан едафотопів, що входять до їх складу, зокрема закономірностей вмісту та розподілу мікроелементів у ґрунтах [28-30; 36; 37]. Техногенне накопичення та трансформація мікроелементів у ґрунтовому середовищі, що відбувається у кількостях, які значно перевищують їх природний вміст, являють собою реальну загрозу розвитку живих організмів. Тому надзвичайно актуальним є дослідження трансформації важких металів у ґрунтових системах, зокрема вивчення закономірностей впливу насадження деревних рослин на мікроелементний стан вихідного ґрунту. Мета даної роботи - оцінити трансформацію мікроелементного складу чорнозему звичайного (на прикладі Мп) під впливом дубового насадження у межах приводо-дільно-балкового ландшафту Присамар’я Дніпровського.
Мікроелементи являють собою групу хімічних елементів, які містяться в організмі людини та тварин у дуже незначних кількостях, у межах 10-3-10-12 %, але є необхідною складовою ферментів, гормонів, вітамінів, які беруть участь у біохімічних і фізіологічних процесах живих організмів. Із 92 елементів, що трапляються у природі, 81 знайдено в організмі людини, при цьому 15 із них (Еє, I, Си, 2п, Со, Сг, Мо, Ж, V, Бє, Мп, Ая, Е, Бі, Ьї) визнані есенціальними, тобто життєво необхідними, та 4 інших (Ссі, РЬ, Бп, ЯЬ) є «кандидатами на есенціальність» - за даними О. П. Авцина [18].
Особливу увагу привертають мікроелементи, що належать до групи важких металів (ВМ), яка включає понад 40 металів періодичної системи Д. І. Менделєєва з 114
атомною масою понад 50 а. о. м. Окрім атомної ваги, як критерій належності хімічних елементів до ВМ використовують інші характеристики: щільність, токсичність, поширеність у природному середовищі, ступінь залучення до природних і техногенних циклів тощо. Терміни «важкі метали» та «мікроелементи» характеризують одні й ті самі елементи, а використання того чи іншого терміна пов’язане з їх концентрацією - у разі дефіциту вмісту елемента для живих істот він розглядається як мікроелемент, у разі надлишку - як важкий метал. Надлишкова кількість у середовищі мешкання або у їжі будь-якого хімічного елемента - небажаний факт, тому доцільно вести мову не про шкідливі елементи, а про шкідливі концентрації [1; 12].
Будова електронних оболонок, для яких характерна незавершеність зовнішніх p-та d-орбіталей, пояснює змінну валентність багатьох ВМ, їх високу реакційну здатність, схильність до комплексоутворення, поляризації, що зумовлює високу біологічну та фізіологічну активність цих хімічних елементів [32]. Вони визначають оптимальні умови існування живих організмів у ґрунтах та їх біологічну продуктивність. Мікроелементи беруть участь у таких найважливіших біохімічних процесах як дихання (Cu, Zn, Co), фотосинтез (Cu), синтез білків (Co, Cu, Ni, Cr), кровотворення (Co, Cu, Mn, Ni, Zn), білковий, вуглеводний і жировий обмін (Mo, Fe, V, Co, Cl, Б, Mn, Zn) [9].
Матеріал і методи досліджень
Як об’ єкти досліджень обрано такі біогеоценози, розташовані на території При-самарського міжнародного біосферного стаціонару ім. О. Л. Бельгарда (с. Андріївка, Новомосковський р-н, Дніпропетровська обл.) у межах привододільно-балкового ландшафту на плакорі: штучне насадження дуба звичайного, створене на вихідному чорноземі звичайному розораної ділянки різнотравно-бородачево-ковилового степу, та еталонна для регіону дослідження ділянка різнотравно-кострицево-ковилового степу.
Штучне дубове насадження на плакорі (ПП 224). Вихідною основою для створення дубових насаджень із чагарниковим підліском є розораний різнотравно-бородачево-ковилевий степ на плакорі з нахилом північної експозиції (2-40) за 3 км від с. Всесвятське Новомосковського району Дніпропетровської області. Вік насадження становить 45 років. Зімкненість деревостану - 0,5-0,9. Середня висота дерев - 12 м. Ґрунт - чорнозем лісополіпшений суглинковий, середньовилужений, середньогумус-ний, слабозмитий, на лесах [23; 24]. Зволоження атмосферне. Ґрунтові води залягають на глибині 40 м [15]. Тип садіння рядовий. Відстань у рядах складає 0,75 м, між рядами -1,5 м. Ряди дуба звичайного чергуються з рядами чагарників.
