CC BY
22
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 631.41:631.811:631.416.9
ЛАНДШАФТНО-БИОГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ КАЛМЫКИИ
© 2006 г Л.Х. Сангаджиева
The following data are put in a basis of biogeochemical division into districts: geochemi-cal properties and type почвообразующих breeds; migratory ability of micro cells contained in them; the relation of the contents in почвах micro cells useful to plants to toxic.
According to groups of geochemical division into districts of biosphere these given and stated in 1st section in limits PK, it is allocated 12 geochemical areas, which are included in 4 biogeochemical districts.
Районирование территории на ландшафтно-геохимической основе возникло и развивалось в связи с вопросами практики народного хозяйства: мелиорацией почв, геохимическими поисками полезных ископаемых, химизацией земледелия, охраной среды от химического загрязнения.
По В.В. Ковальскому высшим таксоном является биогеохимическая зона [1, 2] (региональная биосфера). Для геохимического районирования почвенного покрова основным фактором выбран микроэлементный состав почв, являющийся важным показателем нормальной или аномальной жизнедеятельности в организмах в биогенной пищевой цепи порода - почва -живые организмы. Но крупные биогеохимические провинции, выделенные В.В. Ковальским, имели очень широкий диапазон биогеохимических обста-новок, поэтому некоторыми исследователями, в частности В.Б. Ильиным, О.В. Макеевым, Ф.Я. Сапрыкиным и др. [1-15], предложено делить биогеохимические провинции на более мелкие таксономические единицы -биогеохимические округа и районы. Эти единицы должны обладать однородностью морфологических, литологических и геохимических особенностей, определяющих оптимум, недостаток либо избыток тех или иных микроэлементов, важных для жизнедеятельности микроорганизмов. Большинство исследователей в основу берут ландшафтно-геохимическую обстановку, климат, состав исходных пород и развитие почвообразовательного процесса. Отмечено, что вследствие неоднородности отдельные зональные биогеохимические провинции были разделены по таксономическим единицам более низкого ранга. При биогеохимическом районировании юга Западной Сибири В.Б. Ильин употребляет таксоны двух порядков: биогеохимическая зона и биогеохимический округ.
Несколько больший опыт имеется в области ландшафтно-геохимичес-кого районирования для прогноза состояния природной среды, находящейся под воздействием техногенеза и обоснования дифференциации
норм предельно доступных концентраций загрязняющих веществ (соответственно дифференциации комплексов природоохранных мер) применительно к конкретным ландшафтно-геохимическим условиям [3, 4].
В основу биогеохимического районирования Калмыкии положены следующие данные: а) геохимические свойства и тип почвообразующих пород; б) миграционная способность содержащихся в них микроэлементов; в) отношение содержания в почвах полезных для растений микроэлементов к токсичным.
Влияние химического состава почв на содержание жизненно важных для растений МЭ показано в табл. 1. Учитывалось строение атома, коэффициент миграции, биологическая роль. К полезным микроэлементам отнесены Мо, Си, 2п, Со, В, Мп, биологическая роль их известна, к токсичным - Ве, РЬ, 8г, Ва, С^ они относятся к 1 и 11 классу опасности для биологических систем, существует третья группа, биологическая роль которых мало изучена или неизвестна. Первый геохимический округ распространен на глинах, здесь самый высокий коэффициент полезности (Кп), количество полезных микроэлементов превышает токсичные в 1,8 раза. Второй геохимический округ развит на карбонатных суглинках, имеет самый высокий Кп, количество полезных микроэлементов превышает токсичные в 2 раза. Третий округ развит на легких суглинках, Кп уменьшается, хотя общая сумма микроэлементов близка к глинам. Четвертый округ обеднен микроэлементами, имеет низкий Кп, но увеличивается роль полезных микроэлементов над токсичными в 2,8 раза.
