CC BY
11
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE.
2022. No.1
НАУКИ О ЗЕМЛЕ SCIENCES OF EARTH
Научная статья УДК 631.416.9
doi: 10.18522/1026-2237-2022-1-28-37
ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Татьяна Васильевна Дегтярева
Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия dtb. 70@mail.ru
Аннотация. Рассматриваются особенности формирования микроэлементного состава различных родов черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья. Их развитие протекает в своеобразных условиях (мягкий умеренно-континентальный климат, непромывной водный режим, карбонатные почвообразующие породы, разнотравно-злаковая растительность). В зависимости от характера почвообразующих пород происходит образование черноземов обыкновенных обычных и карбонатных на лессовидных суглинках, солонцеватых на элюво-делювии майкопских глин, остаточно-карбонатных на элювии известняка, песчаника. Основными почвообразовательными процессами, обусловливающими развитие системы почвенных соединений микроэлементов, являются гумусообразование и гумусонакопление, оглинение, накопление карбонатов Ca, очень слабое ожелезнение.
Распределение большинства рассматриваемых микроэлементов (Pb, Cu, Zn) в профиле почв определяется, прежде всего, процессами биогенной аккумуляции в составе малоподвижных органоминеральных комплексов с гуминовыми кислотами. Выраженность сорбционного геохимического барьера ослаблена в связи с равномерным распределением илистой фракции по профилю почв. Помимо связывания микроэлементов с органическим веществом почв, происходит интенсивное закрепление их в составе карбонатов. Это приводит к снижению миграционной подвижности микроэлементов в почвенном профиле, их недоступности для растений. Особенности формирования микроэлементного состава черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья варьируют в зависимости от специфики почвообразующих отложений. В случае залегания почв на соленосных глинистых отложениях определяющую роль играет солонцовый процесс, на элювии плотных пород - близость карбонатных отложений, на лессовидных суглинках - их повышенная пористость и водопроницаемость.
Ключевые слова: почвы, черноземы обыкновенные, микроэлементы, химические элементы, Центральное Предкавказье, ландшафты
Для цитирования: Дегтярева Т.В. Формирование микроэлементного состава черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2022. № 1. С. 28-37.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0). Original article
FORMATION OF THE MICROELEMENT COMPOSITION OF ORDINARY CHERNOZEMS IN THE CENTRAL CAUCASIAN REGION
Tatyana V. Degtyareva
North-Caucasus Federal University, Stavropol, Russia dtb. 70@mail.ru
© Дегтярева Т.В., 2022
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Abstract. The article discusses the features of the formation of the microelement composition of various genera of ordinary chernozems in the Central Caucasian Region. Their development takes place in peculiar conditions: mild temperate continental climate, non-leaching water regime, carbonate soil-forming rocks, forb-grass vegetation. Depending on the nature of the soil-forming rocks, ordinary and carbonate chernozems (on loess-like loams), solonetzic (on eluvium-deluvium of Maikop clays), and residual-carbonate chernozems (on eluvium of limestone and sandstone) are formed. The main soil-forming processes that determine the development of a system of soil compounds of microelements are humus formation and humus accumulation, claying, accumulation of Ca carbonates, and very weak ferruginization.
The distribution of most of the microelements under consideration (Pb, Cu, Zn) in the soil profile is determined, first of all, by the processes of biogenic accumulation in the composition of low-mobility organic-mineral complexes with humic acids. The severity of the sorption geochemical barrier is weakened due to the uniform distribution of the clay fraction along the soil profile. In addition to the binding of microelements to the organic matter of soils, they are intensively fixed in the composition of carbonates. This leads to a decrease in the migration mobility of microelements in the soil profile and their inaccessibility to plants. The features of the formation of the microelement composition of ordinary chernozems in the Central Caucasian Region vary depending on the specifics of soil-forming deposits. In the case of soil occurrence on salt-bearing clay deposits, the solonetz process plays a decisive role, in the case of occurrence of dense rocks on the eluvium, the proximity of carbonate deposits, and in the case of occurrence on loess-like loams, their increased porosity and water permeability.
Keywords: soils, ordinary chernozems, trace elements, chemical elements, Central Caucasian Region, landscapes
For citation: Degtyareva T.V. Formation of the Microelement Composition of Ordinary Chernozems in the Central Caucasian Region. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2022;(1):28-37. (In Russ.).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Введение
Микроэлементный состав почв представляет собой важную часть системы почвенных соединений химических элементов [1]. Его формирование в современных условиях антропогенного прессинга на почвенный покров протекает с включением антропогенных потоков загрязняющих веществ. Это создает определенные трудности в дифференциации соединений микроэлементов, относящихся к разным источникам поступления и имеющих различный характер распределения в почвах [2].