У біогеоценозі виражені дві основні парцели: дубово-чагарниково-мертвопо-кривна та різнотравно-злакова. Дубово-чагарниково-мертвопрокривна парцела займає S5 % площі насаджень, де в першому ярусі - Quercus robur L., у другому - чагарники: клен татарський (Acer tataricum L.), рідше бруслина європейська (Euonymus europaea L.); травостій майже відсутній або розвинений слабко. Різнотравно-злакова парцела у «вікнах» займає 15 % площі. У травостої панує пирій повзучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), тонконіг вузьколистий (Poa angustifolia L.), шавлія кільчаста (Salvia verticillata L.), морква дика (Daucus carota L.), люцерна хмелевидна (Medicago lupulina L.), шандра рання (Marrubium praecox Janka). Середня освітленість під пологом насаджень у мерт-вопокривній парцелі - 1,0-1,7 % від освітленості відкритого місця, у дубово-різно-травно-злаковій - 3,0-1S,0 % [33]. Типологічна формула насаджень [5]:
ЧЛПСГ2 10 Д .зв.
нIтін4 -ІІ 1Яс.зв.9Кл.т.
Характеристика ґрунтового профілю (за [3]):
Ho 0-3 см Лісова підстилка складається з листя дуба та клена татарського. Листя клена скелетоване
та напівзруйноване.
Ho 3-5 см Напіврозкладена, трухоподібна маса, міцно з’єднана з Грунтом. Наявний міцелій грибів,
який утворює білі повстяні сплетіння.
H1 0-10 см Темно-сірий, гумусований, свіжий, суглинковий, пухкий, пористий. Насичений кореня-
ми трав, дерев дуба, чагарникового підліску з клена татарського, рідше - бересклету європейського.
H2 20-37 см Темно-сірий, гумусований, щільніший за попередній, вологий. Корененасичений вели-
кою фракцією коренів дерев, трав’янистих і чагарникових рослин. Пухкий, пористий. Перехід - за проясненням забарвлення та збільшенням ущільнення.
Hp 45-55 см Темно-сірий із бурим, середньосуглинковий, зернисто-пилуватої структури, злегка
ущільнений. Відрізняється максимальною насиченістю коренями. Наявні новоутворення з CaCO3 у вигляді псевдоміцелію.
Phk 74-S7 см Перехідний, палево-буруватий, злегка гумусований, свіжий, ущільнений, зернистої
структури.
Pk 140-150 см Материнська порода - лес карбонатний палевого кольору. На глибині S6-93 см і 115-
12б см знайдені кротовини - залишки діяльності степових землериїв.
Різнотравно-кострицево-ковиловий степ (ПП 201). Степовий біогеоценоз розташований на вершині вододільного плато зі слабким схилом на 1,50 північно-східної експозиції між рікою Самара та її притокою - р. Сороковушка (Присамарський міжнародний біосферний стаціонар ім. О. Л. Бельгарда, Новомосковський р-н, Дніпропетровська обл.) [3; 33]. Тип лісорослинних умов - суглинок сухий (СГ0-1). У трав’яному ярусі превалюють костриця борозниста (Festuca rupicola Heuff.), тонконіг дібровний (Poa nemoralis L.), чебрець Маршаллів (Thymus marschallianus Willd.), льон шорсткий (Linum hirsutum L.), ковила Лессінга (Stipa lessingiana Trin. & Rupr.) тощо.
Ґрунт - чорнозем звичайний, карбонатний, малогумусний, середньосуглинковий, на лесоподібних суглинках [3]. Ґрунтові води - на глибині 40 м [15]. Скипання ґрунту починається з 4б см. Кількість гумусу у верхньому горизонті дорівнює 4,3 % і з глибиною зменшується. У верхніх горизонтах рівень рН нейтральний, углиб профілю реакція рН переходить у лужну. Співвідношення Ca : Mg дорівнює 9 : 7. Із глибиною частка Mg зростає незначною мірою, і співвідношення зменшується до 7,0. Аналіз водної витяжки свідчить про відсутність у ґрунті засолення. Сухий залишок дорівнює 0,02-
0,15 %. Водопостачання атмосферне. Випаровуваність у районі дослідження значно перевищує річну кількість опадів, ЛКЗ приблизно дорівнює 0,б. Середня зольність степового калдану - 10,7 % [33].