Таблица 1
Распределение микроэлементов в почвах геохимических округов в зависимости от биологической роли
Геохимический округ Общая сумма Полезные
Мп Си Zn Со В Mo Ni
Первый (на глинах) Второй (на карбонатных суглинках) Третий (на легких суглинках) Четвертый (на песках) 1764 2000 1800 1350 537 348 288 114 7,5 4,1 3,7 1,3 30,0 22,0 15,0 7,0 0,13 0,20 0,08 0,06 14.5 13,8 12.6 9,1 0,36 0,33 0,16 0,30 1,0 0,6 0,4 0,2
Среднее по РК 1728 322 4,1 18,5 0,13 12,5 0,29 0,6
Геохимический округ Кп Нейтральные Токсичные
V Ti Sn Pb Sr Ва Cd
Первый (на глинах) Второй (на карбонатных суглинках) Третий (на легких суглинках) Четвертый (на песках) 2,06 2,20 1,80 1,20 38,0 31,0 44,0 53,0 56,0 48,0 45,0 27,0 0,7 0,3 0,3 0,1 1,2 0,8 0,6 0,2 371,0 380,0 213,0 109,0 218,0 266,0 263,0 219,0 0,1 0,1 0,2 0,1
Среднее по РК 1,81 41,0 44,0 0,3 0,7 268,0 241,0 0,12
В соответствии с этими данными и изложенными в первом разделе группами биогеохимического районирования биосферы в пределах РК,
выделено 12 биогеохимических районов, входящих в следующие четыре биогеохимических округа (табл. 2): со слабой миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитых на глинах; с ниже средней миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитых на карбонатных суглинках; со средней миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитых на легких суглинках (некарбонатных); с высокой миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитых на песках.
Таблица 2
Биогеохимические районы почвенного покрова РК
№ района Биогеохимический район и округ Кп
I. Округ со слабой миграционной способностью микроэлементов
I Городовиковский 2,25
II Яшалтинский 1,80
II. Округ с ниже средней миграционной способностью микроэлементов
III Манычский 2,45
IV Целинный 1,80
V Сарпинский 2,00
III. Округ со средней миграционной способностью микроэлементов
VI Малодербетовский 2,51
VII Кетченеровский 2,08
VIII Юстинский 1,89
IX Яшкульский 1,55
X Ики-Бурульский 1,40
IV. Округ с высокой миграционной способностью микроэлементов
XI Черноземельский 1,28
XII Приморский 1,18
Максимальное содержание микроэлементов, достигающее более 2000 мг/кг, имеет место в почвах второго геохимического округа, развитых на карбонатных суглинках морских отложений. В этом округе отмечается относительно низкое содержание в почвах токсичных микроэлементов, в связи с чем соответственно и более высокий Кп.
Близкое содержание микроэлементов имеют и почвы третьего геохимического округа, развитые на легких суглинках, где оно достигает 1800 мг/кг; однако в почвах этого округа содержится больше токсичных микроэлементов, что снижает коэффициент полезности до 1,9. Заметно меньше микроэлементов в почвах первого геохимического округа, развитых на глинах (1764 мг/кг), однако из-за меньшего содержания токсичных микроэлементов коэффициент Кп этих почв (2,06) близок к коэффициенту полезности почв второго геохимического округа. В последнем округе содержание микроэлементов наименьшее (1350 мг/кг) при более высоком со-
держании вредных микроэлементов, в связи с чем коэффициент полезности самый низкий - 1,2.
Степень обеспеченности почв различных геохимических округов важными для жизнедеятельности растений микроэлементами также не одинакова. Так, молибдена не хватает в почвах третьего геохимического округа. Почвы остальных геохимических округов обеспечены молибденом в пределах нижней границы нижнего предела, т.е. близко к недостаточности.
