Особенности биогеохимического районирования Астраханской области

Мелякина Э.И.; Гундарева А.Н.; Зайцев В.Ф.; Агабабова Н.Г.

УДК: 631.416.9(470.46)

ОСОБЕННОСТИ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ

Астраханский государственный технический университет

Региональные ландшафтно-геохимические исследования выявили основные закономерности дифференциации анализируемых химических элементов. В почвах Астраханской области среднее содержание всех трех микроэлементов значительно ниже этих концентраций в литосфере. Концентрация меди и цинка в почвах области тесно связаны между собой.

Regional landscape-geochemical researches have revealed the basic laws of differentiation of the analyzed chemical elements. In the Astrakhan soles the average maintenance of the all microcells is considerably lower than these concentration in lithosphere. Concentrations of copper and zinc in the soil are connected with each other.

Естественные химические свойства окружающей среды определяются геохимической историей местности и химическим составом почвообразующих пород. Почвообразовательный процесс развивается на геохимической основе в условиях определенного климата. В почвах и природных водах содержатся, вероятно, все известные химические элементы, особенно способные давать водорастворимые соединения.

Необходимая растениям часть микроэлементов присутствует в тех или иных количествах во всех видах почв. Однако доступность их растениям связана с условиями почвенной среды, при которых микроэлементы становятся подвижными. Наиболее часто растения испытывают недостаток бора, кобальта на известкованных, а молибдена - на кислых дерново-подзолистых почвах.

Научно обоснованное внесение микроудобрений под сельскохозяйственные культуры требует строгого учета биологических особенностей и свойств этих культур, а также содержания микроэлементов в почве.

Астраханская область является одной из биогеохимических провинций, в которой наблюдается дефицит различных микроэлементов.

Несбалансированное применение органических и минеральных удобрений привело к формированию низкопродуктивных пахотных земель. По данным почвенных обследований областной про-ектно-изыскательной станции химизации сельского хозяйства «Астраханская» очень низкое и низкое содержание гумуса имеет 151 тыс. га (57,4%) пахотных земель. Среднее содержание гумуса в почвах области - 1,34%. В мировой практике продуктивными считаются почвы, имеющие содержание гумуса 3-4%. На территории области к таким почвам относятся только пойменные (аллювиальные). Почти все (99,2%) почвы характеризуются низким содержанием азота, а также калия (33%). Свыше 55% почв имеют очень высокое и высокое содержание фосфора. Все эти изменения в основном являются результатом практики научно необоснованного применения минеральных удобрений. Все это в свою очередь, приводит в конечном результате к снижению плодородия почвы, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции и к образованию неполноценных кормов для животноводства, что может привести к различным заболеваниям, как у человека, так и у животных.

Изучение закономерностей биогенной миграции микроэлементов является основой прогнозирования устойчивости аридных экосистем и позволяет свести к минимуму негативные последствия при использовании природных ресурсов. Оптимизация биоценозов достигается, прежде всего, сбалансированным поступлением химических элементов в живые организмы. Это может быть реализовано путем изучения ландшафтов на биогеохимическом уровне, проведением ландшафтно-биогеохимических исследований сходства и различий в содержании микроэлементов между компонентами ландшафтов и внутри их с учетом пространственного распределения путем картографирования и районирования [4]. Целью настоящего исследования явилось изучение зависимости микроэлементного состава почв Астраханской области с их типом.

Материалом для исследования послужили образцы проб почвы Астраханской области.

Изучение содержания микроэлементов в почве проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрофотометре фирмы «Hitachi» 180-50. Было проанализировано более 1260 почвенных образцов. Рассчитывался коэффициент концентрации (Кк), представляющий собой отношение среднего содержания химического элемента в регионе к его кларку в литосфере. Результаты исследований обрабатывали статистически, с применением общепринятых методик биометрии [2, 3, 5, 6], а также с использованием программного пакета анализа Microsoft Excel 97 Pro, Statgraf, Statistica.

На территории Астраханской области в условиях недостаточности гумидных процессов, засушливого климата, высокого содержания в почвах солей, низкого гумуса и преобладанием в его составе фульвокислот, миграционная способность микроэлементов значительно повышается, особенно в почвах с легким гранулометрическим составом, обладающих повещенной промывной способностью. С утяжелением гранулометрического состава в почвах возрастает общее содержание микроэлементов. Почвы разного гранулометрического состава в зависимости от обогащенности микроэлементами располагаются в следующем убывающем ряду: аллювиально-луговые < светло-каштановые < бурые полупустынные (табл.1).