Характеристика ґрунтового профілю (за [3]):
Ho
H1
H2
Hp
Phk
0-1 см 0-10 см
10-34 см
34-5б см
56-S5 см
Pk S5-150 см
Фрагментарний калдан із залишків степових трав.
Темно-сірий сухуватий суглинок, пилувато-дрібнозернистий, пухкий. Коріння утворює суцільний дерен. Перехід - за збільшенням кількості коріння та наростанням ущільнення.
Темний, свіжий дрібнозернистий, менш корененасичений, середньосуглинковий. На структурних окремостях помітний наліт присипки Бі02. Перехід за забарвленням. Темно-сірий із бурим, свіжий, ущільнений, дрібнозернистий. Із глибини 46 см наявні новоутворення у вигляді псевдоміцелію.
Палево-бурий, свіжий, ущільнений, помережаний новоутвореннями (із СаС03) у вигляді білоочки.
Материнська порода - лес свіжий, ущільнений, карбонатний.
При виконанні роботи використано біогеоценотичний підхід, вираженням якого є вчення про біогеоценози В. М. Сукачова [22]. Керівною науковою ідеєю роботи слугували принципи типології лісів України О. Л. Бельгарда [4; 5].
Із метою дослідження трансформації мікроелементного складу чорнозему звичайного під впливом штучного дубового насадження відібрано проби чорнозему звичайного карбонатного, малогумусного, середньосуглинкового, на лесоподібних суглинках і чорнозему лісополіпшеного суглинкового, середньовилуженого, середньогумусного, слабо-змитого, на лесах. Відбирання та обробку проб здійснювали за стандартною у практиці ґрунтознавства методикою [14; 17].
Визначення валового вмісту та вмісту рухомих форм Mn у досліджуваних ґрунтах проводилося методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії за допомогою спектрофотометра ААС-30 у пропановому полум’ї [11]. Попереднє опрацювання проб для визначення валового вмісту Mn здійснювали шляхом озолення та розчинення золи концентрованою HNO3. Рухомі форми досліджуваного мікроелемента у ґрунтах визначали у витяжці з амонійно-ацетатним буфером (pH = 4,S) [19; 34]. Отримані результати опрацьовували за загальноприйнятими методами варіаційної статистики з використанням програми Ms Excel 2007; прийнятий рівень значущості - р < 0,05.
Результати та їх обговорення
Із метою дослідження трансформації мікроелементного складу вихідного ґрунту розораного степу під впливом штучного дубового насадження визначали валовий вміст і вміст рухомих сполук Mn - поширеного у земній корі біогенного мікроелементу, який за ступенем можливого негативного впливу на ґрунт, рослини, тварини та людину належить до ІІІ класу небезпеки (малонебезпечні ВМ) [20], у чорноземі звичайному різнотравно-кострицево-ковилового степу та чорноземі лісополіпшеному штучного дубового насадження на плакорі; розрахований коефіцієнт співвідношення ґрунт-ґрунтотвірна порода як показник його біогенної акумуляції.
Марганець (Mn, лат. Manganum, ат. маса 54,93S0) - метал сріблясто-білого кольору. У природі представлений одним стабільним ізотопом 55Mn. Його вміст у земній корі становить 0,09 % (за масою). Марганець - постійна складова частина рослинних і тваринних організмів. Симптомами його нестачі у рослин - плями на листі. Марганець бере участь в окисно-відновних реакціях, фотосинтезі [31; 35], гальмує поглинання кальцію та магнію рослинами, необхідний для синтезу нуклеїнових кислот [7]. Є відомості про участь марганцю в азотному обміні, фотолізі води [12].
В організмі людини марганець - складова частина таких ферментів як аргіназа, піруваткарбоксилаза, супероксиддисмутаза, активує ряд інших ферментів, що належать до кіназ, карбоксилаз і трансфераз. Марганець необхідний для синтезу інсуліну, бере участь у ліпідному обміні. При дефіциті марганцю під час внутрішньоутробного розвитку у потомства спостерігаються ознаки атаксії. Біологічна роль марганцю пов’язана також із забезпеченням нормальної структури та стабільності мембран, синтезу біогенних амінів [1S].