В среднем по РК степень обеспеченности почв молибденом, медью, кобальтом лежит в нижней границе нижнего предела; марганцем, никелем - в нижней границе нормального предела; цинком, свинцом — в нижней границе верхнего предела; бором - в нижней границе повышенных концентраций; стронцием - в верхней границе нижнего предела. Ниже дана характеристика почв каждого из геохимических районов. Геохимические ряды состоят из восьми микроэлементов соответственно убыванию их концентраций. Характерен почти для всех геохимических рядов цинк, стоящий на 1-м месте, и только в 9 и 10 рядах он заменен на бор. Основной часто встречающейся геохимической ассоциацией микроэлементов является ги, V, В, Мп, РЬ (32 % районов) и гп, V, В, Мп, РЬ (24 % районов), на долю этих двух геохимических рядов приходится 56 % биогеохимических районов.
Егорлык-Манычский биогеохимический район состоит из двух районов со слабой миграционной способностью. В этом районе участки холмисто-равнинного рельефа чередуются с плоскими малосточными пространствами равнины. Преобладают черноземы, обыкновенные и южные карбонатные, меньше темно-каштановых и светло-каштановых почв. Кар-бонатность обусловлена распространением на территории района известняков и мергелей девона в качестве почвообразующих пород. Почвы геохимического района отличаются повышенной гумусностью, что делает их самыми лучшими землями РК. В концентрациях вышефоновых содержатся такие микроэлементы, как Си, N1, гп, В, Мп, V, 8п, Ва, 8г, а нижефоновых - Мо, РЬ.
Почвы первого геохимического округа, развитые на карбонатных суглинках, содержат достаточное количество МЭ для жизнедеятельности растений и могут способствовать получению высоких урожаев, но плодородие ниже ожидаемого. Кроме неровностей рельефа эти известковые почвы обладают рядом неблагоприятных свойств. Из-за карбонатности, ведущей к уплотнению почв, МЭ не могут проявить себя, теряя миграционную способность. Вследствие этого МЭ, находящиеся в близких к норме количествах, становятся недоступными растениям, и они нередко заболевают хлорозом, картофель поражается паршой и другими болезнями и его вкусовые качества значительно снижаются. В первую очередь эти почвы требуют применения органических удобрений. На юге РК ареала распространения плодовых культур значительно уменьшается. В районе пос. Виноградное, Веселое, Чапаева почвенные условия оптимальны для садо-
водства (семечковые и вишня) и могут быть значительно улучшены внесением удобрений с микроэлементами.
Ергенинский биогеохимический район со средней миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитых на лессовидных суглинках, подразделяется на пять геохимических районов. Геохимические особенности районов связаны, прежде всего, с тяжелым гранулометрическим составом четвертичных отложений и почв, а также с посевом риса и его переработкой. Основной особенностью этого района является формирование глинистых почв на бассейновых осадках с высокими плодородными свойствами. Однако вследствие большой плотности почв округа их фильтрационная и аэрационная способность очень слабая, что делает эти почвы малоплодородными с частым, особенно в весеннее время, поверхностным заболачиванием и появлением своеобразной формы псевдоглея. Отсюда парадоксальное явление - почвы, потенциально богатые питательными веществами, несмотря на все усилия земледельцев по уходу, дают низкие урожаи. Повышение плодородия таких почв можно достигнуть только лишь путем коренного преобразования их состава и структуры. Подбирая песчаные или землистые добавки, следует стремиться к таким наборам микроэлементов и их содержанию, какие имеют место в типичных черноземных почвах, наиболее полно обеспеченных микроэлементами.
Манычский биогеохимический район расположен на озерных отложениях, вытянут с запада на восток, рельеф его пересеченный, болот сравнительно немного, они мелкие. Почвы светло-каштановые на карбонатном среднем суглинке. На больших пространствах суглинки перекрыты супесями и почвы сформировались на двучленном наносе. Пахотный слой легкий по гранулометрическому составу, а ниже находится тяжелый горизонт, образующий в пахотном слое относительный водоупорный пласт. В сельскохозяйственном отношении район запущен, но в настоящее время принимаются меры к его восстановлению. По содержанию микроэлементов в почвах этот район является одним из самых богатых в РК (2724 мг/кг). Вышефоновые концентрации микроэлементов в почвах района имеют место для Мо, 2п, Мп, V, Бг, а нижефоновые - Си, Со, Бп и Ва.