Для Центрального Предкавказья проблема изучения формирования микроэлементного состава почв имеет высокую актуальность в связи со значительным вовлечением почвенного покрова в сельскохозяйственное производство [3]. При этом происходит существенная трансформация свойств почв, сопровождающаяся изменением их физических и химических параметров, в том числе и микроэлементного состава [4]. В числе самых распространенных и интенсивно используемых почв в Центральном Предкавказье - черноземы обыкновенные, распределение которых происходит в соответствии с широтной зональностью с севера на юг [3]. Этим почвам соответствуют особые условия их образования: мягкий климат со средней годовой температурой +11,0 оС, отсутствием глубокого промерзания, сумма активных температур ~ 3300-3400 оС, годовое количество осадков 511-636 мм, непромывной тип водного режима [5]. В составе растительности преобладает разнотравно-злаковая степь с большим количеством бобовых видов. Почвообразующие породы представлены преимущественно лессовидными отложениями. Помимо них, черноземы обыкновенные формируются на продуктах выветривания палеоген-неогеновых и неогеновых глин (майкопских и сарматских), известняков и песчаников [4]. В связи с разнообразием почвообразующих пород происходит дифференциация свойств почв, проявляющаяся в развитии солонцового процесса на майкопских глинах, засоления на засоленных отложениях, малой мощности почвенного профиля на элювии известняков.
Цель исследования - определить основные закономерности формирования микроэлементного состава черноземов обыкновенных в условиях Центрального Предкавказья на основе анализа литературных материалов и результатов собственных полевых исследований. Изучение микроэлементного состава черноземов обыкновенных позволяет установить основные свойственные им особенности распределения химических элементов по профилю почв, их дифференциацию в зависимости от почвооб-разующих пород и положения в различных условиях рельефа.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Материалы и методы исследования
В основу исследования микроэлементного состава черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья легли результаты почвенно-геохимического опробования на территории нескольких ландшафтов, выделенных В.А. Шальневым [6] в пределах Ставропольской возвышенности. Ключевыми точками стали морфологические единицы ландшафтов в ранге местностей, опробование которых позволяет наиболее полно реализовать поставленную цель исследования. Такими участками стали платообразные поверхности, склоны структурно-денудационных плато и днища речных долин трех ландшафтов Ставропольского края: Расшеватско-Егорлыкского (охватывает бассейн реки Расшеватка), Егорлыкско-Сенгилеевского (Сенгилеевская котловина и долина реки Егорлык), Ташлянского (бассейн реки Ташла). Растительность ключевых участков представлена разнотравно-дерновиннозлаковой степью, в составе которой преобладают Bothriochloa ischaemum, Festuca rupicola Heuff, Festuca valesiaca Gaudin, Thymus marschallianus, Stipa capillata, Artemisia austriaca Jacg, Poa angustifolia L., Medicago romanica Pzod. Согласно данным Д.С. Дзы-бова [7], урожайность разнотравно-дерновиннозлаковой степи этих участков доходит до 47,8 ц/га.
В пределах ключевых участков проведено заложение полных почвенных разрезов с отбором образцов почв по генетическим горизонтам. Химико-аналитическая обработка заключалась в определении содержания валовых и подвижных форм четырех микроэлементов (Pb, Cu, Zn и Cd), содержания гумуса методом мокрого озоления И.В. Тюрина (ГОСТ 26213-91), значения рН водной вытяжки потенциометрическим методом (ГОСТ 26423-85), гранулометрического состава методом Н.А. Качинского. Валовые формы микроэлементов определялись в сухой пробе на рентген-флуоресцентном спектрометре (Xenemetrix EX-Calibur), подвижные формы (обменные) экстрагировались ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8 при соотношении почва:раствор 1:5 [8] и последующим определением содержания микроэлементов на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-АФА». Статистическая обработка осуществлялась в программе Excel.
Характеристика микроэлементного состава почв выполнена на основе сравнения с мировыми почвенными кларками путем определения кларков концентрации (КК) и рассеяния (КР). Расчет КК проводился как отношение содержания химического элемента в почвах ключевых ландшафтов к мировому почвенному кларку данного элемента по [9]; КР - как отношение значения мирового почвенного кларка химического элемента к его содержанию в почвах ключевых ландшафтов. В качественном отношении микроэлементный состав почв характеризовался как последовательность уменьшения концентраций рассматриваемых химических элементов в гумусовом горизонте. При определении особенностей радиального распределения микроэлементов использован коэффициент радиальной дифференциации (R), равный отношению содержания химического элемента в генетическом горизонте почв к его содержанию в почвообразующей породе.