У разі потрапляння надмірної кількості марганцю до організму людини він проявляє виражену кумулятивну властивість, накопичуючись у печінці, нирках, залозах внутрішньої секреції, у меншій кількості - у кістках, головному та спинному мозку. Марганець вільно проникає крізь гематоенцефалічний бар’єр і має тропізм до підкіркових структур головного мозку, з чим і пов’язана його патогенна дія. Крайній варіант хронічної інтоксикації марганцем - синдром паркінсонізму [1S].
Зв’ язаний марганець широко розповсюджений у природі, за вмістом у земній корі посідає одинадцяте місце серед елементів і, зокрема, друге місце після заліза серед важких металів. У ґрунтах вміст марганцю коливається в межах від 20 до 3000 мг/кг і в середньому становить 600 мг/кг [2]. Даний елемент присутній у трьох ступенях окис-
нення - Мп2+, Мп3+ та Мп4+, проте рослинами переважно поглинається Мп2+. Відношення форм марганцю у ґрунті залежить від окисно-відновних реакцій, що проходять у ньому; у більшості ґрунтів переважають Мп2+ та Мп4+ [2].
Двовалентний марганець утворює комплексні сполуки з розчинними та нерозчинними органічними речовинами. Підвищення значення рН під час вапнування ґрунту різко зменшує вміст марганцю, що добувається, - як обмінного, так і пов’язаного з органічними речовинами [2]. Рухомість марганцю залежить від окиснювального потенціалу середовища. Найбільш рухомий двовалентний марганець. Окисні сполуки марганцю менш розчинні і тому найменш рухомі: Мп203, Мп02 та Мп304. У відновлювальному середовищі (кислі болотяні ґрунти, торф’яники) марганець - двовалентний і тому рухомий. Менш рухомі сполуки тривалентного марганцю. Найтиповіші та найстійкіші у ґрунті дві форми марганцю - двовалентний і чотиривалентний. Двовалентний марганець у вигляді бікарбонату, сульфату, хлориду, нітрату - розчинний у воді та рухомий у кислому середовищі до рН = 6. Із підвищенням рН до 8 можливе утворення гідрату у вигляді двоокису складу Мп02пН20, який, гідролізуючись, утворює Мп02, нерозчинний у воді та ґрунтових розчинах. Очевидно, що Мп02 не засвоюється рослинами на лужних вапнякових ґрунтах [2; 31].
Згідно з отриманими даними (табл. 1), чорнозем лісополіпшений істотно відрізняється за валовим вмістом марганцю від вихідного ґрунту чорнозему звичайного та характеризується значним накопиченням цього мікроелемента. Уміст Мп у шарі 0-50 см чорнозему звичайного становить 139,2 мг/кг (коефіцієнт варіації - 33 %), тоді як аналогічний показник для чорнозему лісополіпшеного - 541,2 мг/кг (37 %).
Таблиця 1
Валовий вміст Мп у ґрунтах різнотравно-кострицево-ковилового степу та штучного дубового насадження на плакорі
Ґрунт Горизонт Глибина, см Вміст Мп, мг/ кг с*, мг/кг V**, %
Чорнозем звичаинии різнотравно-кострицево-ковилового степу Ні 0-15 111,1 ± 41,1 139,2 ± 45,9 33
Н 20-40 108,5 ± 36,9
Нрі 40-50 198,0 ± 53,5
Нр2 50-70 268,0 ± 91,1
р 70-150 198,0 ± 33,7
Чорнозем лісополіпшений штучного дубового насадження на плакорі Ні 0-10 511,3 ± 199,4 541,2 ± 200,2 37
Н 10-33 503,3 ± 186,2
Нрі 33-55 609,0 ± 231,4
Нр2 55-70 380,1 ± 125,4
р 70-150 102,2 ± 39,8
Примітки: с* - середньозважений вміст Мп у корененасиченому шарі ґрунту 0-50 см; V** - коефіцієнт варіації вмісту Мп у корененасиченому шарі Грунту 0-50 см.
Особливості профільного розподілу Мп у чорноземі звичайному та лісополіпше-ному відображає рисунок 1. Аналіз отриманих даних показав, що максимум накопичення Мп в обох ґрунтах спостерігається на приблизно однаковій глибині (55-60 см) і становить 268 мг/кг для чорнозему звичайного та 609 мг/кг для чорнозему лісо-поліпшеного, тоді як характер розподілу за профілем цього елемента різниться: у чорноземі звичайному виявлено збільшення вмісту Мп із глибиною, що, ймовірно, пояснюється процесами вилуговування, а у чорноземі лісополіпшеному, навпаки, більші його концентрації спостерігалися у верхніх шарах ґрунтового профілю, що пояснюється значною біогенною акумуляцією цього елемента.
