CC BY
16
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.
БИОТЕХНОЛОГИИ PROBLEMS IN ECOLOGY AND RATIONAL NATURE MANAGMENT. BIOTECHNOLOGIES
Научная статья УДК 631.4 (470.343)
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2021.4.54
Элементный состав песчаных почв лесных биогеоценозов
Марийского Заволжья
Ю. П. Демаков1 А. В. Исаев1
Государственный природный заповедник «Большая Кокшага»,
Российская Федерация, 424038, Йошкар-Ола, ул. Воинов-Интернационалистов, 26 2Поволжский государственный технологический университет, Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 [email protected]н
Введение. Элементный состав почв несёт большой объём информации об их плодородии, генезисе и закономерностях эволюции. В каждом регионе он имеет свои особенности, обусловленные различиями подстилающих пород, рельефа и климата. Знания о процессах трансформации почв и изменениях их элементного состава под воздействием природных факторов необходимы для глубокого познания закономерностей протекания в лесных экосистемах биологического круговорота веществ. Цель исследования - оценка валового содержания химических элементов в песчаных почвах лесных биогеоценозов Марийского Заволжья и создание региональной типологической шкалы их кларков, необходимой для определения степени антропогенного воздействия на природную среду и познания процессов почвообразования. Результаты. Установлен элементный состав песчаных почв лесных биогеоценозов Марийского Заволжья и создана региональная шкала их кларков. Показано, что концентрация только Си и Si несколько выше их содержания в земной коре, а у Сг и Zr близка к нему. Наиболее низки кларки концентрации в почвах Ш (0,09), Mg (0,08), КЬ (0,06) и Са (0,04). Размах между максимальным и минимальным значениями кларка концентрации наиболее велик у Мп (13,5), что свидетельствует о высоком информативном значении этого элемента, отражающего особенности почвообразующих процессов. Меньше же всего его величина изменяется у Si (0,18). Самое высокое валовое содержание многих химических элементов отмечается в сосняках и березняках с липой, а наименьшее - в лишайниковом типе леса. По мере развития почв в них неуклонно возрастает от нижнего слоя к верхнему содержание органического вещества, а также Мп, S и Р. Менее чётко увеличивается с возрастом почв также содержание в них Са, Т и Zг. Изменения элементного состава почв в ходе их эволюции происходят не монотонно, а скачкообразно, что связано мощным воздействием на биогеоценоз факторов внешней среды. Вывод. Содержание элементов в почвах определяется как орографическими и гидрологическими факторами, так и особенностями развития биоценозов. Особенно большие различия между типами леса и территориальными системами отмечаются по содержанию в почвах органического вещества, Zг, Мп, Р и S. Производительность же древостоев зависит не столько от элементного состава почв, сколько от химизма грунтовых вод, а также наличия водоупорного горизонта, поддерживающего высокое содержание влаги в корнеобитаемом слое.
Ключевые слова: почвы; химические элементы; содержание; вариабельность; информативное значение
© Демаков Ю. П., Исаев А. В., 2021.
Для цитирования: Демаков Ю. П., Исаев А. В. Элементный состав песчаных почв лесных биогеоценозов Марийского Заволжья // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер: Лес. Экология. Природопользование. 2021. № 4 (52). С. 54-69. https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2021.4.54
Введение. Элементный состав почв, который оценён в настоящее время довольно детально [1-5], несёт большой объём информации об их плодородии, генезисе и закономерностях эволюции, однако в каждом регионе он имеет свои особенности, обусловленные различиями подстилающих пород, рельефа и климата [6-21]. Знания о процессах трансформации почв и изменениях их элементного состава под воздействием природных и антропогенных факторов необходимы для глубокого познания закономерностей протекания в лесных экосистемах биологического круговорота веществ.
Цель исследования - оценка валового содержания химических элементов в песчаных почвах лесных биогеоценозов Марийского Заволжья и создание региональной типологической шкалы их кларков, необходимой для определения степени антропогенного воздействия на природную среду и познания процессов почвообразования.
Материал и методика. Сбор материала проведён в 2018-2020 гг. на 30 постоянных и временных пробных площадях в лесных биогеоценозах, заложенных на территории Марийского Заволжья в заповеднике «Большая Кокшага», Старожильском, Красномостовском и Силикатном лесничествах. На каждой пробной площади визуально определяли тип леса, оценивали таксационные параметры древостоя и отбирали специальным буром в трёх случайно выбранных точках образцы почвы из нескольких её слоёв (как правило, 0-20, 30-50 и 60-80 см). На трёх пробных площадях сделаны полнопрофильные разрезы до глубины 160-200 см с отбором образцов из всех почвенных горизонтов. В общей сложности отобрано 115 сводных образцов, каждый из которых был упакован в чистый полиэтиленовый пакет.
Оценку валового содержания химических элементов в почве проводили в лаборатории института геологии и нефтегазовых технологий Казанского государственного университета с помощью рентгено-
флуоресцентного анализа, позволяющего одновременно определять практически полный химический состав образцов с погрешностью 10-6 % [22-24]. Перед проведением анализа каждый образец почвы размалывали на вибрационной дисковой мельнице в течение трёх минут для достижения необходимых размеров частиц. Затем брали навеску исследуемого образца массой 4 г и взвешивали на весах с точностью 10-5 г. Далее образец смешивали с органическим воском и прессовали на подложку из борной кислоты с усилием в 300 кН. Полученную таблетку помещали в кюветное отделение спектрометра S8 Tiger (Bruker, Германия), оснащённого рентгеновской трубкой мощностью 4 кВт с родиевым анодом, и проводили анализ по стандартизированной методике фирмы Geoquant®. Полученный спектр обрабатывали на ПК по специальной программе, позволяющей выявить наличие паразитных пиков и учитывать дифракционные явления, а также матричные эффекты. После этого брали навеску образца массой 0,5 г, помещали в керамический тигель и прокаливали при температуре 1100 °С в течение двух часов. Окончательный результат в виде валового содержания оксидов элементов в образце формировали с учётом потерь при прокаливании. Вычисление содержания элементов в их чистом виде проводили по химической формуле оксидов, используя соотношения атомных весов. Полученный цифровой материал обрабатывали на ПК с использованием общепринятых методов математической статистики [25-27] и прикладных программ Excel и Statistika.
Результаты и их обсуждение. Исследования показали, что на песчаных почвах Марийского Заволжья формируются, в зависимости от увлажнения, разные типы леса, в которых произрастают древостои различного состава и производительности (от 1а до IV классов бонитета). Это удивило и озадачило нас. Одной из предполагаемых причин этих различий может являться элементный состав почв, на оценку которого и были направлены наши усилия.
Рентгенофлуоресцентный анализ позволил выявить в почвах биогеоценозов на объектах исследования наличие 26 химических элементов, из которых только восемь фиксировались во всех отобранных образцах, а остальные лишь спорадически, поскольку их концентрация находилась на грани чувствительности аппаратуры. Преобладающим элементом, как и в земной коре, является кремний, содержание которого составляет в среднем 433,0 ± 1,56 г/кг, варьируя от 378,9 до 458,6 г/кг сухой массы почвы (табл. 1). На порядок меньше содержится в почве алюминия и железа, за которыми следуют калий, натрий, магний, кальций и титан. Из 19 основных элементов наиболее низко содержание в почве рубидия, цинка, никеля, меди и стронция, а из первой их десятки - марганца и фосфора. Реже всего в почве отмечались серебро (один образец из 115), церий (два образца), ванадий (три), палладий (три), рутений (четыре) и молибден (пять). Коэффициент вариации содержания химических элемен-
Таблица 1. Границы изменчивости элементного Table 1. Limits of variability of the elemental compos
тов, как следует из приведённых данных, изменяется в очень больших пределах (от 3,9 до 172,6 %). Меньше всего изменяется содержание в почве кремния, а наиболее же сильно варьирует оно у марганца, стронция, циркония и рубидия.