Полученные результаты и их обсуждение
Черноземы обыкновенные обычные и карбонатные в Центральном Предкавказье относятся к пред-кавказским мицелярно-карбонатным умеренно теплой южноевропейской фации [10]. Для них характерны следующие отличия: большая мощность гумусовых горизонтов (112 см и более), невысокое содержание гумуса (до 4 %), высокий уровень залегания карбонатов в почвенном профиле (поверхность или верхняя часть гумусового горизонта), тяжело- и среднесуглинистый состав, равномерное распределение по профилю илистой фракции [11, 12]. В минералогическом составе преобладают минералы монтмориллонитовой группы и гидрослюды [13], обусловливающие вместе с органическими коллоидами высокую емкость поглощения (ЕКО = 32-35 мг-экв/100 г) [11].
Изученным черноземам обыкновенным обычным Расшеватско-Егорлыкского ландшафта свойственна нейтральная реакция среды гумусового горизонта (pH 7,18±0,06), которая становиться щелочной (pH 8,31±0,14) в нижней части почвенного профиля (табл. 1). Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 3,76±0,44 %, с глубиной происходит его падение до 1,05±0,05 %. Гумус относится к фуль-ватно-гуматному типу [14]. Гранулометрический состав - тяжелосуглинистый, содержание фракции физической глины составляет 49,2±1,7 %. Содержание карбонатов возрастает с глубиной, увеличиваясь от 0,7-0,8 % в гумусовом горизонте до 13-15 % в нижней части почвенного профиля [12].
В качественном отношении микроэлементный состав черноземов обыкновенных обычных Расше-ватско-Егорлыкского ландшафта имеет вид Zn>Cu>Pb>Cd (табл. 2). По сравнению с мировыми почвенными кларками [9] микроэлементный состав изученных почв характеризуется обогащением Zn, Pb и Cu, обеднением Cd.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Распределение микроэлементов в профиле черноземов обыкновенных контролируется несколькими почвообразовательными процессами, характерными для различных частей почвенного профиля. В верхней и средней частях почвенного профиля определяющее значение имеют процессы гумусообразования и гумусонакопления, закрепления биогенных элементов в составе органомине-ральных комплексов, образованных преимущественно при участии гуминовых кислот. В средней и нижней частях почвенного профиля (горизонты В1, В2, ВС Ca) важную роль приобретают процессы накопления CaCO3, т.е. окарбоначивания. Накопление большого количества карбонатов кальция приводит к формированию системы почвенных соединений микроэлементов, связанных с CaCO3. Микроэлементы частично сорбируются карбонатами кальция, частично обменно замещают Ca, образуя прочносвязанные бикарбонаты [2]. Из рассматриваемых химических элементов это характерно для Cu и Pb [15]. Менее прочно связываются с карбонатами Zn и Cd. Хотя и для этих микроэлементов также установлена способность закрепляться в форме карбонатов [16].
Таблица 1 / Table 1
Физико-химические свойства и содержание микроэлементов в черноземах обыкновенных Центрального Предкавказья / Physicochemical properties and the content of trace elements in ordinary chernozems of the Central Caucasian Region
Ландшафт, чернозем Горизонт/ глубина, Гумус, % рН водн. Ил <0,001 мм, Физ. глина <0,01 мм, Содержание микроэлементов ± погрешность, мг/кг (в числителе - валовые формы, в знаменателе - обменные)
обыкновенный см % % Cu Zn Pb Cd
А/10 3,76 7,2 24,1 49 30,6±3,0 77,4±7,7 27,8±2,4 0,44±0,05
0,24±0,13 1,36±0,2 2,66±0,2 0,11±0,01
В1/ 35 2,44 7,6 23,4 47 28,4±2,7 64,5±6,3 25,1±2,5 0,50±0,05