И
о
т
к
а
о
и
*
к
я
о
н
я
а
100 145 190 235
Мп, мг/кг
280
90 195 300 405 510 615
МП, мг/кг
А Б
Рис. 1. Розподіл валового вмісту Мп за профілем:
А - у чорноземі звичайному різнотравно-кострицево-ковилового степу,
Б - у чорноземі лісополіпшеному штучного дубового насадження на плакорі
Спостережений максимум накопичення марганцю на глибині близько 55 см зумовлюється наявністю на цьому рівні геохімічного адсорбційного бар’єру в обох ґрунтах, представленого псевдоміцелієм (скупченням новоутворень СаС03), який за А. І. Перельманом [21] характеризується підвищеною сорбційною здатністю.
Як відомо, рухомі сполуки хімічних речовин здатні переходити у суміжні з ґрунтом середовища (підземні та природні води, рослинний світ), і у випадку надмірного потрапляння до ґрунту важких металів він може являти собою реальну загрозу нормальному функціонуванню біогеоценозів [10; 26]. Кількість рухомих форм мікроелементів у ґрунті не стала, вона може змінюватися за рахунок руйнування мінералів, життєдіяльності мікроорганізмів та інших факторів. Зазвичай у рухомій формі перебуває відносно невелика частина мікроелементів [27; 29].
За результатами дослідження вмісту рухомих сполук Мп та РЬ у чорноземі звичайному та лісополіпшеному (табл. 2) загальної закономірності накопичення рухомих форм мікроелементів для цих двох ґрунтів не виявлено. Середня кількість рухомих сполук Мп у шарі ґрунту 0-50 см більша у чорноземі лісополіпшеному і складає 0,5 мг/кг (V = 40 %), тоді як у чорноземі звичайному вона становить 0,2 мг/кг (V = 38 %). Відносно більша кількість рухомого марганцю у ґрунті штучного дубового насадження може бути пов’язана з його породним складом. Відомо, що на ступінь рухомості Мп у ґрунті впливає кількість у складі фітоценозу видів, багатих на дубильні речовини (таніди), завдяки яким цей мікроелемент легше переходить у розчинний стан і тим більше його потрапляє у ґрунти ландшафту [16].
Із метою з’ясування перерозподілу марганцю за ґрунтовим профілем розрахований коефіцієнт співвідношення ґрунт - ґрунтотвірна порода, який становить 0,7 для чорнозему звичайного та 5,3 - для чорнозему лісополіпшеного.
Вміст рухомих форм Мп у ґрунтах різнотравно-кострицево-ковилового степу та штучного дубового насадження на плакорі (екстрагент - амонійно-ацетатний буфер)
Ґрунт Горизонт Глибина, см Вміст Мп, мг/ кг с*, мг/кг V**, %
Чорнозем звичайний різнотравно-кострицево-ковилового степу Ні 0-20 0,23 ± 0,09 0,2 ± 0,08 38
Н 20-40 0,27 ± 0,10
Нрі 40-50 0,12 ± 0,04
Нр2 50-70 0,21 ± 0,08
р 70-150 0,28 ± 0,08
Чорнозем лісополіпшений штучного дубового насадження на плакорі Ні 0-10 0,71 ± 0,29 0,5 ± 0,19 40
Н 10-33 0,31 ± 0,12
Нрі 33-55 0,52 ± 0,21
Нр2 55-70 0,22 ± 0,08
р 70-150 0,29 ± 0,11
Примітки: див. табл. 1.
Це відображає наявність істотної акумуляції марганцю у чорноземі лісополіпше-ному. Значення розрахованого коефіцієнта свідчать про зміни мікроелементного складу вихідного ґрунту розораної степової ділянки під впливом штучного дубового насадження, зокрема про збільшення у чорноземі звичайному вмісту марганцю.
Висновки
1. Під впливом пертинентної дії штучного дубового насадження на плакорі, у якому активно перебігає процес сильватизації, відбуваються зміни вихідного ґрунту розораної степової ділянки, у тому числі його мікроелементного складу.