Содержание элементов в почве лучше всего выражать не в абсолютной его величине, а по отношению к кларку в земной коре [28-33]. Расчёты показали, что в песчаных почвах Марийского Заволжья небольшое превышение среднего значения кларка концентрации отмечается только у меди и кремния (рис. 1). Средний кларк концентрации циркония и хрома близок к единице, а у остальных элементов он гораздо ниже этого значения. Наиболее низки кларки концентрации в почвах натрия (0,10), магния (0,09), рубидия (0,07) и кальция (0,04). Всё это указывает на необходимость создания региональной шкалы кларков, в качестве которой могут выступать в первом приближении полученные нами данные.
состава песчаных почв Марийского Заволжья
tion of sandy soils in Mari Trans-Volga Region
Элемент, его мера Значения статистических параметров (N = 115)*
M + m min max Sx CV, % р, %
ПП, % 1,71 + 0,12 0,31 7,99 1,24 72,7 6,8
Si, % 43,46 + 0,15 37,9 45,9 1,68 3,9 0,4
А1, г/кг 166,6 + 0,96 3,15 53,5 10,3 61,6 5,7
Fe, г/кг 7,04 + 0,39 2,10 27,0 4,21 59,8 5,6
К, г/кг 4,07 + 0,24 0,98 14,2 2,56 62,9 5,9
г/кг 2,38 + 0,13 0,46 7,34 1,30 58,4 5,5
Mg, г/кг 1,36 + 0,11 0,22 6,76 1,12 82,0 7,7
Са, г/кг 1,00 + 0,08 0,18 5,67 0,81 81,0 7,5
Т^ г/кг 0,93 + 0,06 0,19 3,17 0,65 70,5 6,6
Р, мг/кг 320 + 25 51 1634 260 81,2 7,9
Мп, мг/кг 233 + 42 36 2907 403 172,6 18,2
2г, мг/кг 185 + 21 7 1103 228 123,0 11,5
S, мг/кг 161 + 15 33 661 140 86,8 9,3
С1, мг/кг 122 + 15 60 392 74 60,7 11,9
Сг, мг/кг 90 + 6,9 19 269 60 66,8 7,6
Sr, мг/кг 42 + 6,4 8 364 59 138,1 15,0
Си, мг/кг 40 + 2,6 14 190 25 62,9 6,4
№, мг/кг 29 + 2,3 17 145 18 60,5 7,8
2п, мг/кг 27 + 3,4 12 218 27 99,1 12,6
Rb, мг/кг 21 + 3,7 6 103 25 118,5 17,9
*Обозначения параметров: ПП - потери при прокаливании образцов почв; M + m - среднее арифметическое значение и его ошибка; min, max - минимальное и максимальное значения; Sx - среднеквад-ратическое (стандартное) отклонение; CV - коэффициент вариации значений; р - точность оценки.
1,6 s 1,4
я
31,2
а
£1,0 О
и 0,8 о
* 0,6 ы
|0,4 й 0,2 0,0
Cu Si Zr Cr Ni P Zn Mn Ti Al Cl K Fe S Sr Na Mg Rb Ca
Элементы
Рис. 1. Ранговое распределение химических элементов по кларку их концентрации в песчаных почвах лесных биогеоценозов Марийского Заволжья Fig. 1. Rank distribution of chemical elements by clarke of their concentration in sandy soils of forest biogeocenoses in Mari Trans-Volga Region
Все химические элементы по содержанию в почве объединяются между собой, как показали расчёты, в три чётко выраженных кластера, от которых довольно далеко отстоит Si, не несущий в данном случае никакой информационной нагрузки (рис. 2). В первый из них вошло только Fe, связанное с содержанием в почве органического вещества, отображаемом потерями при прокаливании. Во второй, самый представительный по числу элементов кластер, вошли очень тесно связанные между собой А1 и Т (г = 0,82), слагающие отдельную группу, а также К, М§, № и Sr. К ним примыкают ещё менее связанные с остальными Си и Сг. В третий кластер вошли Са и Мп (г = 0,78), Р и S (г = 0,76). Наличие разных кластеров (плеяд) элементов свидетельствует о различии источников их поступления в почву и последующей миграции в ней.
Элементный состав почв существенно трансформируется в результате деятельности биоценозов, воздействие которых чётко проявляется в характере его изменения по градиенту глубины профиля. Исследования показали, что по мере развития почв в них неуклонно возрастает от нижнего слоя к верхнему содержание органического вещества, отображаемого потерями при прокаливании, а также Мп, S и Р (табл. 2). Менее чётко увеличивается с возрастом почв также содержание в них Т и Са, хотя у последнего из них, как и фосфора, различия
из-за большой межпробной дисперсии не являются достоверными. Содержание же Si медленно снижается, а у остальных элементов оно остаётся практически стабильным.
Рис. 2. Дендрограмма взаимной связи содержания химических элементов в песчаных почвах
Марийского Заволжья Fig. 2. Dendrogram of mutual relationship of the content of chemical elements in sandy soils in Mari Trans-Volga Region soils
Большая вариабельность содержания элементов в каждом слое почв свидетельствует о влиянии на неё разнообразных факторов, одним из которых является тип леса и связанные с ним особенности биоценозов и природных факторов. Самое высокое содержание органики, Al, Ti, P, S, Zr, Cu и Sr в верхнем слое почв, который во многом формируется в результате деятельности биоценозов, отмечается, как свидетельствуют результаты исследования (табл. 3), в сосняках черничниковых, а остальных элементов, за исключением Si и
Сг, - в сосняках и березняках снытево-пролесниковых с липой, характеризующихся очень высокой производительностью древостоев. Наиболее же низко содержание большинства элементов в ли-
шайниковом и лишайниково-мшистом типах леса, где производительность биоценозов наиболее мала. Отношение между содержанием того или иного элемента в разных типах леса изменяется от 1,3 до 26 раз.
Таблица 2. Индекс концентрации элементов в слоях песчаных почв Марийского Заволжья
Table 2. Index of concentration of elements in different layers of sandy soils in Mari Trans-Volga Region
Элемент Содержание элемента в разных слоях почвы по отношению к среднему значению*
0-20 см 30-50 см 60-80 см M1/M2 11-2 M1/M3 11-3
ПП 1,75 + 0,11 0,77 + 0,05 0,64 + 0,08 2,28 8,35 2,73 8,22
Si 0,98 + 0,01 1,00 + 0,01 1,01 + 0,01 0,98 2,17 0,98 2,50
Al 1,02 + 0,12 1,10 + 0,09 0,97 + 0,12 0,93 0,57 1,05 0,29
Fe 0,95 + 0,09 0,92 + 0,09 0,94 + 0,13 1,03 0,24 1,00 0,03
K 1,00 + 0,10 1,05 + 0,10 0,97 + 0,12 0,96 0,29 1,04 0,22
Na 1,00 + 0,10 1,08 + 0,11 0,92 + 0,10 0,92 0,60 1,08 0,55
Mg 0,93 + 0,12 1,09 + 0,10 1,06 +0,20 0,85 1,02 0,88 0,55
Ca 1,18 + 0,20 0,95 + 0,11 0,89 + 0,13 1,24 1,00 1,33 1,23
Ti 1,31 + 0,14 0,97 + 0,10 0,80 + 0,14 1,34 1,96 1,63 2,61
Zr 1,07 + 0,13 1,06 + 0,24 0,81 + 0,23 1,01 0,03 1,33 0,99
P 1,29 + 0,15 1,00 + 0,12 0,84 + 0,19 1,28 1,51 1,54 1,89
Cu 1,00 + 0,03 0,98 + 0,10 0,99 + 0,06 1,02 0,16 1,01 0,11
Mn 2,12 + 0,68 0,62 + 0,12 0,49 + 0,09 3,43 2,17 4,29 2,36
S 1,47 + 0,20 0,85 + 0,12 0,62 + 0,12 1,73 2,71 2,38 3,64
Sr 0,84 + 0,17 1,01 + 0,25 1,13 + 0,32 0,84 0,55 0,75 0,79
Cr 1,16 + 0,21 1,03 + 0,12 1,05 + 0,12 1,14 0,57 1,11 0,49
*Условные обозначения: Mi/M2 - отношение средних значений содержания элемента между соответствующими слоями почвы; t1-2 - фактическое значение коэффициента Стьюдента достоверности различий средних значений содержания элемента между слоями почвы (t0,05 = 2,01; t0,01 = 2,68).