Расшеватско- 0,42±0,11 1,22±0,1 2,12±0,2 <0,05
27,5±2,7 0,88±0,1 66,4±6,5 1,14±0,2 25,9±2,6 1,79±0,2 0,49±0,05 0,12±0,01
Егорлыкский, обычный B2/ 64 1,78 7,8 23,6 46
BCCa/92 1,05 8,3 24,2 49 26,9±2,3 67,7±6,6 26,8±2,5 0,47±0,05
1,43±0,08 1,11±0,14 1,01±0,2 0,16±0,01
С/П0 0,76 8,1 24,1 47 25,7±2,5 65,8±6,5 24,8±2,4 0,46±0,05
1,64±0,05 1,06±0,1 1,05±0,1 0,16±0,01
А/10 3,34 7,4 52,3 71 37,4±3,7 96,6±9,6 32,4±3,2 0,58±0,05
0,43±0,12 2,08±0,2 2,68±0,2 0,13±0,01
В1/ 35 2,35 7,8 49,4 70 35,6±3,5 87,9±8,7 31,7±3,0 0,57±0,05
Егорлыкско- Сенгилеевский, солонцеватый 0,64±0,11 1,96±0,2 2,13±0,2 0,14±0,01
B2/ 54 1,56 8,2 51,2 69 38,4±3,8 72,3±7,2 28,6±2,8 0,43±0,04
1,09±0,1 1,74±0,2 1,97±0,2 <0,05
BC/85 0,84 9,1 49,8 70 39,1±3,9 69,6±6,8 29,9±2,9 0,52±0,05
1,45±0,1 1,12±0,1 1,54±0,1 <0,05
С/112 0,41 9,0 49,4 69 33,6±3,2 69,3±6,8 29,7±2,9 0,44±0,04
1,58±0,07 1,07±0,1 1,12±0,1 0,17±0,01
А/10 2,14 7,8 21,8 42 26,4±2,6 65,3±6,3 28,4±2,8 0,43±0,04
0,26±0,2 2,03±0,1 1,56±0,1 0,08±0,01
Ташлянский, В1/ 24 1,98 7,9 21,6 43 25,8±2,5 0,59±0,2 65,4±6,5 1,54±0,1 26,6±2,6 1,24±0,1 0,44±0,04 0,11±0,01
остаточно-карбонатный легкосуглинистый B2/ 39 1,76 8,3 23,7 44 24,9±2,4 0,64±0,15 55,8±5,5 1,12±0,1 25,8±2,5 1,12±0,1 0,39±0,03 0,15±0,01
BC /54 0,98 8,3 22,8 43 22,6±2,2 1,05±0,14 50,4±5,0 0,59±0,1 23,5±2,3 1,13±0,1 0,38±0,03 0,16±0,01
С/68 0,44 8,1 20,9 43 21,8±2,1 43,6±4,3 22,5±2,2 0,38±0,03
1,28±0,11 0,24±0,1 3,35±0,3 <0,05
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Таблица 2 / Table 2
Микроэлементный состав черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья / Trace element composition of ordinary chernozems of the Central Caucasian Region
Ландшафт, чернозем обыкновенный Качественный состав Сравнение с кларком почв [9] Внутрипрофильное распределение (валовые формы)
КК КР Горизонт R
Расшеватско-Егорлыкский, обычный Zn>Cu>Pb>Cd Pb2,48 Zni,55 Cui,53 Cd1,13 А Cu1,2 ZnU7Pb1,0 Cd0,95
В1 Cu1,1 Cd1,08 Pb1,01 Zn0,98
B2 Cu1,07 Cd1,06 Pb1,04 Zn1,01
BCCa Pb1,08 Cu1,04 Cd1,02 Zn1,01
Егорлыкско- Сенгилеевский, солонцеватый Zn>Cu>Pb>Cd Pb3,24 Zn1,93 Cu1,87 CdU6 - А Zn1,39 Cd1,31 Cu1,11Pb1,09
В1 Zn1,26 Cd1,24 Pb1,06 Cu1,05
B2 Cu1,14 Zn1,04 Cd0,97Pb0,96
BCCa Cd1,18 Cu1,16Pb1,0 Zn1,0
Ташлянский, остаточно- карбонатный Zn>Pb>Cu>Cd Pb2,84 Cu1,32 Zn1,30 Cd1,16 А Zn1,49Pb1,26 Cu1,21 Cd1,13
В1 Cu1,18 Pb1,18 Zn1,15 Cd1,15
B2 Zn1,27 Pb1,14 Cd1,14 Cu1,02
BCCa Zn1,15 Pb1,04 Cu1,03Cd1,0
Важное значение в перераспределении микроэлементов по почвенному профилю имеет положение щелочного геохимического барьера, на котором происходит частичное осаждение катионоген-ных микроэлементов [17]. В черноземах обыкновенных обычных щелочной геохимический барьер формируется на границе гумусового и переходного горизонтов, при смене условий среды с нейтральной (горизонт А) на слабощелочную (горизонт В1). Это приводит к развитию относительно невысокого градиента щелочно-кислотных условий, способствующего выпадению из почвенных растворов мигрирующих соединений микроэлементов [17]. Как видно из рисунка, в черноземах обыкновенных обычных происходит совмещение биогеохимического и щелочного геохимических барьеров в верхней части почвенного профиля, которое сопровождается аккумуляцией Zn, Pb. Это в определенной мере подтверждается значимым (р<0,05) коэффициентом корреляции между количеством ^ и Zn в почвах и содержанием гумуса (г = 0,98 и г = 0,74 соответственно); между количеством ^ и рН (г = -0,95).