2. Процес гальмування кругообігу органо-мінеральних речовин у штучному дубовому насадженні проявляється у значному накопиченні Мп, його середній валовий вміст у корененасиченому шарі 0-50 см чорнозему лісополіпшеного складає 541,2 мг/кг, порівняно з 139,2 мг/кг у чорноземі звичайному степової ділянки.
3. Результати дослідження розподілу Мп у чорноземі звичайному та лісополіп-шеному показали, що максимум накопичення в обох ґрунтах спостерігається на приблизно однаковій глибині (близько 55 см), що зумовлюється значною корененасиченіс-тю, обважненням гранулометричного складу ґрунту та наявністю псевдоміцелію (новоутворень СаС03) на цій глибині, і становить 268 мг/кг для чорнозему звичайного та 609 мг/кг удля чорнозему лісополіпшеного.
4. Середньозважена кількість рухомих сполук Мп у шарі ґрунту 0-50 см більша у чорноземі лісополіпшеному (0,5 мг/кг) ніж у чорноземі звичайному (0,2 мг/кг). Коефіцієнти співвідношення ґрунт - ґрунтотвірна порода відображають ступінь акумуляції Мп у чорноземі лісополіпшеному (5,3) та свідчать про збільшення вмісту дослідженого мікроелемента у чорноземі звичайному під впливом дубового насадження.
5. Результати роботи можуть бути використані при здійсненні подальших досліджень пертинентного впливу лісових насаджень в умовах степу, зокрема при вивченні закономірностей змін мікроелементного складу ґрунтів степової зони.
Бібліографічні посилання
1. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л. : Агропромиздат, 1987. - 142 с.
2. Барбер С. А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический поход / Пер. с англ. Ю. Я. Мазеля. - М. : Аргропромиздат, 1988. - 376 с.
3. Белова Н. А. Естественные леса и степные почвы / Н. А. Белова, А. П. Травлеев. - Д. : Изд-во ДГУ, 1999. - 348 с.
4. Бельгард А. Л. Степная растительность юго-востока УССР. - К. : Изд-во КГУ, 1950. - 263 с.
5. Бельгард А. Л. Степное лесоведение. - М. : Лесная пром-сть, 1971. - 336 с.
6. Бобко А. М. Конвенція ООН про запобігання спустелюванню, досвід і шляхи вдосконалення заходів з лісомеліорації в Україні // Екологія та ноосферологія. - 1998. - Т. 4, № 1-2. - С. 24-33.
7. Власюк П. А. Содержание микроэлементов в почвах Украинской ССР / П. А. Власюк, А. В. Косицын. - К. : Наук. думка, 1964.
8. Грицан Ю. И. Экоклиматические условия и почвообразовательные процессы в лесных экосистемах степи / Ю. И. Грицан, В. Н. Зверковский // Екологія та ноосферологія. - 2002. - Т. 3, № 3-4. - С. 45-51.
9. Жовинский Э. Я. Геохимия тяжелых металлов в почвах Украины / Э. Я. Жовинский, И. В. Кураева. - К. : Наукова думка, 2002. - 213 с.
10. Зверковский В. Н. Фактор влагообеспеченности искусственных лесных насаждений на рекультивируемых шахтных отвалах Западного Донбасса // Антропогенные воздействия на лесные экосистемы степной зоны. - Д. : ДГУ, 1990. - С. 70-74.
11. Зырин Н. Г. Физико-химические методы исследования почв / Н. Г. Зырин, Д. С. Орлов. - М. : Изд-во МГУ, 1964. - 382 с.
12. Ильин В. Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение. - Новосибирск : Наука, 1991. -151 с.
13. Калініченко А. В. Оптимальне використання земельних ресурсів - надійний засіб досягнення збалансованості агроекосистем // Агроекологічний журнал. - 2005. - № 1. - С. 15-22.
14. Ковальский В. В. Методы определения микроэлементов в органах и тканях животных, растениях и почвах / В. В. Ковальский, А. Д Гололобов. - М. : Колос, 1969. - 271 с.
15. Котович А. В. Лесная гидрология на Присамарье // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. - Д. : РВВ ДНУ, 2004. - Вип. 8 (34). - С. 72-82.
16. Леванидов Л. Я. Роль растительности в почвенной миграции марганца / Л. Я. Леванидов, М. И. Милюкова // Микроэлементы в биосфере и их применение в сельском хозяйстве и медицине Сибири и Дальнего Востока. - Улан-Удэ : БНЦ СО РАН, 1973. - С. 45-46.