Таблица 1

Содержание микроэлементов в основных типах почв Астраханской области

Тип почв Содержание микроэлементов в почве (мг/кг сухого вещества) Соотношение микроэлементов

Медь Марганец Цинк (Си:Мп£п)

Аллювиальные луговые 7,2±0,3 107,8±7,1 35,4±1, 1 15 5

Бурые полупустынные 26,2±2,1 193,3±11 59,2±3 1 7,5 2,3

Светло-каштановые 8,1 ±0,5 122,3±13 40±3 1 15 5

На распределение микроэлементов оказывает влияние и солевой состав почв. Распределение микроэлементов в разных по засолению светло-каштановых и бурых почвах сильно различаются. В бурых полупустынных суглинистых почвах солонцеватые почвы содержат в своем составе больше валовых форм марганца, по сравнению с засоленными. Тогда как в светло-каштановых почвах наоборот, марганца больше утилизируют засоленные почвы. Как светло-каштановые, так и бурые засоленные почвы, содержат в своем составе больше валовых форм меди и цинка, чем почвы солонцеватые. Эти отличия в распределении микроэлементов в почвах одного типа можно объяснить тем, что они образовались в относительно разных климатических условиях и имеют различный водный режим. Установлено, что почвы Астраханской области характеризуются средним соотношением меди и цинка 1:4, кроме засоленных почв.

Сравнительный анализ трех основных типов почв Астраханской области показал, что аллювиальные луговые почвы являются наименее обеспеченной группой почв валовыми формами микроэлементов, а бурые полупустынные почвы - наиболее обеспеченные микроэлементами. Кроме того, среднее соотношение микроэлементов Си:Мп:2п, как в каждом типе почв, так и, в общем, по области, составляет 1:13:4.

Особенности миграции химических элементов в ландшафтах Астраханской области в региональном масштабе отражает рассчитанный нами коэффициент концентрации (Кк), представляющий собой отношение среднего содержания химического элемента в регионе к его кларку в литосфере. Элементы с высоким Кк являются типоморфными и определяют геохимическую обстановку (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент концентрации микроэлементов в почвах Астраханской области

Элемент Кларк (Виноградов, 1957) Содержание элементов в почве Коэффициент концентрации (Кк)

Cu 47 16,6 0,35

Mn 1000 152,1 0,15

Zn 83 47,8 0,57

Региональные ландшафтно-геохимические исследования выявили основные закономерности дифференциации анализируемых химических элементов. В почвах Астраханской области среднее содержание всех трех микроэлементов значительно ниже этих концентраций в литосфере.

Как известно, элементы с высоким Кк являются типоморфными и определяют геохимическую обстановку. На основании этого и подтверждая данные Ковальского (1974)[1], видно, что валовые формы цинка на территории Астраханской области находятся в избыточных количествах.

В степной зоне повышенное накопление валовых форм микроэлементов отмечается в бурой полупустынной, засоленной, суглинистой и солонцеватой суглинистой почве, а также в светло-каштановой засоленной суглинистой почве. Велика роль рельефа в перемещении и распределении микроэлементов в почвенно-растительном покрове.

Рассчитанные нами коэффициенты вариации меди и цинка очень близки в своих значениях, особенно в аллювиальных, светло-каштановых и бурых полупустынных, разной степени засоленности, супесчаных почвах. Это говорит о том, что концентрация меди и цинка в почвах области тесно связаны между собой. Об этом говорит и коэффициент корреляции. Для всех изученных типов почв была установлена положительная корреляция между изученными микроэлементами. Для большинства почв (кроме БпЗСГ) коэффициент корреляции по всем изученным металлам имеет высокие значения. Самая высокая корреляционная связь наблюдается между количеством меди и цинка г = 0,8 и меди и марганца г = 0,8 в почвах области. Распределение микроэлементов между различными видами бурых почв и между различными видами светло-каштановых почв одинаковое: Mn>Zn>Cu, но обнаруживаются различия в концентрации. В бурых полупустынных почвах от 2 до 8 раз, в светло-каштановых почвах от 1,2 до 2,7 раз, в зависимости от степени засоления.

Солевой состав почв влияет также и на распределение микроэлементов по профилю почвы. Распределение микроэлементов в двух разных по засолению светло-каштановых почвах сильно различается (различия по меди достоверны при P>0,05; по марганцу и цинку при P<0,001).

При сравнении почв Астраханской области с почвами Южного региона Российской Федерации следует отметить, что наиболее обеспеченными по цинку являются почвы Прикаспийской низменности (Астраханская область до 164 мг/кг и Калмыкия до 147 мг/кг), затем идут почвы Ставропольского и Красноярского краев (до 120 мг/кг) и менее обеспеченны почвы Волгоградской, Воронежской и Саратовской областей (до 60 мг/кг).

В сравнении с областями и республиками Юга России, Астраханская область является наименее обеспеченной валовыми формами Mn (до 495 мг/кг). Близкие значения, к концентрации Mn в Астраханской области, наблюдаются в соседних с ней областях и республиках.

