Научная статья на тему 'ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТЁМНО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ'

ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТЁМНО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
44
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЁМНО-СЕРЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЧВЫ / МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / ПОЧВЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ / ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ / МИГРАЦИЯ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дегтярева Татьяна Васильевна

Рассматриваются основные закономерности формирования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв Ставропольской возвышенности. Установлено, что микроэлементный состав почв формируется в особых условиях протекания почвообразовательных процессов: при периодически промывном типе водного режима, окислительной обстановке в почвенном профиле, поступлении органических остатков с высоким содержанием оснований, преобладании гуминовых кислот в составе гумуса. Развитие системы почвенных соединений микроэлементов происходит на фоне гумусообразования, гумусонакопления, оглинивания, ослабленного выщелачивания карбонатов до нижней части почвенного профиля, частичного лессиважа, иллювиирования. В почвенном профиле тёмно-серых лесных почв формируются геохимические барьеры, на которых происходит закрепление микроэлементов: биогеохимический, щелочной и сорбционный. Основными фазами - носителями микроэлементов в тёмно-серых лесных почвах служат органоминеральные комплексы, вторичные алюмосиликаты монтмориллонитовой группы. Роль железистых минералов в закреплении микроэлементов ослаблена в силу малой интенсивности процессов оксидогенеза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Дегтярева Татьяна Васильевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FORMATION OF MICROELEMENTAL COMPOSITION OF DARK GRAY FOREST SOILS OF THE STAVROPOL HILL

The article discusses the main regularities of the formation of the microelement composition of the dark gray forest soils of the Stavropol Hill. It has been established that the microelement composition of soils is formed under special conditions of the course of soil-forming processes: with a periodically flushed type of water regime, an oxidizing environment in the soil profile, the influx of organic residues with a high content of bases, and the predominance of humic acids in the humus composition. The development of a system of soil compounds of microelements occurs against the background of humus formation, humus accumulation, clay formation, weakened carbonate leaching to the lower part of the soil profile, partial loessage, illuviation. In the soil profile of dark gray forest soils, several geochemical barriers are formed, on which microelements are fixed: biogeochemical, alkaline, and sorption. The main phases-carriers of microelements in dark gray forest soils are organomineral complexes, secondary aluminosilicates of the montmorillonite group. The role of ferruginous minerals in fixing trace elements is weakened due to the low intensity of oxidogenesis processes.

Текст научной работы на тему «ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТЁМНО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ»

ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Научная статья УДК 631.416.9

doi: 10.18522/1026-2237-2021-4-45-52

ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТЁМНО-СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

Татьяна Васильевна Дегтярева

Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия, dtb. 70@mail.ru

Аннотация. Рассматриваются основные закономерности формирования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв Ставропольской возвышенности. Установлено, что микроэлементный состав почв формируется в особых условиях протекания почвообразовательных процессов: при периодически промывном типе водного режима, окислительной обстановке в почвенном профиле, поступлении органических остатков с высоким содержанием оснований, преобладании гуминовых кислот в составе гумуса. Развитие системы почвенных соединений микроэлементов происходит на фоне гумусообразования, гумусонакопления, оглинивания, ослабленного выщелачивания карбонатов до нижней части почвенного профиля, частичного лессиважа, иллювииро-вания. В почвенном профиле тёмно-серых лесных почв формируются геохимические барьеры, на которых происходит закрепление микроэлементов: биогеохимический, щелочной и сорбционный. Основными фазами - носителями микроэлементов в тёмно-серых лесных почвах служат органоминеральные комплексы, вторичные алюмосиликаты монтмориллонитовой группы. Роль железистых минералов в закреплении микроэлементов ослаблена в силу малой интенсивности процессов оксидогенеза.

Ключевые слова: тёмно-серые лесные почвы, микроэлементы, почвенные соединения, химический состав, миграция

Для цитирования: Дегтярева Т.В. Формирование микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв Ставропольской возвышенности // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2021. № 4. С. 45-52.