Формирование сорбционного геохимического барьера в профиле черноземов обыкновенных лимитируется малой интенсивностью процессов иллювиирования. Их выраженность для данных почв ослаблена в силу преобладания непромывных условий водного режима в течение года, существования «горизонта иссушения» в профиле почв, большой степени перерытости почвенной массы. Эти факторы в совокупности приводят к слабой дифференциации почвенного профиля черноземов обыкновенных по гранулометрическому составу (табл. 1). Значимый (р<0,05) коэффициент корреляции между содержанием илистой фракции и количеством микроэлемента установлен только для Cd (Г = -0,84).
Для черноземов обыкновенных солонцеватых Егорлыкско-Сенгилеевского ландшафта характерным является постепенность переходов генетических горизонтов, пониженный уровень вскипания от 10 % соляной кислоты (ниже гумусового слоя). Реакция почвенной среды гумусового горизонта слабощелочная (рН 7,4±0,08), с глубиной величина рН достигает сильнощелочного значения с рН 9,1±0,09 (табл. 1). По содержанию гумуса (3,34±0,23 %) почвы являются слабогумусированными. Гранулометрический состав легкоглинистый - содержание физической глины в верхнем горизонте составляет 71,0±0,64 %. Элювиально-иллювиальное перемещение илистой фракции в пределах почвенного профиля отсутствует. Сумма поглощенных оснований в верхнем горизонте - 33,3-35,6 мг-экв/100 г, в составе поглощенных оснований на долю № приходится 4,4 % [18].
Как видно из табл. 2, качественный микроэлементный состав черноземов обыкновенных солонцеватых имеет вид Zn>Cu>Pb>Cd. В почвах происходит концентрирование относительно мировых поч-
ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
венных кларков по А.П. Виноградову [9] всех рассматриваемых микроэлементов. Высокие концентрации Zn и Pb во многом наследуются от почвообразующих пород (элюво-делювий майкопских глин), минералогический состав которых отличает присутствие цинк- и свинецсодержащих минералов (роговая обманка, биотит, гранат, рутил, эпидот, циркон и др. [4]). Их разрушение в ходе внутрипочвенного выветривания приводит к высвобождению микроэлементов из состава кристаллических решеток и переходу в ионообменные формы.
При формировании микроэлементного состава черноземов обыкновенных солонцеватых определяющее значение имеет накопление катионов Na в составе ППК. При этом происходит изменение щелочно-кислотных условий в сильнощелочную сторону в нижней части почвенного профиля (pH в горизонте ВС у этих почв повышается до 9,4 [18]). Контрастность щелочного геохимического барьера увеличивается за счет более высокого градиента щелочно -кислотных условий. Большинство катионогенных химических элементов ( Cu, Zn, Pb) становятся малоподвижными в условиях сильнощелочной реакции почвенного раствора и закрепляются в поглощенном состоянии на поверхности твердой фазы почвы [2, 17]. Свойственные черноземам обыкновенным солонцеватым процессы педотурбации (перемешивание) почвенной массы [19] приводят к постоянному перераспределению фаз - носителей микроэлементов по почвенному профилю. Заключенные в них микроэлементы перемещаются, и их распределение не соответствует приуроченности к определенным внутрипочвенным геохимическим барьерам. Явление слитости, присущее черноземам обыкновенным солонцеватым, способствует слабой проницаемости почвенной массы для почвенных растворов, несущих подвижные формы микроэлементов. Все это, в совокупности, определяет равномерный характер распределения микроэлементов по почвенному профилю черноземов обыкновенных солонцеватых (рисунок), их слабую обеспеченность подвижными, доступными для растений формами микроэлементов.
Важной составляющей формирования микроэлементного состава черноземов обыкновенных остаточно-карбонатных, развитых на элювии плотных пород (продукт разрушения известняков и песчаников), является высота залегания карбонатов. Как правило, для этих разновидностей черноземов обыкновенных залегание карбонатов отмечается с поверхности и связано с близостью расположения почвообразующих пород. В черноземах обыкновенных остаточно -карбонатных Ташлянского ландшафта это способствует формированию слабощелочной реакции среды (pH 7,8±0,12) уже в гумусовом горизонте (табл. 1). В почвенном профиле не происходит образования щелочного геохимического барьера и распределение микроэлементов определяется их закреплением в составе органо-минеральных комплексов и карбонатов. Это отчасти подтверждается наличием значимых положительных корреляционных связей (р<0,05) между содержанием Cu, Zn, Pb и гумуса (г = 0,97-0,98); отрицательных - между содержанием Cd и pH (r = -0,86). Преимущественный тип внутрипрофиль-ного распределения Cu, Zn и Pb - биогенное аккумулирование в гумусовом горизонте, Cd - равномерный (рисунок).