Таблица 3. Индекс концентрации элементов в верхнем слое песчаных почв разных типов леса Table 3. Index of concentration of elements in the upper layer of sandy soils in different types of forest
Элемент Содержание элемента в почвах разных типов леса по отношению к среднему значению*
ЛШ ЛМШ Бр СБЛ Чер
ПП 1,52 + 0,07 1,73 + 0,20 1,50 + 0,20 2,12 + 0,43 2,24 + 0,28
Si 1,00 + 0,01 0,99 + 0,01 0,99 + 0,01 0,96 + 0,01 0,96 + 0,03
Al 0,77 + 0,12 0,97 + 0,22 1,02 + 0,28 1,13 + 0,17 1,57 + 0,59
Fe 1,03 + 0,16 0,76 + 0,20 1,01 + 0,24 1,13 + 0,24 0,63 + 0,16
K 0,73 + 0,10 0,89 + 0,17 0,93 + 0,23 1,43 + 0,25 1,39 + 0,45
Na 0,70 + 0,08 0,85 + 0,15 1,00 + 0,24 1,66 + 0,24 1,07 + 0,22
Mg 0,72 + 0,13 0,86 + 0,28 0,91 + 0,30 1,24 + 0,28 1,19 + 0,53
Ca 0,74 + 0,10 0,97 + 0,22 1,02 + 0,27 2,63 + 0,89 0,91 + 0,22
Ti 0,87 + 0,15 1,25 + 0,20 1,27 + 0,30 1,51 + 0,25 2,26 + 0,55
Mn 0,63 + 0,13 1,09 + 0,39 1,36 + 0,50 5,98 + 2,11 0,23
P 0,89 + 0,20 1,40 + 0,41 1,46 + 0,48 1,53 + 0,35 1,57 + 0,34
S 0,93 + 0,18 1,31 + 0,36 1,29 + 0,38 1,83 + 0,58 2,65 + 0,66
Zr 0,73 + 0,12 0,79 + 0,08 1,04 + 0,23 1,45 + 0,50 1,75 + 0,46
Cr 1,20 + 0,35 1,46 + 0,40 1,13 + 0,64 0,60 + 0,16 0,91
Cu 0,88 + 0,04 0,93 1,05 + 0,05 1,08 + 0,08 1,13 + 0,03
Sr 0,46 + 0,03 0,35 0,49 + 0,04 1,08 + 0,15 1,74 + 0,82
*Примечания: ЛШ - лишайниковые, ЛМШ - лишайниково-мшистые; Бр - брусничниковые; СБЛ - сосняки и березняки с липой; Чер - черничниковые. Данные по ошибке среднего не приведены в тех случаях, когда элемент присутствовал только в одном из образцов почв.
Зависит ли производительность дре-востоев от элементного состава почвы? Для ответа на этот вопрос возьмём слой почвы 30-50 см, где сосредоточена основная доля сосущих корней деревьев, и проведём сравнительную оценку его варьирования в разрезе биотопов. Анализ исходных данных показал, что самое высокое валовое содержание многих химических элементов, от которого во многом зависит и содержание их подвижных соединений, отмечается в сосняках и березняках с липой, а наименьшее - в лишайниковом типе леса (табл. 4). Отношение между содержанием того или иного элемента, необходимого растениям для нормального функционирования физиологических процессов, изменяется в разных типах леса от 2,5 до 6,5 раза. Большие различия между типами леса отмечаются также по элементам, определяющим поглотительную способность почв и их окислительно-восстановительный потенциал. Это во многом совпадает с результатами наших прежних исследований [34], показавших зависимость производительности древостоев от содержания в почве подвижных ионов кальция.
Производительность древостоев, как показали исследования, зависит не столь-
Таблица 4. Индекс концентрации элементов в cj Table 4. Index of concentration of elements in a 30-50
ко от элементного состава почв, сколько от их влажности в корнеобитаемом слое, определяемой как уровнем залегания грунтовых вод, так и наличием водоупорных горизонтов. Так, к примеру, во влажных борах Марийского Заволжья произрастают высокопроизводительные сосняки, березняки и даже ельники [35]. Во всех же биотопах в липово-кислични-ковом типе леса отмечается наличие водоупорного слоя из суглинков и глин, залегающих на глубине 180-240 см. Большая вариабельность содержания элементов в каждом слое почв и типе леса свидетельствует о влиянии на неё других факторов, связанных с особенностями орографических и гидрологических. Так, к примеру, установлено, что содержание элементов в территориальных бассейновых системах (ТБС) Марийской песчаной низменности сильно варьирует даже в пределах одного типа леса и слоя почв (табл. 5). Наибольшие различия между ТБС отмечаются по содержанию в их почвах циркония (в 10,5 раза), фосфора (в 7,9 раза) и серы (в 3,8 раза). Содержание же кремния и кальция во всех ТБС практически одинаково, а различия по остальным элементам составляют от 1,5 до 2,3 раза.