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Original article

FORMATION OF MICROELEMENTAL COMPOSITION OF DARK GRAY FOREST SOILS OF THE STAVROPOL HILL

Tatyana V. Degtyareva

North-Caucasus Federal University, Stavropol, Russia dtb. 70@mail.ru

Abstract. The article discusses the main regularities of the formation of the microelement composition of the dark gray forest soils of the Stavropol Hill. It has been established that the microelement composition of soils is formed under special conditions of the course of soil-forming processes: with a periodically flushed type of water regime, an oxidizing environment in the soil profile, the influx of organic residues with a high content of bases, and the predominance of humic acids in the humus composition. The development of a system of soil compounds of microelements occurs against the background of humus formation, humus accumulation, clay formation, weakened carbonate leaching to the lower part of the soil profile, partial loessage, illuviation. In the soil profile of dark gray forest soils, several geochemical barriers are formed, on which microelements are fixed: biogeochemical, alkaline, and sorption. The main phases-carriers of microelements in dark gray forest soils are organomineral complexes, secondary aluminosilicates ofthe montmorillonite group. The role of ferruginous minerals in fixing trace elements is weakened due to the low intensity of oxidogenesis processes.

Keywords: dark gray forest soils, trace elements, soil compounds, chemical composition, migration

© Дегтярева Т.В., 2021

ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

For citation: Degtyareva T.V. Formation of Microelemental Composition of Dark Gray Forest Soils of the Stavropol Hill.

Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2021;(4):45-52.

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).

Введение

Формирование микроэлементного состава почв представляет собой важную научную проблему, от решения которой зависит возможность адекватно и вовремя реагировать на негативные процессы, развивающиеся в почвенном покрове на фоне интенсивного антропогенного воздействия. Тёмно-серые лесные почвы в пределах Ставропольской возвышенности развиваются в плакорных условиях рельефа под массивами широколиственных лесов. Специфическими являются климатические характеристики, дающие возможность протекать почвообразованию по тёмно-серому лесному типу - периодически промывной водный режим, преобладание осадков в весенне-летний период, непродолжительная зима с незначительным промерзанием почвенного покрова. Климатические показатели отличаются суммой положительных температур за вегетационный период от 2800 до 3200 °С, температурой воздуха в январе -5 °С, температурой воздуха в июле - +20 °С, годовым количеством осадков - 550-600 мм. Расчлененный эродированный рельеф способствует хорошему дренажу и преимущественному развитию окислительных условий в почвенном профиле. Почвообразующими породами являются продукты разрушения неогеновых отложений - сарматских известняков, песчаников, глин. На крутых и покатых склонах они представлены элювиально-делювиальными суглинками, на выровненных платообразных поверхностях - элювием. Эти отложения карбонатны - содержание карбонатов достигает 13,4 % [1]. Актуальность изучения микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв Ставропольской возвышенности определяется важной средозащитной и средоформирующей ролью, которую выполняют эти почвы в современных экологических условиях существования биоценозов.

Цель исследования - определить основные закономерности формирования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв Ставропольской возвышенности на основе анализа литературных данных и материалов собственных полевых исследований. Выявление общих особенностей формирования микроэлементного состава почв под широколиственными лесами имеет как теоретическое, так и практическое значение для территорий с аналогичными физико-географическими условиями развития почвенного покрова.

Материалы и методы исследования

Полевые исследования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв проводились в пределах Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта, выделенного В.А. Шальневым [2] в юго-западной части Ставропольской возвышенности, в окрестностях г. Ставрополя. Леса здесь преимущественно ду-бово-грабово-ясеневые с хорошим травянистым покровом на опушках и его ослаблением в глубине древостоя [3]. Породный состав представлен дубом черешчатым (Quercus robur), ясенем обыкновенным (Fraxinus excelsior), грабом кавказским (Carpinus caucasicus), изредка встречается бук восточный (Fagus orientalis). В составе травянистого покрова - аронник восточный (Arum orientale), купырь лесной (Anthriscus sylvestris), звездчатка средняя (Stellaria media), яснотка пурпурная (Lamium purpureum), купена гладкая (Polygonatum humile).