Микроэлементный состав черноземов обыкновенных остаточно-карбонатных Ташлянского ландшафта, развитых на элювии плотных пород, отличается более низком содержанием микроэлементов по сравнению с микроэлементным составом черноземов обыкновенных солонцеватых, сформированных на элювии майкопских глин в Егорлыкско-Сенгилеевском ландшафте. Это обстоятельство связано с пониженным уровнем нахождения микроэлементов в почвообразующих породах (элювий известняков, песчаников), облегченным гранулометрическим составом и хорошей проницаемостью почвенной массы для почвенных растворов, выносящих подвижные формы микроэлементов.
Несмотря на более высокий уровень залегания карбонатов, которые обусловливают прочное связывание микроэлементов, в профиле черноземов обыкновенных остаточно -карбонатных распределение подвижных форм микроэлементов аналогично их распределению в профиле черноземов обыкновенных обычных с залеганием карбонатов на глубине 30-40 см. Происходит увеличение с глубиной подвижных форм Cu и Cd, уменьшение подвижных соединений Zn и Pb. Такое распределение подвижных форм микроэлементов связано с подвижностью их органоминеральных комплексов и возможностью образовывать специфически сорбированные соединения с карбонатами. Органоми-неральные комплексы гуминовых кислот с ионами Cu и Cd более подвижны, чем с Zn и Pb [16], в то же время с увеличением количества карбонатов в нижней части профиля черноземов обыкновенных происходит сильное связывание подвижных соединений Zn и Pb в составе прочных бикарбонатов [20].
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGIO No.1
Cu
Zn
Pb
см 0
20
40
60
80
100
120
см 0
20
40
60
80
100 -
120 -
см 0
20
40
60
80
100
120
20
30
40 мг/кг
100 мг/кг
20
25
30 мг/кг
Расшеватско-Егорлыкский ландшафт
Cu
Zn
Pb
0 20 40 60 80 100 120
/
см 0
20
40
60 -
80
100 -
120 -■
см 0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 мг/кг
100
200 мг/кг
20
30
40 мг/кг
см 0
20
40
60
80
100
120
Cd
1
мг/кг
Егорлыкско-Сенгилеевский ландшафт
Pb
см 0 10 20 30 40 -50 -60 70 -80 90 --
0
50 мг/кг
см 0 10 20 30 40 -50 -60 70 80 90
Cd
0,5 мг/кг
Ташлянский ландшафт
Распределение микроэлементов (валовые формы) в профиле черноземов обыкновенных ландшафтов Центрального Предкавказья / Distribution of trace elements (gross forms) in the profile of chernozems of ordinary landscapes in the Central Caucasian Region
0
см
0
0
0
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Заключение
Формирование микроэлементного состава различных родов черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья определяется выраженностью в почвенном профиле основных почвенно-геохими-ческих процессов, связанных с закреплением и перераспределением микроэлементов: их биоаккумуляции в составе гумуса, окарбоначивания и вхождения микроэлементов в состав карбонатных соединений, оглинивания и сорбции микроэлементов на илистых частицах, педотурбации и перемешивания почвенных масс землероями. Все это приводит к равномерному распределению фаз - носителей микроэлементов в почвенном профиле. В разных родах черноземов обыкновенных выраженность этих процессов во многом обусловлена влиянием характера почвообразующих пород на свойства почвенной массы. При залегании черноземов обыкновенных на лессовидных суглинках важное значение имеет положение щелочного геохимического барьера, на котором накапливаются микроэлементы в почвенном профиле. При залегании черноземов обыкновенных на майкопских глинах определяющую роль играют постоянно протекающие процессы педотурбации, приводящие к равномерному распределению микроэлементов в составе фаз-носителей по почвенному профилю. Близость плотных известняковых пород в черноземах обыкновенных остаточно-карбонатных вызывает отсутствие щелочного геохимического барьера в профиле почв.
Изученные особенности развития системы почвенных соединений микроэлементов в различных родах черноземов обыкновенных Центрального Предкавказья позволяют осуществлять прогнозные мероприятия по стабилизации микроэлементного состава почв в условиях усиления их антропогенного использования.
Список источников
1. Дегтярева Т.В., Караев Ю.И., Лиховид А.А., Лысенко А.В. Микроэлементный состав дерново-карбонатных почв Северо-Западного Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. Т. 13, № 1 (47). С. 25-34.
2. Минкина Т.М., МотузоваГ.В., Назаренко О.Г. Состав соединений тяжелых металлов в почвах. Ростов н/Д.: Эверест, 2009. 208 с.
3. Подколзин А.И., Минеев В.Г. Антропогенез почвенного покрова природных ландшафтов Центрального Предкавказья // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. № 1. С. 51-59.