Сарпинский биогеохимический район приурочен к северо-восточной части республики, расположен на территории Сарпинской низменности, на его территории находится три административных района - Сарпин-ский, Октябрьский и частично Юстинский. Ландшафт района - типичная сухая степь с преобладанием плакорного типа местности. Район характеризуется наличием тяжелых почвообразующих пород (шоколадных глин) и двучленных наносов (маломощной супесью на глине). В бурых полупустынных почвах и бурых солонцах отмечается недостаток Сг, Мп, Мо, Ве, Бп, иногда V, I, подвижных форм Мо, 2п, I, иногда Со. Почвы района, также как и почвообразующие породы, характеризуются повышенным содержанием В, в том числе подвижного 2п. Подземная вода также обо-
гащена бором (0,14-1,12 мг/л), в меньшей степени I (0,25-0,47 мг/л). Концентрация 2п в подземных водах колеблется от следов до 1 мг/л. Обнаружены следовые количества Мп, Си. В озерных водах (оз. Сарпа, Ханата, Барманцаг и др.) С^ Сг, Ва, N1 не были найдены. В питьевых водах определены следовые концентрации I, Мо, Мп, Сг (< 0,1 мг/л), 2п (< 1,0 мг/л). Микроэлементный состав растений и кормов отличается большим разнообразием. Дефицит Мп обнаружен в зерне пшеницы, сене, овощах, 2п -сене костра, люцерне, сорго, плодовых, Си - в плодовых, Т1 - в пшенице, ячмене, V - в зерновых, сене, бора - в сене костра, люцерне, зерновых. Избыточные концентрации Мп характерны для лугового сена, Т1 - для лугового сена, N1 - для всех видов сена и соломы (кроме овса), Ва - для лугового сена, сахарной свеклы (табл. 3).
Таблица 3
Среднее содержание микроэлементов в сельскохозяйственных культурах и кормах в биогеохимических районах, мг/кг сухого вещества
Сельская культура Си Мп Zn Mo В Со
Егорлык-Манычский биогеохимический район
Пшеница, зерно 2,0 24,0 12,0 0,2 4,0 0,1
Подсолнечник, семена 7,0 37,0 7,8 0,4 1,0 0,1
Картофель, клубни 6,0 12,0 2,25 2,8 0,8 0,05
Морковь, корнеплоды 5,8 38,0 1,5 0,4 0,8 0,05
Кормовая свекла, корнеплоды 18,0 65,0 2,0 0,7 0,8 0,8
Редька, корнеплоды 7,0 47,0 2,4 2,1 1,0 0,1
Баклажаны, плоды 6,56 75,0 1,8 2,0 1,5 0,5
Сено луговое 3,7 70,0 23,0 2,8 2,3 0,3
Ергенинский биогеохимический район
Пшеница, зерно 4,0 22,0 8,4 0,4 1,0 0,4
Пшеница, солома 2,0 14,0 3,7 0,2 2,0 0,6
Ячмень, зерно 14,0 8,0 10,5 0,7 0,3 0,1
Подсолнечник, семена 10,0 7,0 14,0 0,9 1,0 0,5
Кукуруза, зерно 14,0 4,0 10,0 0,9 1,6 0,5
Сено кострово-разнотравное 4,0 27,0 8,0 1,2 2,3 0,8
Сено люцерны 2,0 100,0 8,0 0,8 0,5 1,3
Морковь, корнеплоды 13,1 27,0 1,2 0,6 4,2 0,7
Капуста, кочан 28,0 14,0 2,3 1,9 1,5 0,5
Картофель, клубни 11,1 18,0 2,1 3,5 4,0 0,02
Свекла, корнеплоды 60,0 70,0 2,4 0,7 2,0 0,5
Лук, головки 70,0 15,0 1,4 2,1 0,3 0,02
Окончание табл. 3
Сельская культура Си Мп Zn Mo В Со
Волжско-Сарпинский биогеохимический район