Опорные почвенные разрезы закладывались в основных морфологических единицах Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта: плакорах верхнесарматской поверхности выравнивания, склонах структурно-денудационных плато, верховьях речных долин и балок. Изучались отдельные показатели физико-химических свойств почв (рН водной вытяжки, содержание гумуса, гранулометрический состав), а также содержание ряда микроэлементов (Pb, Cu, Zn и Cd). Лабораторные анализы осуществлялись в аттестованной лаборатории: рН водной вытяжки - потенциометрическим методом (ГОСТ 2642385); гумус почвы - методом мокрого озоления по И.В. Тюрину (ГОСТ 26213-91); гранулометрический состав - 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 [4] и последующим определением содержания микроэлементов на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-АФА». Статистическая обработка осуществлялась в программе Excel.

ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Характеристика микроэлементного состава почв Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта выполнена на основе сравнения с мировыми почвенными кларками [5]. Несмотря на то что более традиционным считается проводить определение кларков концентрации (КК) и кларков рассеяния (КР) по отношению к кларкам земной коры, тем не менее в работах ряда авторов [6-8] применяются для расчета данных показателей и мировые почвенные кларки. На наш взгляд, сопоставление результатов исследования микроэлементного состава почв определенного регионального уровня развития с мировыми почвенными кларками более правомерно, так как в данном случае сравниваются между собой природные образования одного характера. Расчет КК проводился в работе как отношение содержания химического элемента в почвах Верхнеегорлыкского ландшафта к мировому почвенному кларку данного элемента по [5]; КР - как отношение значения мирового почвенного кларка химического элемента к его содержанию в почвах Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта.

В качественном отношении микроэлементный состав почв Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта 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.

Важная составляющая исследования - анализ имеющейся научной информации по физико -химической характеристике тёмно-серых лесных почв района исследования [1, 9] и микроэлементному составу аналогичных почв других регионов страны [10-12]. Это дало возможность восполнить недостающий материал по комплексному описанию свойств почв и более аргументированно делать выводы исследования. Использованные научные материалы позволили установить общие закономерности формирования микроэлементного состава почв под широколиственными лесами, свойственные не только изучаемому Верхнеегорлыкскому лесостепному ландшафту, так как в них прослеживается аналогичный характер природных почвенно-геохимических процессов.

Полученные результаты и их обсуждение

Для Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта условия развития тёмно-серых лесных почв характеризуются близким залеганием подстилающих пород. В силу этого почвы отличаются незначительной мощностью (80-90 см), карбонатностью в нижней части почвенного профиля. Щелочно-кис-лотные условия контрастны: верхние гумусовые горизонты имеют слабокислую реакцию (pH 6,26±0,05), нижние - слабощелочную с pH 7,96±0,11 (табл. 1). Содержание гумуса в верхних горизонтах составляет 6,3±0,75 %, с глубиной происходит его резкое падение до 0,43±0,05. Установлена статистически значимая (р<0,05) обратная зависимость между величиной рН и содержанием гумуса (r= -0,89), что является характерным для тёмно-серых лесных почв [10]. Гранулометрический состав -среднесуглинистый, содержание фракции физической глины составляет 42,6±1,7 %. В средней части почвенного профиля на глубине 50-60 см отмечается увеличение фракции физической глины на 23 %, которое сопровождается уплотнением.

Отличительной особенностью тёмно-серых лесных почв является фульватно-гуматный тип гумуса в верхних горизонтах, в составе которого находится большое количество гуминовых кислот [7]. Степень насыщенности основаниями достаточно высокая - 85 %, в составе оснований преобладает Ca. Емкость поглощения - 32-39 мг-экв. [9].