По обеспеченности валовыми формами меди Астраханская область характеризуется низкими значениями. На территории дельты Волги имеются большие площади засоленных земель. Около 2530% от всех почв составляют солонцы и солончаки. Эти почвы, как правило, богаты физической глиной, с малым содержанием гумуса и большими запасами водорастворимых солей. Валовыми формами ^ и Zn более обеспеченны бурые полупустынные солонцеватые и засоленные суглинистые почвы. В бурых полупустынных супесчаных, аллювиально-луговых супесчаных и светло-каштановых почвах содержится в от 2 до 10 раз меньше этих микроэлементов.

Заключение. Нами была изучена и проанализирована биогеохимическая обстановка территории Астраханской области. Астраханская область характеризуется ярко выраженной мозаичностью в распределении и содержании изученных микроэлементов, что обусловлено региональными особенностями распределения пород и почвообразования. Содержание валовых форм микроэлементов в почвах области колеблется в широких пределах. Было установлено, что на территории Астраханской области располагаются почвы с низким, средним и высоким уровнем содержания микроэлементов. Установлено, что тяжелые по механическому составу почвы (глинистые, суглинистые), более богаты валовыми формами меди, марганца и цинка, чем легкие (супесчаные). Преобладающая часть почв Астраханской области относится к среднеобеспеченным марганцем, слабо обеспеченным медью и хорошо обеспеченными валовыми формами цинка.

Следует отметить, что правобережная часть Астраханской области содержит несколько больше валовых форм микроэлементов, чем левобережная. Нами были разработаны градации почв по содержанию в них валовых форм микроэлементов. На основе этих данных были составлены карты по со-

держанию микроэлементов в почвах Астраханской области. Был проведен сравнительный анализ почв Астраханской области с почвами соседних регионов. Установлено, что большинство почв Астраханской области характеризуются средним соотношением меди и цинка 1:4. Почвы разного гранулометрического состава в зависимости от обогащенности микроэлементами располагаются в следующем убывающем ряду: аллювиально-луговые < светло-каштановые < бурые полупустынные.

Библиографический список

1. Ковальский В.В. Геохимическая экология. - М.: Наука, 1974. - 281 с. 2. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1967. - С.7-65 3. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биологических специальностей ВУЗов. - М.: Высш. шк., 1980. - 293 с. 4. Муха В.Д., Картамышев Н.И., Муха Д.В. Агропочвоведение. 2-е изд. - М.: Колос, 2003. - 527 с. 5. Плохинский Н.А. Алгоритмы и биометрия. - М.: МГУ, 1980. - С.35-48. 6. Плохинский К.А. Биометрия. - М.: Просвещение, 1981. - 184 с.

Дается оценка эколого-хозяйственного состояния территории Республики Мордовия, проведенная по анализу структуры землепользования 485 хозяйств. Определены напряженность эколого-хозяйственного состояния территории и степень е естественной защищенности.

Ecological state of Mordovia territory is estimated. There is defined the tension of ecological economical state of the territory and degree of its natural self-protection.

Экологическое состояние любой территории определяется множеством процессов взаимодействия природы и общества в пространственно-временном аспекте. При этом чаще всего оперируют количественными показателями загрязнения отдельных сред (воздуха, воды, почв) различными ингредиентами, поставляемыми в природную среду, как правило, отраслями хозяйства. Источники эмиссии в подобных случаях представлены точечными объектами, от которых продукты загрязнения в результате действия природных агентов (ветра, воды) рассеиваются относительно равномерно вокруг источников загрязнения.

Подобного рода характеристики важны и требуют пристального внимания со стороны соответствующих служб, поскольку во многом определяют здоровье населения. При исследовании загрязнения природы промышленными предприятиями используются свои методы. Однако подобными показателями далеко не всегда исчерпывается экологическая характеристика отдельных территорий. Необходима оценка природопользовательской деятельности населения, которая характеризуется структурой землепользования, складывающейся на протяжении всего освоенческого периода.

Структура землепользования - категория пространственно-временная и историческая. Для каждой территории исторически складывались свои особые условия использования земель. Основными при этом являлись природные и социально-экономические факторы.

Исторически на территории Мордовии важнейшей функцией земельных ресурсов являлось их сельскохозяйственное назначение, за исключением периодов развития культур собирателей и охотников. По мере роста численности и соответственно плотности населения площади сельскохозяйственных земель увеличивались, менялась структура землепользования в сторону сокращения естественных ландшафтов. Историко-географический обзор сельского хозяйства свидетельствует о наличии

УДК: 911:574

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ

Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Текст научной работы на тему «Особенности биогеохимического районирования Астраханской области»