Рис, зерно 3,2 100,0 7,0 2,0 2,5 0,4
Сено люцерны 2,7 64,0 14,0 0,8 0,5 0,8
Сено суданки 0,7 37,0 17,0 0,6 0,5 0,6
Морковь, корнеплоды 26,2 37,0 3,8 2,8 1,3 1,0
Картофель, клубни 14,0 27,0 1,1 0,6 1,4 0,6
Свекла, корнеплоды 17,5 75,0 1,4 2,4 2,7 1,8
Перец, стручок 42,0 44,0 1,4 1,5 0,8 0,3
Баклажаны, плоды 6,0 44,0 1,8 2,1 0,2 0,1
Лук, головки 5,8 12 0,2 2,1 0,1 0,06
Черноземельский биогеохимический район
Сено люцерны + сено суданки 3,7 27,0 13,0 0,7 0,4 0,1
Морковь, корнеплоды 7,8 17,0 5,5 2,1 0,6 0,2
Картофель, клубни 14,5 18,0 2,8 2,1 0,5 0,4
Свекла, корнеплоды 1,4 63,0 1,7 2,4 1,5 1,1
Капуста, кочан 14,8 20,0 1,3 0,6 0,3 од
Лук, головки 3,0 8,0 1,2 0,8 0,4 0,05
В геохимический округ с ниже средней миграционной способностью МЭ в почвах, развитых на карбонатных породах, входят четыре геохимических района. Почвы на карбонатных суглинках по отношению к почвам других геохимических округов обладают повышенным содержанием МЭ, при этом коэффициент их микроэлементной полезности наиболее высокий. Малодербетовский биогеохимический район, в нем господствуют светло-каштановые суглинистые почвы на четвертичных отложениях, неглубоко подстилаемые осадочными отложениями. Подстилающие отложения оказывает повсеместное влияние на ассоциацию МЭ в почвообра-зующих породах и почвах. Район характеризуется развитым сельским хо -зяйством, сравнительно высокой степенью распаханности земель, последние, преимущественно склоновые, частично слоистые. Почвы этого района имеют вышефоновое содержание Мо, Мп и нижефоновое - Си, 2п, Со, V, Бп, В, среди токсичных микроэлементов - Ва, Бг.
Яшкульский геохимический округ специфичен по составу почвообра-зующих пород и характеру почв. Это как суглинистый остров среди начинающихся южнее песков Прикаспийской низменности. На его территории господствует холмисто-равнинный рельеф. Почвы бурые полупустынные на легких суглинках, лесополос мало. В геохимическом отношении район типичен для полупустынь. Район значительно освоен земледелием. Здесь имеются поля с сеяными травами, развито овцеводство. Обширные массивы земель подтоплены Черноземельской оросительной системой, здесь
происходит заболачивание суходолов. В связи с ростом перерабатывающей промышленности и притоком населения в район сельское хозяйство усилено развивается. На территории данного геохимического района находится русло незавершенного канала Волга-Чограй. Близкое залегание грунтовых вод привело к подтоплению и засолению почв. В то время как почвы на песках и суглинках морских отложений бедны МЭ, на выходе кряжа Карпинского набор МЭ значительно больше. Во всех случаях наблюдается биологическое накопление МЭ в травяном опаде и растительности (табл. 3). Выше фонового содержания в почвах района имеют 2п, Ва, Мп, РЬ, Бг, ниже фонового - V, Бп, Ва.