Формирование микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв происходит на фоне основных почвообразовательных процессов: гумусообразования, гумусонакопления, биогенной аккумуляции химических элементов в верхней части профиля, иллювиирования и оглинивания, ослабленного лес-сиважа [7]. В качественном отношении микроэлементный состав тёмно-серых лесных почв основных морфологических единиц Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта одинаков - Zn>Pb>Cu>Cd (табл. 2). По сравнению с мировыми почвенными кларками [5] в большинстве случаев микроэлементный состав изученных тёмно-серых лесных почв характеризуется обогащением химическими элементами. Более низкие значения накопления Zn, Pb, Cu и обеднение Cd характерны для почв склонов структурно-денудационных плато, вероятно, в связи с усилением внутрипочвенного бокового стока в условиях склонового рельефа.

ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Таблица 1 / Table 1

Физико-химические свойства и содержание микроэлементов в тёмно-серых лесных почвах Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта / Physicochemical properties and trace element content in dark gray forest soils of the Upper Egorlyk forest-steppe landscape

Место заложения разреза Горизонт/ глубина, см Гумус, % рН водн. Ил <0,001 мм, % Физ. глина <0,01 мм, % Содержание микроэлементов ± погрешность, мг/кг (в числителе - валовые формы, в знаменателе - обменные)

Cu Zn Pb Cd

Плакор А1/10 7,1 6,3 20,6 43 33,6±3,2 1,44±0,13 72,8±7,2 3,46±0,3 44,6±4,4 2,79±0,3 0,57±0,05 <0,05

А1А2/ 30 3,2 6,7 19,3 43 32,4±3,1 1,16±0,11 70,4±7,1 2,89±0,3 36,8±3,5 2,67±0,2 0,54±0,05 <0,05

В/ 48 1,1 7,2 23,2 44 28,6±2,7 1,04±0,1 66,1±6,3 2,77±0,2 43,4±4,2 3,12±0,3 0,55±0,05 0,13±0,01

ВС/77 0,6 7,7 21,4 46 24,3±2,3 0,89±0,08 43,1±4,2 1,44±0,14 41,6±4,1 3,01±0,3 0,53±0,05 0,11±0,01

С/84 0,4 7,9 16,6 45 22,8±2,5 0,59±0,05 29,6±3,0 1,05±0,1 25,4±2,4 2,88±0,2 0,54±0,05 0,11±0,01

Склон А1/10 5,6 6,3 18,6 41 31,6±3,1 1,22±0,12 69,8±6,8 4,02±0,4 36,6±3,5 2,44±0,2 0,49±0,05 <0,05

А1А2/ 30 2,7 6,5 20,5 42 24,3±2,5 1,14±0,11 55,4±5,3 3,58±0,3 38,4±3,7 2,59±0,2 0,52±0,05 <0,05

В/ 52 1,4 7,0 22,6 46 24,5±2,3 1,09±0,1 67,8±6,5 3,11±0,3 40,1±4,0 2,98±0,3 0,59±0,05 <0,05

ВС/78 0,6 7,7 19,8 44 21,3±3,2 1,03±0,1 44,8±4,3 2,57±0,2 38,9±3,8 2,80±0,2 0,47±0,04 <0,05

С/94 0,4 7,9 17,4 40 21,9±2,1 0,78±0,07 36,6±3,2 1,48±0,1 24,1±2,3 2,66±0,2 0,23±0,02 <0,05

Верховье долины А1/10 6,4 6,2 22,0 44 34,5±3,3 2,03±0,2 73,6±7,4 4,61±0,4 44,1±4,4 3,2±0,3 0,58±0,05 0,07±0,01