4. Цховребов B.C. Агрогенная деградация черноземов Центрального Предкавказья. Ставрополь: АГРУС, 2003. 224 с.
5. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И., Удовиченко В.И., Петрова Л.Н., Дридигер В.К., Антонов С.А., Адрианов Д.Ю., Дзыбов Д.С., Кравцов В.В., Ерошенко Ф.В., Куприченко М.Т., Ковтун В.И., Кузыченко Ю.А., Шу-стиковаЕ.П., ХрипуновА.И., ШаповаловаН.И., ЧертовВ.Г., ВолодинА.Б., КомаровН.М., Лапенко Н.Г., Галушко Н.А., Давидянц Э.С., Чапцев А.И., Чапцева Т.В., Шлыкова Т.Д., Браткова Л.Г., Чумакова В.В., Общия Е.Н., Багрин-цева В.Н., Ходжаева Н.А., Федотов А.А., Кешин Н.В. Система земледелия нового поколения Ставропольского края. Ставрополь: АГРУС, 2013. 520 с.
6. Шальнев В.А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2007. 310 с.
7. Дзыбов Д.С. Растительность Ставропольского края. Ставрополь: АГРУС, 2018. 492 с.
8. Садовникова Л.К. Использование почвенных вытяжек при изучении соединений тяжелых металлов // Химия в сельском хозяйстве. 1997. № 2. С. 37-40.
9. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 238 с.
10. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А., Тюльпанов В.И. Почвоведение (почвы Северного Кавказа). Краснодар: Совет. Кубань, 2002. 728 с.
11. Куприченков М.Т., Антонова Т.Н., Симбирев Н.Ф., Цыганков А.С. Земельные ресурсы Ставрополья и их плодородие. Ставрополь: Ставропольская краевая тип., 2002. 320 с.
12. АнтыковА.Я., СтомаревА.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие. Ставрополь: Ставропольское кн. изд-во, 1970. 180 с.
13. ЧижиковаН.П., ГодуноваЕ.И., Шкабарда С.Н., СамсоноваА.А., Малуева Т.И. Пространственное распределение глинистых минералов в агрочерноземах эрозионно-денудационных равнин Ставропольского края // Почвоведение. 2012. № 9. С. 983-996.
14. Сизов А.П. Влияние некоторых почвообразующих пород на черноземообразовательный процесс: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1985. 24 с.
15. Минкина Т.М., Пинский Д.Л., Манджиева С.С., Бауэр Т.В., Сушкова С.Н., Кушнерева А.В. Влияние сопутствующего аниона на баланс катионов в системе почва - раствор (на примере чернозема обыкновенного) // Почвоведение. 2014. № 8. С. 932-940.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
16. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Адсорбция тяжелых металлов почвами и горными породами. Характеристики сорбента, условия, параметры и механизмы адсорбции : аналит. обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2009. 155 с.
17. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.
18. Новиков А.А. Генетические особенности и агроэкологический мониторинг черноземов солонцевато-слитых развитых на элювии майкопских глин Центрального Предкавказья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Краснодар, 2003. 26 с.
19. Ковда И.В., Моргун Е.Г., Алексеева Т.В. Формирование и развитие почвенного покрова гильгай (на примере Центрального Предкавказья) // Почвоведение. 1992. № 3. С. 19-34.
20. Манджиева С.С., Минкина Т.М., Мотузова Г.В., Головатый С.Е., Мирошниченко Н.Н., Лукашенко Н.К., Фатеев А.И. Фракционно-групповой состав соединений цинка и свинца как показатель экологического состояния почв // Почвоведение. 2014. № 5. С. 632-640.
References
1. Degtyareva T.V., Karaev Yu.I., Likhovid A.A., Lysenko A.V. Microelement composition of soddy-calcareous soils of the North-Western Caucasus. Ustoichivoe razvitie gornykh territorii = Sustainable Development of Mountain Territories. 2021;13(1):25-34. (In Russ.).
2. Minkina T.M., Motuzova G.V., Nazarenko O.G. Composition of heavy metal compounds in soils. Rostov-on-Don: Everest Publ.; 2009. 208 p. (In Russ.).
3. Podkolzin A.I., Mineev V.G. Anthropogenesis of soil cover in natural landscapes of the Central Ciscaucasia. Prob-lemy agrokhimii i ekologii = Problems of Agrochemistry and Ecology. 2009;(1):51-59. (In Russ.).
4. Tskhovrebov B.C. Agrogenic degradation of chernozems of the Central Caucasian Region Stavropol: AGRUS Publ.; 2003. 224 p. (In Russ.).