Геохимический округ с высокой миграционной способностью МЭ в почвах, развитых на песках, представлен двумя геохимическими районами. Черноземельский геохимический район приурочен к Черным Землям юго-западной части Прикаспийской низменности, равнинно-бессточному полупустынному ландшафту, в котором преобладает водораздельный пойменный и надпойменный типы местности. Здесь господствуют супесчаные почвы на озерных и морских песках и супесях. На значительных пространствах, где слой песка тонок, подстилающие их морские отложения придают почвам и почвообразующим породам светлую окраску. Сельское хозяйство развито слабо, территории имеют много соленых озер и заболоченных мест. На территории геохимического района находится заповедник Черные земли и два заказника - Состинский и Меклетинский. Промышленность представлена маломощными перерабатывающими и нефтедобывающими предприятиями и трассой КТК-Р Термез Новороссийск. Вышефоновые содержания в почвах района имеют Мо, 2п, В, V, Ва, Бг, нижефоновые - Мп, I, N1, Со, Си. Коэффициент микроэлементной полезности самый высокий из всех районов округа и составляет 1,98. В подземных водах обнаружено много йода, брома, следы марганца, меди, цинка. В питьевых водах найдены следы йода и мышьяка. В водах Состинских и Меклетинских озер содержится хром (25 мкг/л) и никель (7 мкг/л).
В Приморском геохимическом районе преобладают молодые почвы со слабо дифференцированным профилем на озерных и морских песках и супесях. Набор МЭ отражает морское происхождение материнских пород. Почва геохимического района характеризуется повышенным содержанием молибдена. Выше фонового в почвах района имеют место концентрации таких МЭ, как Мо, 2п, Мп, РЬ. Приморский район имеет большое промышленное и сельскохозяйственное значение, его отдельные участки входят в курортную зону.
Таким образом, изучение геохимических свойств почв территории Калмыкии показало, что указанные почвы слабо обеспечены подвижными формами микроэлементами, за исключением марганца, выделены фоновые участки.
Определены территории со слабой миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитые на глинах; с ниже средней миграционной
способностью микроэлементов в почвах, развитые на карбонатных суглинках; со средней миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитые на легких суглинках (некарбонатных); с высокой миграционной способностью микроэлементов в почвах, развитые на песках. Следует ожидать на этой территории высокую миграцию техногенных микроэлементов, а также радионуклидов из почвы в пастбищную и сельскохозяйственную растительность.
Литература
1. Ковальский Б.Б., Андрианова Г.А. Микроэлементы (Си, Со, 7п, Мо, Мп, В, I, Бг) в почвах СССР. М., 1970.
2. Ковальский В.В. Геохимическая экология. М., 1974.
3. Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Самонова О.А. // Почвоведение. 1995. № 6. С. 705-713.
4. Сапрыкин Ф.Я. Геохимия почв и охрана природы. Геохимия, повышение плодородия и охрана почв. Л., 1984.
5. Зырин Н.Г. //Агрохимия. 1968. № 11. С. 8-11.
6. Глинина А.Г., Прокудина В.М., Сангаджиева ЛХ. // Комплексное изучение природных ресурсов в КАССР. Элиста, 1986. С. 58-64.
7. Голубев И.М. // Проблемы геохимической экологии: Тр. биогеохим. лаб. 1991. Т. 22. С. 92-119.
8. Ильин В.Б. // Почвоведение. № 7. 1988. С. 110-121.
9. Лукашев К.И., Петухова Н.П. // Почвоведение. 1975. № 8. С. 20-25.
10. Макеев О.В. Микроэлементы в почвах Сибири и Дальнего Востока. М., 1973. С. 7-126.
11. Протасова Н.А., Щербакова А.П., Копаева М. Т. Редкие рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья. Воронеж, 1992.
12. Попов Г.Н. Агрогеохимия микроэлементов в степном Поволжье. Саратов, 1984.
13. Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосфер и медико-биологические проблемы. Новосибирск, 1993.
14. Салманов А.Б. Микроэлементы в почвах Терско-Сулакской низменности Дагестана. Махачкала, 1981.
15. Ширинская С.Т. // Микроэлементы в некоторых почвах СССР. М., 1964. С. 118120.
Калмыцкий государственный университет 15 ноября 2005 г.