юе 30-50 см песчаных почв разных типов леса
cm layer of sandy soils in different types of forest
Элемент Содержание элемента в почвах разных типов леса по отношению к среднему значению
ЛШ ЛМШ Бр СБЛ Чер
ПП 0,74 + 0,04 0,73 + 0,18 0,87 + 0,13 0,48 + 0,06 1,00 + 0,21
Si 1,02 + 0,01 1,01 + 0,01 1,00 + 0,01 0,99 + 0,02 0,97 + 0,01
Al 0,79 + 0,05 1,15 + 0,07 1,11 + 0,21 1,40 + 0,26 1,72 + 0,20
Fe 0,92 + 0,11 0,52 + 0,03 1,07 + 0,34 0,96 + 0,11 0,84 + 0,18
K 0,68 + 0,04 0,95 + 0,03 1,06 + 0,22 1,79 + 0,33 1,45 + 0,17
Na 0,68 + 0,05 0,95 + 0,03 1,02 + 0,18 2,11 + 0,30 1,37 + 0,19
Mg 0,74 + 0,07 1,23 + 0,15 1,06 + 0,24 1,65 + 0,33 1,61 + 0,25
Ca 0,60 + 0,05 0,79 + 0,07 0,89 + 0,19 2,04 + 0,43 1,08 + 0,13
Ti 0,58 + 0,04 0,86 + 0,04 1,09 + 0,19 1,53 + 0,36 1,49 + 0,23
Zr 0,38 + 0,05 0,43 + 0,13 0,93 + 0,23 2,29 + 1,04 2,47 + 1,00
P 0,66 + 0,08 1,71 + 0,27 1,08 + 0,18 1,22 + 0,27 1,32 + 0,57
Cu 0,82 + 0,08 0,56 + 0,06 0,97 + 0,05 1,20 + 0,12 1,42 + 0,56
Mn 0,36 + 0,04 0,46 + 0,06 0,57 + 0,14 1,55 + 0,40 0,35 + 0,03
S 0,47 + 0,05 0,95 + 0,09 0,96 + 0,20 0,72 + 0,10 1,64 + 0,42
Sr 0,41 + 0,03 0,78 1,16 + 0,39 2,13 + 1,08 1,11 + 0,56
Cr 0,90 + 0,22 1,60 + 0,22 1,10 + 0,32 0,80 + 0,05 1,15 + 0,18
Таблица 5. Индекс концентрации элементов в слое почв 60-80 см сухих и свежих боров разных территориальных бассейновых систем Марийского Заволжья
Table 5. Index of concentration of elements in a 60-80 cm soil layer in dry and fresh coniferous forests in different territorial basinal systems of Mari Trans-Volga Region
Элемент Содержание элемента в разных системах по отношению к среднему значению*
ТБС-1 ТБС-2 ТБС-3 ТБС-4 ТБС-5
ПП 0,58 0,81 0,65 0,50 0,44
Si 1,02 1,01 1,02 1,04 1,03
Al 0,75 1,00 0,73 0,56 0,56
Fe 1,09 0,75 0,81 0,46 0,98
K 0,75 0,85 0,72 0,61 0,56
Na 0,61 0,76 0,85 0,53 0,68
Mg 0,66 0,91 0,65 0,67 0,54
Ca 0,59 0,66 0,63 0,59 0,66
Ti 0,58 0,83 0,49 0,41 0,36
Zr 0,37 0,52 0,44 0,13 0,05
P 0,64 1,57 0,53 0,62 0,20
Cu 0,99 0,93 1,04 0,62 0,74
Mn 0,43 0,35 0,28 0,54 0,32
S 0,45 1,04 0,39 0,69 0,27
Sr 0,46 0,40 0,46 0,28 -
Cr 0,77 1,12 0,80 1,71 -
*Примечание: ТБС-1 - правобережье Большой Кокшаги в пределах территории заповедника; ТБС-2 - левобережная часть заповедника; ТБС-3 - правобережье Большой Кокшаги в пределах территории Старожильского лесничества; ТБС-4 - левобережье Большой Кокшаги в пределах территории Учебно-опытного лесничества; ТБС-5 - левобережье Малого Кундыша в пределах территории Силикатного лесничества.
Почвы разных типов леса отличаются друг от друга не только по содержанию элементов в каждом слое, но и по величине его отношения между слоями, свидетельствующей, в частности, о темпах их эволюции. Расчёты показали, что наибольшее накопление содержания органического вещества, серы и особенно марганца произошло в липово-снытьевом типе леса, фосфора и хрома - в брусничниковом, железа и стронция - в лишайниковом, а остальных элементов - в лишайниково-мшистом, где меньше всего изменилось содержание органики и серы (табл. 6).
В черничниковом типе леса в ходе эволюции почв содержание натрия, кальция, меди, а особенно железа и марганца, уменьшилось, хотя в других экотопах оно увеличилось. В липово-снытевом типе леса отмечено снижение концентрации
алюминия, калия, магния, циркония, хрома, меди и стронция, а в лишайниковом, лишайниково-мшистом и брусничнико-вом, наоборот, её увеличение.
В каждом биотопе изменения элементного состава почв в ходе их эволюции происходили по-своему в зависимости от породного состава и полноты дре-востоев, а также от действия иных природных факторов. Так, в лишайниковом типе леса наибольшее накопление органики и многих химических элементов, за исключением алюминия и меди, произошло в низкополнотных сосновых культурах (табл. 7). В чистых сосновых культурах темпы накопления содержания большинства элементов, за исключением алюминия, магния и кальция, выше по сравнению с берёзовыми, хотя различия в общем-то невелики.
Таблица 6. Изменение элементного состава песчаных почв разных типов леса в ходе их развития
Table 6. The change in the elemental composition of sandy soils of different forest types in evolution
Содержание элемента в верхнем слое почв
Элемент по отношению к нижнему в разных типах леса
ЛШ ЛМШ Бр СБЛ Чер
ПП 3,03 2,66 2,68 4,27 2,86
Si 0,97 0,96 0,97 0,98 0,97
Al 1,16 1,48 1,25 0,83 1,10
Fe 1,25 1,14 1,18 1,00 0,43
К 1,14 1,47 1,04 0,88 1,04
Na 1,07 1,41 1,13 1,07 0,91
Mg 1,16 1,29 1,12 0,64 0,72
Ca 1,29 1,84 1,31 1,42 0,94
Ti 1,96 2,57 1,99 1,11 1,99
Mn 1,82 3,01 3,10 10,2 0,20
P 1,81 1,98 2,20 1,66 2,05
S 2,47 1,99 3,08 4,34 3,47
Zr 2,83 4,53 1,90 0,75 1,18
Cr 1,07 1,09 1,24 0,88 1,01
Cu 1,09 1,24 1,00 0,94 0,85
Sr 1,12 0,86 1,09 0,51 0,96
Таблица 7. Изменение содержания главнейших элементов в ходе эволюции песчаных почв Марийского Заволжья в разных типах леса и биотопах
Table7. The change in the content of major elements in evolution of sandy soils of Mari Trans-Volga Region in different forest types and biotopes
Номер биотопа* Содержание элемента в верхнем слое почв по отношению к нижнему
ПП Al Fe K Mg Ca P Cu Mn
Лишайниковый тип леса
№ 1 2,83 0,95 1,33 1,07 0,89 0,95 1,59 0,99 2,28
№ 2 2,76 0,98 0,99 1,00 0,93 1,02 1,35 0,95 1,31
№ 3 4,20 1,21 1,65 1,13 1,28 1,79 2,30 1,20 3,62
№ 4 3,41 1,29 1,23 1,09 1,43 0,97 - 1,25 1,92
№ 5 2,69 0,79 0,97 0,96 0,67 0,84 1,41 - -
Сосняки и березняки с липой снытьево-пролесниковые
№ 6 5,25 0,86 1,82 0,96 1,12 1,83 1,85 1,30 3,60
№ 7 1,17 0,30 0,29 0,38 0,13 0,40 1,18 0,75 3,94
№ 8 4,99 1,89 1,28 1,61 2,05 1,85 3,15 0,76 12,4
№ 9 5,56 1,60 1,25 1,42 1,35 1,84 - 1,00 20,6
№ 10 11,1 1,05 1,24 1,11 1,02 2,33 1,57 1,00 15,5
*Биотопы: № 1 - чистые 45-летние культуры сосны на территории Старожильского лесничества; № 2 - чистые культуры берёзы этого же возраста, примыкающие к биотопу № 1; № 3 и № 4 - чистые примыкающие друг к другу 40-летние культуры сосны густотой 0,5 и 10 тыс. экз./га на территории Силикатного лесничества; № 5 - низкополнотный разновозрастный (60-120 лет) сосняк на территории ГПЗ «Большая Кокшага»; № 6 и № 7 - сосняки на территории ГПЗ «Большая Кокшага»; № 8 - чистые 65-летние культуры сосны на территории Старожильского лесничества; № 9 - чистый 85-летний березняк естественного происхождения в этом же лесничестве; № 10 - 85-летний березняк с липой на этой же территории.