17. Методы определения микроэлементов в почвах, растениях и водах / Под ред. И. Г. Важенина. -М. : Колос, 1974. - 242 с.
18. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. - М. : Медицина, 1991. - 496 с.
19. Обухов А. И. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях / А. И. Обухов, И. О. Плеханова. - М. : МГУ, 1991. - 184 с.
20. Охорона ґрунтів / М. К. Шикула, О. Ф. Гнатенко, Л. Р. Петренко, М. В. Капштик. - К. : Знання, 2004. - 398 с.
21. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. - М. : Гос. изд. геогр. литер., 1961. - 496 с.
22. Сукачов В. Н. Основные понятия лесной биогеоценологии. - М. : Наука, 1964. - С. 5-68.
23. Травлеев А. П. Вопросы генезиса и свойств почв лесных биогеоценозов Присамарья // Вопр. степного лесоведения. - Д. : ДНУ, 1972. - Вып. 2. - С. 8-12.
24. Травлеев Л. П. Материалы по изучению режима грунтовых вод Присамарья // Вопр. степного лесоведения и охраны природы. - Д. : ДНУ, 1975. - Вып. 5. - С. 51-61.
25. Фурдичко О. І. Лісове господарство України: Перспективи розвитку при формуванні сталих агроекосистем // Агроекологічний журнал. - 2003. - № 3. - С. 3-10.
26. Химические основы буферности почв / Т. А. Соколова, Г. В. Мотузова, М. С. Малинина, Т. Д Обуховская. - М. : Изд-во МГУ, 1991. - 109 с.
27. Цветкова Н. Н. Закономерности распространения тяжелых металлов в почвогрунтах настоящих степей Украины // Екологія і ноосферологія. - 1995. - Т. 1, № 1-2. - С. 109-119.
28. Цветкова Н. Н. Миграция тяжелых металлов в черноземах Присамарья Днепровского // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. - 2003. - Вип. 7 (32). - С. 34-39.
29. Цветкова Н. Н. Особенности миграции органо-минеральных веществ и микроэлементов в лесных биогеоценозах степной Украины. - Д. : Изд-во ДГУ, 1992. - 236 с.
30. Цветкова Н. Н. Миграция органо-минеральных веществ тяжелых металлов в искусственных дубовых насаждениях степной зоны Украины / Н. Н. Цветкова, А. О. Дубина // Вісник Дніп-ропетр. ун-ту. Біологія. Екологія. - 2001. - Вип. 9, т. 1. - С. 67-70.
31. Цветкова Н. Н. Уровень содержания марганца в почвах урбосистем индустриальных городов степного Приднепровья / Н. Н. Цветкова, А. О. Дубина // Вісник Дніпропетр. ун-ту. Біологя. Екологія. - 2008. - Вип. 16, т. 1. - С. 204-209.
32. Цветкова Н. Н. Содержание и закономерности распределения марганца и железа в почво-
грунтах естественных биогеоценозов Среднего степного Приднепровья / Н. Н. Цветкова,
А. Ф. Кулик // Вопросы степного лесоведения и лесной рекультивации земель. - Д. : ДГУ, 1996. - С. 24-32.
33. Цвєткова Н. М. Біокругообіг речовин у біогеоценозах Присамар’я Дніпровського / Н. М. Цвєт-кова, М. С. Якуба. - Д : РВВ ДНУ, 2008. - 112 с.
34. Чмиленко Ф. О. Аналітична хімія ґрунтів / Ф. О. Чмиленко, Н. М. Смітюк. - Д : ДНУ, 2005. -
156 с.
35. Школьник М. Я. Значение микроэлементов в жизни растений и земледелии. - М.-Л. : Изд-во АН СССР, 1950. - 512 с.
36. Якуба М. С. Розподіл марганцю та свинцю у білоакацієвих насадженнях Присамар’я Дніпровського // Питання степового лісознавства та лісової рекультивації земель. - Д. : РВВ ДНУ, 2005. - Вип. 9. - С. 76-86.
37. Якуба М. С. Типологічні особливості накопичення важких металів у підстилці та опаді штучних насаджень Присамар’я Дніпровського // Екологія та ноосферологія. - 2008. - Т. 19, № 3-4. -С. 67-76.
Надійшла до редколегії 14.01.2011