А1А2/30 5,2 6,8 21,4 44 32,4±3,4 1,77±0,2 63,1±6,2 3,92±0,4 39,6±3,8 3,14±0,3 0,52±0,05 0,12±0,01

В/52 2,1 7,2 24,9 45 24,5±2,3 1,69±0,15 43,4±4,2 3,48±0,3 42,7±4,3 3,34±0,3 0,59±0,05 0,14±0,01

ВС/82 0,7 7,8 23,5 45 23,4±2,1 1,45±0,14 39,8±3,8 3,12±0,3 31,5±3,1 3,39±0,3 0,48±0,05 0,11±0,01

С/94 0,5 8,1 22,7 43 23,5±2,4 1,22±0,11 38,6±3,9 2,54±0,2 24,3±2,3 3,35±0,3 0,46±0,02 <0,05

Таблица 2 / Table 2

Микроэлементный состав тёмно-серых лесных почв Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта / Microelement composition of dark gray forest soils of the Upper Egorlyk forest-steppe landscape

Место заложения разреза Качественный состав Сравнение с кларком почв [5] Внутрипрофильное распределение (валовые формы)

КК КР Горизонт R

Плакор Zn>Pb>Cu>Cd Pb4,46 Cu1,68 Zn1,46 Cd1,14 - А1 Zn2,46 Pb1,75 Cu1,47 Cd1,07

А1А2 Zn2,38 Pb1,44 Cu1,42 Cd1,0

B Zn2,23 Pb1,71 Cu1,25 Cd1,02

ВС Zn1,45 Pb1,36 Cu1,06 Cd0,98

Склон Zn>Pb>Cu>Cd Pb3,66 Cu1,58 Zn1,46 Cd1,02 А1 Cd2,10 Zn1,91 Pb1,52 Cu1,44

А1А2 Cd2,26 Pb1,59 Zn1,51Cu1,11

В Cd2,56 Zn1,85 Pb1,66 Cu1,11

ВС Cd2,04 Pb1,61 Zn1,22 Cu0,97

Верховье балок Zn>Pb>Cu>Cd Pb4,41 Cu1,73 Zn1,48 Cd1,16 - А1 Zn1,91 Pb1,81 Cu1,50 Cd1,26

А1А2 Zn1,63 Pb1,63 Cu1,38 Cd1,13

В Pb1,75 Cd1,28 Zn1,12 Cu1,04

ВС Pb1,29 Cd1,04 Zn1,03 Cu0,99

ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Развитие системы почвенных соединений микроэлементов лимитируется количеством и составом органических остатков, поступающих с растительным опадом в почву [13]. Установлено [14], что опад широколиственных лесов насыщен основаниями Ca и Mg, содержит большое количество азота, зольных элементов. Его поступление в почву способствует образованию значительного объема гуматов Ca, связывающих многие микроэлементы в неподвижные органоминеральные комплексы [13]. По данным, приведенным в работе [7], в сформированных на лессовидных суглинках под дубовыми лесами тёмно-серых лесных почвах с органической частью связано 54 % Cu, 45,5 % Zn. Взаимодействие микроэлементов с органическим веществом приводит к формированию в верхнем гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв зоны накопления биогенных микроэлементов, прежде всего из рассматриваемых -Cu и Zn, что подтверждается наличием значимой корреляционной связи (р<0,05) с содержанием гумуса (r=0,90 и r=0,77 соответственно). Также об этом свидетельствуют более высокие значения R Cu и Zn в гумусовых горизонтах (1,47-1,5 и 2,46-1,91 соответственно). В меньшей степени биогенное накопление в гумусовом горизонте тёмно-серых лесных почв свойственно Cd и Pb, проявляясь в условиях пла-кора и верховья речной долины (рисунок).