Самые низкие темпы накопления элементов отмечены в разновозрастном низ-кополнотном сосняке естественного происхождения, произрастающем на вершине
дюны. Здесь, по отношению к другим биотопам, содержание многих элементов в верхнем слое почв оказалось меньше, чем в нижнем. В этом биотопе возросло
лишь содержание органики и фосфора. Такая же картина отмечается в сосняке липово-снытьевом (биотоп № 7), где, кроме органики и фосфора, возросло ещё содержание марганца. Содержание железа и меди наиболее значительно увеличилось в ходе эволюции почв в биотопе № 6, органики и кальция - в биотопе № 10, марганца - № 9, а алюминия, калия, магния и фосфора - в чистых 65-летних культурах сосны (биотоп № 8).
и о а с
я а я
я а
н о
с
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
Биотоп № 11 Биотоп N° 12 Биотоп N° 30
Изменения элементного состава почв в ходе их эволюции происходили не монотонно, а скачкообразно. Так, в брус-ничниковом типе леса, где произрастают чистые 115-летние культуры сосны (биотоп № 11), на глубине 35-45 см отмечено увеличение значения потерь при прокаливании почвы и содержания многих химических элементов (рис. 3), что связано, вероятно, с каким-то мощным воздействием на биогеоценоз.
21
u 18
15
ft
12
^
и
н а 9
N
a 6
«
о
О 3
25 50
75 100 125 Глубина, см
150 175 200
25 50 75 100 125 150 175 200 Глубина, см
2,0
1,6
^ 1,2
Ь8 &
о
g 0,4 О
0,0
25 50
75 100 125
Глубина, см
150 175 200
15
и * 12
о О
9
6
25 50
75 100 125 Глубина, см
150 175 200
N
и н а
N
а
«
о О
1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
0 25 50
75 100 125
Глубина, см
150 175 200
0,7 ja 0,6
СМ
0,5
и 0,4
и н
I0,3
О . й 0,2 о
О 0,1 -0,0
0 25 50
75 100 125 Глубина, см
150 175 200
Рис. 3. Изменение содержания основных химических элементов в почве по градиенту глубины профиля в различных типах леса: сосняке брусничниковом (биотоп № 11), сосняке лишайниковом (№ 12)
и кленовнике с липой (№ 30) Fig. 3. Change in the content of the main chemical elements in the soil upon the gradient of the profile depth in various forest types: cowberry pine forest (biotope № 11), lichen pine forest (biotope № 12), and maple forest
with linden trees (biotope № 30)
0
0
0
3
0
0
0
В 85-летнем сосняке лишайниковом естественного происхождения (биотоп № 12), который примыкает к предыдущему биотопу, скачки элементного состава почв приходятся на другие отметки глубины, а
значит и этапы их эволюции. Наиболее резко отличается от них 45-летний кленов-ник, произрастающий на почве с очень близким залеганием грунтовых вод, часто выходящих на её поверхность.
Биотоп № 11 Биотоп N° 12 Биотоп N° 30
50 75 100 125 150 175 200 Глубина, см
35
Н 30
< 25 ü
и « 20
о
н
н о о О
15 10 5
0 25 50 75 100 125 150 175 200 Глубина, см
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Глубина, см
16 14 12 10
8 -\ 6 4 2 0
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Глубина, см
6,0 Л 5,0
Рч
4,0
ü
и
g 3,0
а
§ 2,0 H
н о
О 1,0
0,0
0 25 50
75 100 125
Глубина, см
150 175 200
2,8 О 2,4 ^ 2,0
g 1,6 и
X
Ü и
о
н0,8
H '
о
° 0,4
О
0,0
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Глубина, см
Рис. 4. Изменение соотношения между основными химическими элементами в почве по градиенту глубины профиля в различных типах леса: сосняке брусничниковом (биотоп № 11), сосняке лишайниковом (№ 12) и кленовнике с липой (№ 30) Fig. 4. Change in the ratio between the main chemical elements in the soil upon the gradient of the profile depth in various forest types: cowberry pine forest (biotope №11), lichen pine forest (biotope № 12), and maple forest
with linden trees (biotope № 30)
0
0
0
Не остаются постоянными и соотношения между содержанием в почве разных химических элементов по градиенту глубины профиля (рис. 4), которые несут дополнительную важную информацию о происходивших в прошлом процессах. Так, к примеру, в биотопе № 12 на глубине 125 см отмечено резкое снижение содержания калия, титана и фосфора по отношению к содержанию циркония, а на глубине 155 см - алюминия по отношению к цирконию и магния по отношению к кальцию, что может быть связано с каким-то мощным изменением внешней среды и биоценозов. Значения показателей и их изменения в каждом биотопе, как следует из приведённых данных, существенно различаются между собой. Особенно отличается 45-летний кленовник, возникший на вырубке липняка с дубом на участке с близким залеганием грунтовых вод.
Приведённые данные свидетельствуют о том, что информационное значение изменений содержания химических элементов и соотношения между ними по профилю почв, косвенно отображающие ход их развития, оценить пока довольно сложно, поскольку в каждом биотопе они происходят по-разному. Содержание фосфора, серы, калия и кальция, как можно предположить, отображает вариации состава и производительности фитоценозов, железа и марганца - окислительно-восстановительного потенциала почв, а циркония и прочих элементов - массу выпадающей из атмосферы пыли. Подтвердить или опровергнуть это мнение позволят дальнейшие исследования в данном направлении с привлечением обширного материала по изменению условий внешней среды.
Выводы
1. В песчаных почвах лесных биогеоценозов Марийского Заволжья выявлено наличие 26 химических элементов, из которых только восемь фиксировались аппаратурой во всех отобранных образцах, а
остальные лишь спорадически, поскольку их концентрация находилась на грани её чувствительности. Преобладающим элементом, как и в земной коре, является кремний. На порядок меньше содержится в почве А1 и Fe, за которыми следуют К,
Mg, Са и Ть Из 19 основных элементов наиболее низко содержание в почве Rb, Zn, №, Sr и Си, а из первой их десятки - Мп и Р. Реже всего в почве отмечались Мо (один образец из 21), Вг (два образца), Pd (три), Се (четыре) и Ru (пять).
2. Коэффициент вариации содержания химических элементов изменяется от 3,6 до 175,8 %. Меньше всего изменяется содержание в почве Si, а наиболее же сильно варьирует оно у Мп, Zr, Sr и Rb.
3. Превышение среднего значения кларка концентрации отмечается только у Си и Si. Средний кларк концентрации Сг и Zr близок к единице, а у остальных элементов он гораздо ниже этого значения. Наиболее низки кларки концентрации в почвах N (0,09), Mg (0,08), Rb (0,06) и Са (0,04). Размах между максимальным и минимальным значениями кларка концентрации наиболее велик у Мп (13,5), что свидетельствует о высоком информативном значении этого элемента, отражающего особенности почвообразующих процессов. Меньше же всего его величина изменяется у Si (0,18).
4. Все химические элементы по их валовому содержанию в почве объединяются между собой в три чётко выраженных кластера, от которых довольно далеко отстоит Si, не несущий в данном случае никакой информационной нагрузки. Наличие разных кластеров (плеяд) элементов свидетельствует о различии источников их поступления в почву и последующей миграции в ней.