5. Kulintsev V.V., Godunova E.I., Zhelnakova L.I., Udovichenko V.I., Petrova L.N., Dridiger V.K., Antonov S.A., Adrianov D.Yu., Dzybov D.S., Kravtsov V.V., Eroshenko F.V., Kuprichenko M.T., Kovtun V.I., Kuzychenko Yu.A., Shustikova E.P., Khripunov A.I., Shapovalova N.I., Chertov V.G., Volodin A.B., Komarov N.M., Lapenko N.G., Ga-lushko N.A., Davidyants E.S., Chaptsev A.I., Chaptseva T.V., Shlykova T.D., Bratkova L.G., Chumakova V.V., Ob-shchiya E.N., Bagrintseva V.N., Khodjaeva N.A., Fedotov A.A., Keshin N.V. The system of agriculture of the new generation of the Stavropol Territory. Stavropol: AGRUS Publ.; 2013. 520 p. (In Russ.).
6. Shalnev V.A. Evolution of the landscapes of the North Caucasus. Stavropol: Stavropol State University Press; 2007. 310 p. (In Russ.).
7. Dzybov D.S. Vegetation of the Stavropol Territory. Stavropol: AGRUS Publ., 2018. 492 p. (In Russ.).
8. Sadovnikova L.K. Use of soil extracts in the study of compounds of heavy metals. Khimiya v sel'skom khozyaistve = Chemistry in Agriculture. 1997;(2):37-40. (In Russ.).
9. Vinogradov A.P. Geochemistry of rare and trace elements in soils. Moscow: USSR Academy of Sciences Press; 1957. 238 p. (In Russ.).
10. Valkov V.F., Shtompel Yu.A., Tyulpanov V.I. Soil science (soils of the North Caucasus). Krasnodar: Sovetskaya Kuban' Publ.; 2002. 728 p. (In Russ.).
11. Kuprichenkov M.T., Antonova T.N., Simbirev N.F., Tsygankov A.S. Land resources of the Stavropol region and their fertility. Stavropol: Stavropol Regional Printing House; 2002. 320 p. (In Russ.).
12. Antykov A.Ya., Stomarev A.Ya. Soils of the Stavropol Territory and their fertility. Stavropol: Stavropol Publishing House; 1970. 180 p. (In Russ.).
13. Chizhikova N.P., Godunova E.I., Shkabarda S.N., Samsonova A.A., Malueva T.I. Spatial distribution of clay minerals in agrochernozems of erosion-denudation plains of the Stavropol Territory. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2012;(9):983-996. (In Russ.).
14. Sizov A.P. Influence ofsome soil-forming rocks on the chernozem-forming process. Dissertation Thesis. Moscow, 1985. 24 p. (In Russ.).
15. Minkina T.M., Pinsky D.L., Mandzhieva S.S., Bauer T.V., Sushkova S.N., Kushnereva A.V. Influence of an accompanying anion on the balance of cations in the soil-solution system (on the example of ordinary chernozem).
Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2014;(8):932-940. (In Russ.).
16. Putilina V.S., Galitskaya I.V., Yuganova T.I. Adsorption of heavy metals by soils and rocks. Characteristics of the sorbent, conditions, parameters and mechanisms of adsorption. An analytical review. Novosibirsk: GPNTB SO RAN Press; 2009. 155 p. (In Russ.).
17. Perelman A.I., Kasimov N.S. Geochemistry of the landscape. Moscow: Astrea-2000 Publ., 1999. 768 p. (In Russ.).
18. Novikov A.A. Genetic features and agroecological monitoring of solonetzic merged chernozems developed on the eluvium of Maikop clays of the Central Ciscaucasia. Dissertation Thesis. Krasnodar, 2003. 26 p. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
19. Kovda I.V., Morgun E.G., Alekseeva T.V. Formation and development of the gilgai soil cover (on the example of the Central Caucasian Region). Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 1992;(3):19-34. (In Russ.).
20. Mandzhieva S.S., Minkina T.M., Motuzova G.V., Golovaty S.E., Miroshnichenko N.N., Lukashenko N.K., Fateev A.I. Fractional-group composition of zinc and lead compounds as an indicator of the ecological state of soils. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2014;(5):632-640. (In Russ.).
Информация об авторе
Дегтярева Т.В. - кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии и кадастров, Институт наук о Земле.
Information about the author
Degtyareva T.V. - Candidate of Science (Geography), Associate Professor of the Department of Physical Geography and Cadastre, Institute of Earth Sciences.
Статья поступила в редакцию 23.12.2021; одобрена после рецензирования 25.01.2022; принята к публикации 16.03.2022. The article was submitted 23.12.2021; approved after reviewing 25.01.2022; accepted for publication 16.03.2022.