Контрастная смена щелочно-кислотных условий в пределах почвенного профиля (от слабокислой среды в гумусовом горизонте до слабощелочной среды в нижнем горизонте) способствует формированию щелочного геохимического барьера, для которого, по данным работы [15], свойственно осаждение катионогенных элементов. Радиальное накопление Pb и Cd на щелочном геохимическом барьере в средней части почвенного профиля подтверждается повышенными значениями R (1,75-1,85 и 1,28 соответственно) и наглядно демонстрируется на рисунке. Это согласуется со свойственной для данных химических элементов способностью выпадать из почвенных растворов при смене реакции среды в сторону подщелачивания [16]. Такие процессы установлены в серых лесных почвах Среднерусской возвышенности [11], Центрального Черноземья [7], Владимирского ополья [12].

Процессы иллювиирования, т.е. вымывания высокодисперсных частиц из гумусового горизонта тёмно-серых лесных почв, относительно ослаблены в силу вхождения в их состав малоподвижных органоминеральных комплексов. На это обстоятельство указывают в своих работах Б.П. Ахтырцев, Н.А. Протасова и другие. По данным из работы [17], при относительном обогащении верхней части почвенного профиля тёмно-серых лесных почв иллитами и каолинитом в составе глинистых минералов иллювиального горизонта преимущественно образуются монтмориллонит и вермикулит, что способствует удержанию в поглощенном состоянии микроэлементов [16]. Железистые соединения (оксиды и гидроксиды Fe) также участвуют в закреплении микроэлементов в профиле тёмно-серых лесных почв. Согласно [11], на их долю в серых лесных почвах приходится 17 % удержания Zn, 48,5 % Pb.

Важное значение в распределении микроэлементов в профиле почв имеет гранулометрический состав, в первую очередь профильная дифференциация илистой фракции [8]. Илистые частицы состоят из первичных и вторичных глинистых минералов, органоминеральных комплексов, оксидов и гидрок-сидов Fe, Mn. Связанные с ними микроэлементы в процессе иллювиирования перемещаются по профилю почв. Наибольшее количество илистых частиц в тёмно-серых лесных почвах Верхнеегорлык-ского ландшафта приходится на среднюю часть почвенного профиля на глубинах 40-70 см (табл. 1). В этой части почвенного профиля происходит наложение двух внутрипочвенных геохимических барьеров - щелочного и сорбционного с адсорбированием соединений микроэлементов на илистых частицах. Их действие приводит к формированию в средней части почвенного профиля тёмно-серых лесных почв зоны накопления микроэлементов - Pb и Cd, частично Zn (рисунок).

Подвижные (обменные) формы микроэлементов также в своем распределении повторяют приуроченность к зонам аккумуляции, обусловленным действием внутрипочвенных геохимических барьеров. На биогеохимическом барьере в верхней части почвенного профиля тёмно-серых лесных почв накапливаются подвижные формы Cu и Zn, что во многом связано с их поступлением из лесной подстилки и подтверждается значимым (р<0,05) коэффициентом корреляции с содержанием гумуса (r=0,66 и r=0,76 соответственно). Элювиально-иллювиальный характер распределения обменных форм Pb связан с его высвобождением из состава почвенных растворов на щелочном барьере в средней части почвенного профиля и частичном адсорбировании на поверхности почвенных частиц. Об этом косвенно свидетельствует установленная значимая (р<0,05) корреляционная связь содержания обменных форм Pb с илистой фракцией (r=0,60). Для подвижных форм Cd также частично характерен элювиально-иллювиальный тип распределения, определяемый способностью химического элемента накапливаться в поглощенном состоянии в илистой фракции почв при повышении pH среды.

ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Распределение микроэлементов (валовые формы) в профиле тёмно-серых лесных почв Верхнеегорлыкского лесостепного ландшафта / Distribution of trace elements (gross forms) in the profile of dark gray forest soils

of the Upper Egorlyk forest-steppe landscape

ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

Особенности латеральной миграции микроэлементов обусловлены во многом геоморфологическим строением территории, характеристиками потоков вещества, перемещаемого в пределах местных ланд-шафтно-геохимических катен от водораздельных местоположений к днищам речных долин и балок. Наличие крутых склонов вызывает более интенсивные процессы перераспределения масс химических элементов с поверхностным склоновым, внутрипочвенным боковым стоком. Это приводит к усилению контрастности в латеральном перераспределении микроэлементов, их валовых и подвижных форм.