5. Элементный состав почв в каждом типе леса имеет свои особенности. Самое высокое валовое содержание многих химических элементов, от которого во многом зависит и содержание их подвижных соединений, отмечается в сосняках и бе-
резняках с липой, а наименьшее - в лишайниковом типе леса. Особенно большие различия между типами леса отмечаются по содержанию в почвах органического вещества, марганца, фосфора и серы, а также кальция и магния, определяющих их поглотительную способность и окислительно-восстановительный потенциал.
6. Производительность древостоев зависит не столько от элементного состава почв, сколько от химизма грунтовых вод, а также наличия водоупорного горизонта, поддерживающего высокое содержание влаги в корнеобитаемом слое.
7. Большое влияние на содержание элементов в почвах оказывают территориальные особенности их образования, связанные с орографическими и гидрологическими факторами. Наибольшие различия между территориальными бассейновыми системами отмечаются по содержанию в их почвах циркония (в 10,5 раза), фосфора (в 7,9 раза) и серы (в 3,8 раза).
Содержание же кремния и кальция во всех ТБС практически одинаково, а различия по остальным элементам составляют от 1,5 до 2,3 раза.
8. Элементный состав почв существенно трансформируется в результате деятельности биоценозов, воздействие которых чётко проявляется в характере его изменения по градиенту глубины профиля. По мере развития почв в них неуклонно возрастает от нижнего слоя к верхнему содержание органического вещества, а также Мп, S и Р. Менее чётко увеличивается с возрастом почв также содержание в них Са, Т и Zr.
9. Изменения элементного состава почв в ходе их эволюции происходили не монотонно, а скачкообразно, что связано с мощным воздействием на биогеоценоз факторов внешней среды, для выявления которых необходимо продолжить целенаправленное изучение химического состава почв в более широком спектре биотопов.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 236 с.
2. Ковда В. А., Якушевская И. В., Тюрюканов А. Н. Микроэлементы в почвах Советского Союза. М.: Изд-во Московского университета, 1959. 67 с.
3. Кудрин С. А. Средний химический состав основных типов почв Европейской части СССР по валовым анализам // Почвоведение. 1963. № 5. С. 21-25.
4. Ковальский В. В., Андрианова Г. А. Микроэлементы в почвах СССР. М.: Наука, 1970. 180 с.
5. Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 264 с.
6. Усынина, В. А., Иванова Е. И. Валовой химический состав главнейших почв Марийской АССР // Сб. тр. Поволжского лесотехнического института им. М.Горького. Йошкар-Ола: Марийское кн. изд-во, 1967. № 58. С. 179-193.
7. Смирнов В. Н. Почвы Марийской АССР, их генезис, эволюция и пути улучшения. Йошкар-Ола: Маркнигоиздат, 1968. 531 с.
8. Даутов Р. К., Минибаев В. Г. Влияние материнских пород и механического состава почв на содержание микроэлементов в почвах // Вопросы генезиса и рационального использования почв. Казань: КГУ, 1969. С. 31-37.
9. Даутов Р. К., Минибаев В. Г., Калимулли-на С. Н. Микроэлементы в почвах Чувашской АССР и рациональное использование микроудобрений. Чебоксары: Чувашское кн. изд-во, 1979. 64 с.
10. Минибаев В. Г., Даутов Р. К. Микроэлементы в почвах правобережья среднего течения Волги // Микроэлементы в почвах СССР. Рига: Зи-натне, 1979. Т. 20. С. 50-56.
11. Хренов В Я. Содержание микроэлементов в почвообразующих породах Севера Тюменской области // География и природные ресурсы. 1987. № 3. С. 163-165.
12. Озол А. А. Геохимические исследования почв Татарстана // Проблемы экологической химии Республики Татарстан. Казань, 1998. Вып. 1. С. 5-27.
13. Сысо А. И., Ильин В. Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: СО РАН, 2001. 228 с.
14. Григорьян Б. Р., Иванов Д. В. , Фасхутди-нова Т. А. Тяжелые металлы в компонентах островных экосистем Куйбышевского водохранилища // Экологические системы островов Куйбышевского водохранилища. Казань: ФЭН, 2002. С. 220-281.
15. Фоновое количество тяжелых металлов в почвах юга Западной Сибири / В.Б. Ильин,
А.И. Сысо, Н. Л. Байдина и др. // Почвоведение. 2003. № 5. С. 550-556.
16. Богатырев Л. Г., Ладонин Д. В., Семе-нюк О. В. Микроэлементный состав некоторых почв и почвообразующих пород южной тайги Русской равнины // Почвоведение. 2003. № 5. С. 568-576.
17. Водяницкий Ю. Н., Васильев А. А., Коже-ва А. В. Тяжелые металлы в аллювиальных почвах Среднего Предуралья // Доклады РАСХН. 2004. № 5. С. 23-25.
18. Савинов Д. Д., Сазонов Н. Н. Микроэлементы в северных экосистемах: на примере Республики Саха (Якутия). Новосибирск: Наука, 2006. 208 с.
19. Сысо А. И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. 275 с.
20. Элементный состав почв в ненарушенных экосистемах на Среднем Урале / И.А. Самофалова, О.А. Лузянина, М.А. Кондратьева и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014. № 5 (115). С. 67-74.
21. Экогеохимия аллювиальных луговых и дерново-луговых почв заповедника «Большая Кок-шага» / А.В. Исаев, Ю.П. Демаков, Р.Н. Шарафут-динов и др. // Научные труды государственного природного заповедника «Большая Кокшага». Йошкар-Ола: ПГТУ, 2020. Вып. 9. С. 30-71.
22. Боровин-Романова Т. Ф., Фарафанов М. М., Грибовская И. Ф. Спектральное определение микроэлементов в растениях и почвах. М.: Наука, 1973. 110 с.
23. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. М.: Мир, 1989. 608 с.
24. Использование рентгенофлуоресцентного анализа для оценки содержания химических элементов в почве лесных биогеоценозов / Ю.П. Де-
маков, А.В. Исаев, Б.И. Гареев и др. // Научные труды государственного природного заповедника «Большая Кокшага». 2017. Вып. 8. Йошкар-Ола: ПГТУ, С. 56-75.
25. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: МГУ, 1972. 292 с.
26. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика, 1973. 392 с.
27. Гринин А. С., Орехов Н. А., Новиков В. Н. Математическое моделирование в экологии. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 269 с.
28. Taylor S. R., McLennan S. M. The continental crust: Its composition and evolution. Oxford: Blackwell Science Publ., 1985. 330 p.
29. Wedepohl K. H. The composition of the continental crust // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. Vol. 59. № 7. P. 1217-1232.
30. Ярошевский А. А. Распространенность химических элементов в земной коре // Геохимия. 2006. № 1. С. 54-62.
31. Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: A revision and update // Chemical Geology. 2008. Vol. 253. Iss. 3-4. P. 205-221.
32. Григорьев Н. А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: УрО РАН, 2009. 382 с.
33. Касимов Н. С., Власов Д. В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в эко-геохимии // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2015. № 2. С. 7-17.
34. Чешуин Е. Н., Демаков Ю. П. Рост сосно-во-березовых культур в зависимости от почвенно-экологических факторов на песчаных почвах Марийского Заволжья // Лесное хозяйство. 2006. № 5. С. 28-29.
35. Демаков Ю. П. Структура и закономерности развития лесов Республики Марий Эл. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2018. 432 с.
Статья поступила в редакцию 09.08.2021; одобрена после рецензирования 25.10.2021;
принята к публикации 15.11.2021.
Информация об авторах
ДЕМАКОВ Юрий Петрович - доктор биологических наук, главный научный сотрудник, государственный природный заповедник «Большая Кокшага»; профессор кафедры лесных культур, селекции и биотехнологии, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - биогеоценология, почвоведение, геоэкология. Автор 360 научных публикаций, в том числе 14 монографий и учебных пособий.
ИСАЕВ Александр Викторович - кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе, государственный природный заповедник «Большая Кокша-га». Область научных интересов - биогеоценология, почвоведение, геоэкология. Автор 70 научных публикаций, в том числе одной монографии.
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Scientific article UDC 631.4 (470.343)
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2021.4.54
Elemental Composition of Sandy Soils in Forest Biogeocenoses (Mari Trans-Volga Region)
Yu. P. Demakov 1'2B, A. V. Isaev 2 1State Nature Reserve "Bolshaya Kokshaga", 26, Voinov-Internatsionalistov st., Yoshkar-Ola, 424038, Russian Federation 2 Volga State University of Technology, 3, Lenin sq., Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation [email protected]
ABSTRACT
Introduction. The elemental composition of soils contains a large amount of information about soil fertility, its genesis and regularities of evolution. In each region, it has its own characteristics due to the differences in underlying rocks, terrain, and climate. Knowledge about the process of soil transformation and the changes in soil elemental composition under the influence of natural factors is important for a deep study of regularities of biological cycle of substances in forest ecosystems. The goal of the study is to assess the gross content of chemical elements in sandy soils of Mari Trans-Volga Region forest biogeocenoses and to develop a regional typological scale of their clarkes which is necessary to determine the degree of anthropogenic impact on the natural environment and study the soil formation processes. Results. The elemental composition of sandy soils of Mari Trans-Volga Region forest biogeocenoses was determined and a regional scale of their clarkes was established. It is shown that concentration of only Cu and Si is slightly higher than their content in the Earth's crust, while concentration of Cr and Zr is close to it. The lowest clarkes of Na (0.09), Mg (0.08), Rb (0.06), and Ca (0.04) concentration in soils are defined. The greatest range between the maximum and minimum values of clarke of concentration is found for Mn (13.5), which indicates a high informative value of this element, reflecting the features of soil-forming processes. Its value changes the least in Si (0.18). The highest gross content of many chemical elements is observed in pine and birch forests with linden, and the lowest one -in the lichen forest type. With the soil evolution, the content of organic matter, as well as Mn, S and P, steadily increases from lower layer to the upper one. The content of Ca, Ti and Zr also increases with the age of soils, but it is less clear. The changes in the elemental composition of soil in evolution do not occur monotonously, but abruptly, which is associated with a powerful impact of environmental factors on the biogeocenosis. Conclusion. The content of elements in soil is determined by both orographic and hydrological factors, as well as the peculiarities of biogeoceno-ses development. Particularly large differences between forest types and territorial systems are found in the content of organic matter in soils, Zr, Mn, P and S. Stands productivity more depends on the chemistry of groundwater and the presence of impermeable horizon that maintains a high moisture in the root layer, not the elemental composition of the soil.
Keywords: soils; chemical elements; content; variability; informative value
REFERENCES
1. Vinogradov A. P. Geokhimiya redkikh i ras-seyannykh khimicheskikh elementov v pochvakh [Geochemistry of rare and trace chemical elements in soils]. Moscow: Izd-vo AN SSSR, 1957. 236 p. (In Russ.).
2. Kovda V. A., Iakushevskaia I. V., Tiuriuka-nov A. N. Mikroelementy v pochvakh Sovetskogo Sou-za [Microelements in the USSR soils]. Moscow: Izd-vo Moskovskogo universiteta, 1959. 67 p. (In Russ.).
3. Kudrin S. A. Sredniy khimicheskiy sostav osnovnykh tipov pochv Evropeyskoy chasti SSSR po valovym analizam [Bulk composition of major soil
types in European part of the USSR by the total analysis]. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. 1963. № 5. Pp. 21-25. (In Russ.).
4. Kovalskii V. V, Andrianova G. A. Mikroelementy v pochvakh SSSR [Microelements in the USSR soils]. Moscow: Nauka, 1970. 180 p. (In Russ.).
5. Kovda V. A. Biogeokhimiya pochvennogo pokrova [Biogeochemistry of soil cover]. Moscow: Nauka, 1985. 264 p. (In Russ.).
6. Usynina V. A., Ivanova E. I. Valovoy khimicheskiy sostav glavneyshikh pochv Mariyskoy ASSR [Bulk chemical composition of major soils in
Man ASSR]. Sb. tr. Povolzhskogo lesotehnicheskogo instituta im. M.Gor'kogo [Collected papers of Volga Forest Engineering Institute named after M.Gorkii]. Yoshkar-Ola: Mariyskoe kn. izd-vo, 1967. № 58. Pp. 179-193. (In Russ.).
7. Smirnov V. N. Pochvy Mariyskoy ASSR, ikh genezis, evolutsiya i puti uluchsheniya [Soils of Mari ASSR, their genesis, evolution and ways for improvement]. Yoshkar-Ola: Marknigoizdat, 1968. 531 p. (In Russ.).
8. Dautov R. K., Minibaev V. G. Vliyanie mate-rinskikh porod i mekhanicheskogo sostava pochv na soderzhanie mikroelementov v pochvalh [The impact of soil material and soil texture on the content of microelements in the soil]. Voprosy genezisa i ratsionalnogo ispolzovaniya pochv [The issues of genesis and soil management]. Kazan: KGU, 1969. Pp. 31-37. (In Russ.).
9. Dautov R. K., Minibaev V. G., Kalimullina S. N. Mikroelementy v pochvakh Chuvashskoy ASSR i ratsional'noe ispol'zovanie mikroudobreniy [Microelements in Chuvash ASSR soils and efficient use of micrifertilizers]. Cheboksary: Chuvashskoe kn. izd-vo, 1979. 64 p. (In Russ.).
10. Minibaev V. G., Dautov R. K. Mikroelementy v pochvakh pravoberezhya srednego techeniya Volgi [Microelements in the soils of right bank of middle course of the Volga]. Mikroelementy v poch-vakh SSSR [Microelements in the soil of the USSR]. Riga: Zinatne, 1979. Vol. 20. Pp. 50-56. (In Russ.).
11. Khrenov V. Ia. Soderzhanie mikroelementov v pochvoobrazuyushchikh porodakh Severa Tu-menskoy oblasti [The content of microelements in mother rock in the north of the Tumen oblast]. Geo-grafiya i prirodnye resursy [Geography and Natural Resources]. 1987. № 3. Pp. 163-165. (In Russ.).
12. Ozol A. A. Geokhimicheskie issledovaniya pochv Tatarstana [Geochemical study of soil in Ta-tarstan]. Problemy ekologicheskoy khimii Respubliki Tatarstan [Problems of Ecological Chemistry in the Republic of Tatarstan]. Kazan, 1998. Iss. 1. Pp. 5-27. (In Russ.).
13. Syso A. I., Ilin V. B. Mikroelementy i tya-zhelye metally v pochvakh i rasteniyakh Novosibirskoy oblasti [Microelements and heavy metals in the soil and vegetation in the Novosibirsk oblast]. Novosibirsk: SO RAN, 2001. 228 p. (In Russ.).
14. Grigorian B. R., Ivanov D. V. , Faskhutdinova T. A. Tyazhelye metally v komponentakh ostrovnykh ekosistem Kuibyshevskogo vodokhranilishcha [Heavy metals in the components of island ecosystems in Kuibyshev reservoir]. Ekologicheskie sistemy ostrovov Kuibyshevskogo vodokhranilishcha [Ecological systems in the island of Kuibyshev reservoir]. Kazan: FEN, 2002. Pp. 220-281. (In Russ.).