Заключение

Основные закономерности формирования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв определяются особыми условиями их развития. Для них характерны периодически промывной тип водного режима, окислительные условия в почвенном профиле, наличие щелочного геохимического барьера при смене слабокислой обстановки на слабощелочную, преобладание в составе гумуса гуми-новых кислот, высокая насыщенность основаниями.

Закрепление микроэлементов в почвенном профиле контролируется процессами образования ор-ганоминеральных комплексов, внутрипочвенного выветривания с образованием вторичных глинистых минералов (преобладают алюмосиликаты монтмориллонитовой группы), слабого накопления гидроксидов Fe и Mn. Распределение илистых частиц, содержащих в своем составе фазы - носители микроэлементов, по почвенному профилю приводит к перераспределению связанных с ними микроэлементов. Преимущественное накопление илистой фракции в средней части почвенного профиля обусловило наличие здесь сорбционного геохимического барьера для микроэлементов. Смена ще-лочно-кислотных условий с образованием щелочного геохимического барьера для катионогенных элементов также характерна для этой части почвенного профиля. Таким образом, для тёмно-серых лесных почв свойственно несколько внутрипочвенных геохимических барьеров, на которых происходит концентрация микроэлементов: биогеохимического - в верхней части почвенного профиля, сорбционного и щелочного - в средней.

Изученные особенности формирования микроэлементного состава тёмно-серых лесных почв под широколиственными лесами Ставропольской возвышенности служат основой проведения мониторинговых исследований экологического состояния этих почв. Важность их осуществления заключается в необходимости отслеживать изменения в химических свойствах почв, происходящие в условиях усиления антропогенного воздействия.

Список источников

1. 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.

2. Шальнев В.А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2007. 310 с.

3. ДзыбовД.С. Растительность Ставропольского края. Ставрополь: АГРУС, 2018. 492 с.

4. Садовникова Л.К. Использование почвенных вытяжек при изучении соединений тяжелых металлов // Химия в сельском хозяйстве. 1997. № 2. С. 37-40.

5. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 238 с.

6. Закруткин В.Е., Шишкина Д.Ю., Романюк О.Л., Заболотная О.Н. Особенности распределения тяжелых металлов в почвах агроландшафтов малых водосборов (на примере рек Кундрючья и Кагальник Ростовской области) // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2005. № 2. С. 98-102.

7. Протасова Н. А., Щербаков А.П. Особенности формирования микроэлементного состава зональных почв Центрального Черноземья // Почвоведение. 2004. № 1. С. 50-59.

8. Минкина Т.М., МотузоваГ.В., Назаренко О.Г. Состав соединений тяжелых металлов в почвах. Ростов н/Д.: Эверест, 2009. 208 с.

9. Побединцева И.Г., Дианова Т.М. Микроэлементы в почвах и растениях ландшафтов широколиственных лесов (на примере Ставропольской возвышенности) // Почвоведение. 1988. № 10. С. 37-47.

10. Семенков И.Н. Формы нахождения металлов в суглинистых тундровых, таежных, подтаежных и лесостепных почвенно-геохимических катенах : дис. ... канд. геогр. наук. М., 2016. 175 с.

11. Переломов Л.В., Пинский Д.Л. Формы Мп, РЬ и Zn в серых лесных почвах Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2003. № 6. С. 682-691.

ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2021. No.4

12. Карпова Д.В., Балабко П.Н., Чижикова Н.П., Бескин Л.В., Колобова НА., Хуснетдинова Т.И., Цымбарович П.Р., Беляева М.В. Микроморфология и минералогия серых лесных почв Владимирского ополья // Бюл. Почв.ин-та им. В.В. Докучаева. 2018. Вып. 94. С. 101-123.

13. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М.: Либроком, 2009. 168 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Безуглова О.С., Орлов Д.С. Биогеохимия. Ростов н/Д.: Феникс, 2000. 320 с.

15. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

16. ПутилинаВ.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Адсорбция тяжелых металлов почвами и горными породами. Характеристики сорбента, условия, параметры и механизмы адсорбции: аналитический обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2009. 155 с.

17. Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах. Тула: Гриф и К, 2005. 336 с.

References

1. 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.).

2. Shalnev V.A. Evolution of the landscapes of the North Caucasus. Stavropol: SSU Press; 2007. 310 p. (In Russ.).

3. Dzybov D.S. Vegetation of the Stavropol Territory. Stavropol: AGRUS Publ.; 2018. 492 p. (In Russ.).

4. Sadovnikova L.K. The use of soil extracts in the study of compounds of heavy metals. Khimiya v sel'skom khozyaistve = Agrochemical Herald. 1997;(2):37-40. (In Russ.).

5. Vinogradov A.P. Geochemistry of rare and trace chemical elements in soils. Moscow: Academy of Sciences of the USSR Press, 1957. 238 p. (In Russ.).

6. Zakrutkin V.E., Shishkina D.Yu., Romanyuk O.L., Zabolotnaya O.N. Peculiarities of the distribution of heavy metals in the soils of agricultural landscapes of small catchments (by the example of the rivers Kundryuchya and Kagalnik of the Rostov region) Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2005;(2):98-102. (In Russ.).

7. Protasova N.A., Shcherbakov A.P. Features of the formation of microelement composition of zonal soils of the Central Chernozem region. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2004;(1):50-59. (In Russ.).

8. 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.).

9. Pobedintseva I.G, Dianova T.M. Trace elements in soils and plants of landscapes of broad-leaved forests (on the example of the Stavropol Upland). Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 1988;(10):37-47. (In Russ.).

10. Semenkov I.N. Forms of finding metals in loamy tundra, taiga, subtaiga and forest-steppe soil-geochemical catenas. Dissertation Thesis. Moscow, 2016. 175 p. (In Russ.).

11. Perelomov L.V., Pinsky D.L. Forms of Mn, Pb and Zn in gray forest soils of the Central Russian Upland. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2003;(6):682-691. (In Russ.).

12. Karpova D.V., Balabko P.N., Chizhikova N.P., Beskin L.V., Kolobova N.A., Khusnetdinova T.I., Tsymbarovich P.R., Belyaeva M.V. Micromorphology and mineralogy of gray forest soils of the Vladimir opolje. Byul. Pochv.in-ta im. V.V. Dokuchaeva = Dokuchaev Soil Bulletin. 2018;(94):101-123. (In Russ.).

13. Motuzova G.V. Compounds of trace elements in soils: systemic organization, ecological significance, monitoring. Moscow: Librokom Publ.; 2009. 168 p. (In Russ.).

14. Bezuglova O.S., Orlov D.S. Biogeochemistry. Rostov-on-Don: Feniks Publ.; 2000. 320 p. (In Russ.).

15. Perelman A.I., Kasimov N.S. Geochemistry of the landscape. Moscow: Astreya-2000 Publ.; 1999. 768 p. (In Russ.).

16. Putilina V.S., Galitskaya I.V., Yuganova T.I. Adsorption of heavy metals by soils and rocks. Sorbent characteristics, conditions, parameters and mechanisms of adsorption: an analytical review. Novosibirsk: GPNTB SB RAS Press; 2009. 155 p. (In Russ.).

17. Sokolova T.A., Dronova T.Ya., Tolpeshta I.I. Clay minerals in soils. Tula: Grif i K Publ.; 2005. 336 p. (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 21.09.2021; одобрена после рецензирования 08.10.2021; принята к публикации 26.11.2021. The article was submitted 21.09.2021; approved after reviewing 08.10.2021; accepted for publication 26.11.2021.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.