15. Ilin V. B., Syso A. I., Baidina N.L. et al. Fonovoe kolichestvo tyazhelyh metallov v pochvakh yuga Zapadnoy Sibiri [The background of heavy metals in the soils in the south of Western Siberia].
Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. 2003. № 5. Pp. 550-556. (In Russ.).
16. Bogatyrev L. G., Ladonin D. V., Semeni-uk O. V. Mikroelementnyy sostav nekotorykh pochv i pochvoobrazuyushchikh porod yuzhnoy taygi Russ-koy ravniny [Microelement composition of some soils and mother rock in the southern taiga of Russian Plain]. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science]. 2003. № 5. Pp. 568-576. (In Russ.).
17. Vodianitskii Iu. N., Vasilev A. A., Kozhe-va A. V. Tyazhelye metally v alluvialnykh pochvakh Srednego Preduralya [Heavy metals in the alluvial soils in the Middle Cis-Ural Region]. Doklady RASKhN [Proceedings of Russian Academy of Agricultural Sciences]. 2004. № 5. Pp. 23-25. (In Russ.).
18. Savinov D. D., Sazonov N. N. Mikroelementy v severnykh ekosistemakh: na primere Respubliki Sakha (Yakutiya) [Microelements in northern ecosistems: on the example of the Republic of Sakha (Yakutia)]. Novosibirsk: Nauka, 2006. 208 p. (In Russ.).
19. Syso A. I. Zakonomernosti raspredeleniya khimicheskikh elementov v pochvoobrazuyushchikh porodakh i pochvakh Zapadnoy Sibiri [Regularities of chemical element distribution on mother rock and soil of Western Siberia]. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2007. 275 p. (In Russ.).
20. Samofalova I.A., Luzianina O.A., Kondrateva M.A. et al. Elementnyy sostav pochv v nenarushennykh ekosistemakh na Srednem Urale [Elemental composition of soils in the undisturbed ecosystems in the Middle Urals]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Altai State Agrarian University]. 2014. № 5 (115). Pp. 67-74. (In Russ.).
21. Isaev A.V., Demakov Iu.P., Sharafutdi-nov R.N. et al. Ekogeokhimiya alluvial'nykh lugovykh i dernovo-lugovykh pochv zapovednika «Bol'shaya Kokshaga» [Ecogeochemistry of alluvial-meadow and sod-meadow soils in Bolshaya Kokshaga nature reserve]. Nauchnye trudy gosudarstvennogo prirodnogo zapovednika «Bol'shaya Kokshaga» [Scientific Papers of the State Nature Reserve "Bolshaya Kokshaga"]. Iss. 9. Yoshkar-Ola: PGTU, 2020. Pp. 30-71. (In Russ.).
22. Borovin-Romanova T. F., Farafanov M. M., Gribovskaia I. F. Spektral'noe opredelenie mikroele-mentov v rasteniyakh i pochvakh [Spectrographic determination of microelements in plants and soil]. Moscow: Nauka, 1973. 110 p. (In Russ.).
23. Iuing G. Instrumental'nye metody khimich-eskogo analiza [Instrumental procedure for chemical analysis]. Moscow: Mir, 1989. 608 p. (In Russ.).
24. Demakov Iu.P., Isaev A.V., Gareev B.I. et al. Ispol'zovanie rentgenofluorescentnogo analiza dlya otsenki soderzhaniya khimicheskikh elementov v poch-ve lesnykh biogeotsenozov [Use of X-ray fluorescence analysis to calculate the content of chemical elements in the soil of forest biogecoenoses]. Nauchnye trudy gosu-darstvennogo prirodnogo zapovednika «Bol'shaya Kokshaga» [Scientific Papers of the State Nature Re-
serve "Bolshaya Kokshaga"]. Iss. 8. Yoshkar-Ola: PGTU, 2017. Pp. 56-75. (In Russ.).
25. Dmitriev E.A. Matematicheskaya statistika v pochvovedenii [Mathematical statistics in pedology]. Moscow: MGU, 1972. 292 p. (In Russ.).
26. Draper N., Smith H. Prikladnoy regres-sionnyy analiz [Aplied regression analysis]. Moscow: Statistika, 1973. 392 p. (In Russ.).
27. Grinin A. S., Orekhov N. A., Novikov V. N. Matematicheskoe modelirovanie v ekologii [Mathematical simulation in ecology]. Moscow: YuNITI-DANA, 2003. 269 p. (In Russ.).
28. Taylor S. R., McLennan S. M. The continental crust: Its composition and evolution. Oxford: Blackwell Science Publ., 1985. 330 p.
29. Wedepohl K. H. The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1995. Vol. 59. № 7. Pp. 1217-1232.
30. Iaroshevskii A. A. Rasprostranennost' khimi-cheskikh elementov v zemnoy kore [Abundance of chemical elements in the earth's crust]. Geokhimiya [Geochemistry]. 2006. № 1. Pp. 54-62. (In Russ.).
31. Hu Z., Gao S. Upper crustal abundances of trace elements: A revision and update. Chemical Geology. 2008. Vol. 253. Iss. 3-4. Pp. 205-221.
32. Grigorev N. A. Raspredelenie khimicheskikh elementov v verkhney chasti kontinental'noy kory [Distribution of chemical elements in the upper part of the continental crust]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2009. 382 p. (In Russ.).
33. Kasimov N. S., Vlasov D. V. Klarki khimicheskikh elementov kak etalony sravneniya v ekogeokhimii [Clarkes of chemical elements as a comparison standard in ecogeochemistry]. Vestnik Moskovskogo un-ta. Ser. 5. Geografiya. [Moscow University Bulletin. Series 5, Geography.] 2015. № 2. Pp. 7-17. (In Russ.).
34. Cheshuin E. N., Demakov Iu. P. Rost sosno-vo-berezovykh kul'tur v zavisimosti ot pochvenno-ekologicheskikh faktorov na peschanykh pochvakh Mariyskogo Zavolzhya [Growth of pine-birch plantations depending on the soil-ecological factors in sandy soils of Mari Trans-Volga Region]. Lesnoe khozyaystvo [Forestry]. 2006. № 5. Pp. 28-29. (In Russ.).
35. Demakov Iu. P. Struktura i zakonomernosti razvitiya lesov Respubliki Many El [Structure and regularities of forest development in Mari El Republic]. Yoshkar-Ola: PGTU, 2018. 432 p. (In Russ.).
The article was submitted 09.08.2021; approved after reviewing 25.10.2021;
accepted for publication 15.11.2021.
For citation: Demakov Yu. P., Isaev A. V. Elemental Composition of Sandy Soils in Forest Biogeocenoses (Mari Trans-Volga Region). Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2021. № 4 (52) Pp. 54-69. (In Russ.). https://doi.org/10.25686/2306-2827.2021A54
Information about the authors
Iurii P. Demakov - Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher, State Nature Reserve "Bolshaya Kokshaga"; Visiting Professor of the Chair of Forest Plantations, Selection and Biotechnology, Volga State University of Technology. Research interests - biogeocenology, pedology, geoecology. Author of 360 scientific publications, including 14 monographs and study guides.
Aleksandr V. Isaev - Candidate of Agricultural Sciences, Deputy Director for Science, State Nature Reserve "Bolshaya Kokshaga". Research interests - biogeocenology, pedology, geoecolo-gy. Author of 70 scientific publications, including 1 monograph.
Contribution of the authors: all authors made an equivalent contribution to the preparation
The authors declare that they have no conflict of interest.
