CC BY
3УДК 631.41
ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В БУРОЗЕМОАХ ЗАПОВЕДНИКОВ РАВНИННЫХ И ГОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ
Г.В. Шипкова®
Южный федеральный университет, Академия биологии и биотехнологии, кафедра почвоведения и оценки земельных ресурсов, e-mail: galina shipkova@,mail.ru
Научный руководитель: зав. кафедрой, профессор, д.б.н Т.М. Минкина
Изучены уровни содержания, особенности накопления и распределения микроэлементов в профиле буроземов. Исследуемые почвы занимают участки в пределах и окрестностях особо охраняемых природных территорий различных географических зон, в пределах равнинных (Полистовской заповедник) и горных (Кавказский заповедник) областей. Полученные данные по содержанию Cr, Ni, Cu, Zn, As, Pb, Sr, Co, V, Mn в исследуемых почвах Полистовского и Кавказского заповедников могут быть использованы при определении региональных фоновых значений содержания тяжелых металлов и разработке мониторинга данных территорий.
Ключевые термины: Буроземы, гранулометрический состав, микроэлементы, содержание, распределение, равнинные и горные территории
Содержание микроэлементов и физико-химические свойства буроземов освещены в иностранной литературе [1-6]. В нашей стране данному вопросу уделено меньшее внимание [7-8, 11]. Единичны работы по мироэлементному составу и гумусному состоянию буроземов Кавказского заповедника и его окрестностей [9, 10, 12]. В литературе осутствуют доступные данные по сравнению микроэлементного состава буроземов равнинных и горных областей европейской территории России (ЕТР). В связи с этим, нами исследованы почвы одного типа, формирующиеся в условиях различных географических зон.
Участок №1 расположен в Республике Адыгея, рядом с пос. Никель, в окрестностях Кавказского заповедника. Исследованы бурозем типичный малогумусный среднемощный среднесуглинистый на элювии горных пород (разрез №1) и бурозем темный среднегумусный маломощный тяжелосуглинистый на желто-бурых глинах (разрез №2, Классификация и диагностика..., 2004). Почвы сформированы под дубовыми, грабовыми, пихтовыми, еловыми и буковыми лесами. Участок №2 расположен в Псковской области, в Полистовском заповеднике. Представлен 3 разрезами: 2 буроземы типичные малогумусные маломощные легкосуглинистые на
® Шипкова Г.В., 2016
среднесуглинистых отложениях и 1 бурозем темный типичный среднегумусный маломощный на среднесуглинистых отложениях. Почвообразующие породы - красно-бурые моренные суглинки, перекрытые в месте разреза №5 покровными супесчаными отложениями. Почвы сформированы под березово-еловыми лесами.
В данных районах, в условиях ГТК>1, почвы формируются в условиях промывного водного режима. Буроземы формируются на хорошо дренированных возвышенностях и не имеют в своем профиле признаков подзолообразования.
Летом 2015 г. заложены и описаны полнопрофильные почвенные разрезы. Отобраны образцы почв по ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89. Валовое содержание микроэлементов исследовали методом рентген-флуоресцентного анализа на спектроскане «МАКС-GV», гранулометрический состав почв - методом «пипетки», содержание гумуса - по И.В. Тюрину. Данные получены в трехкратной повторности и обработаны статистически.
Содержания микроэлементов, а также Fe и А1 и физической глины больше в буроземах Кавказского заповедника, чем в аналогичных почвах Полистовского заповедника (таблица 1). Для средних содержаний микроэлементов в исследуемых буроземах равнинных и горных областей эта разница составляла от 1,5 до 2,7 раз.
Распределение по профилю буроземов Сг, Sr, №, Си, 2п, As было близко к равномерному с увеличением содержания в нижних горизонтах [15]. При этом, в распределении №, Си, 2п наблюдалась роль биогенного накопления в горизонтах О и Аи буроземов темных, что выражалось в небольшом увеличении содержания в данных горизонтах. As, РЬ имели максимальные содержания в гор. С (Полистовский заповедник) или ВМС (Кавказский заповедник), однако, профиль буроземов в Полистовском заповеднике был обеднен данными элементами [14]. Распределение Мп по профилю почв зависело в большей степени от мощности растительного опада [15]. В буроземах типичных Полистовского заповедника равномерное распределение, в буроземах темных - четко выраженный органогенный максимум его содержания в гор. О. В Кавказском заповеднике, напротив, максимум наблюдался в верхнем горизонте бурозема типичного за счет более мощного растительного опада и положения данного разреза в нижней части склона.
Таблица 1
Вариации и средние содержания микроэлементов, Fe, Al и физической глины (ФГ) в буроземах равнинных (Полистовский заповедник) и горных (Кавказский заповедник) областей, мг/г с.м.
Элемент Кавказский заповедник Полистовский заповедник
& 94.0-158.5 (117.6) 52.2-269.1 (75.9)
№ 44.8-49.3 (46.3) 8.5-57.7 (23.3)
^ 40.6-86.6 (59.5) 9.4-61.4 (22.6)
Zn 72.1-111.9 (86.0) 25.9-63.3 (43.3)
As 10.7-13.1 (11.9) 6.1-18.6 (8.4)
Pb 23.4-54.6 (38.4) 2.3-16.9 (5.9)
Sr 133.8-149.2 (139.3) 96.7-106.2 (99.8)
^ 12.0-20.8 (16.7) 7.7-22.3 (13.8)
V 150.0-170.8 (162.1) 64.5-106.2 (99.8)
Mn 879.7-2582.3 (1316.9) 367.6-6310.9 (740.5)
Fe 4.8-12.0 (7.0) 2.0-10.3 (4.2)
Al 12.3-18.1 (14.8) 4.6-15.0 (9.9)
ФГ 25.0-56.5 (43.5) 9.2-40.8 (25.3)
Примечание: ФГ - физическая глина, с.м - сухой массы
Выявлены схожие особенности накопления и распределения элементов в исследуемых почвах Полистовского и Кавказского заповедников. Однако, имеют место и различия. Для буроземов характерно наибольшее накопление микроэлементов в гор. С в равнинных районах [14] или гор. ВМС горных областей. Выявлено влияние рельефа на содержание микроэлементов в буроземах горных областей.
Повышенные естественные содержания некоторых микроэлементов в буроземах темных (особенно в окрестностях Кавказского заповедника) объясняются особенностями химического состава почвообразующих пород. Содержания микроэлементов зависели не только от состава почвообразующих пород, но и от содержания в почвах (коэффициент корреляции 1=0,7). Дифференциация содержания элементов по профилю, также как и гранулометрического состава, в буроземах темных типичных возрастает по сравнению с буроземами типичными.
Анализ распределения микроэлементов по профилю буроземов [15] показал, что в условиях равнинных территорий, оно практически не зависит от рельефа. В горных районах заметно различие в распределение Pb по профилю почвы. В гор. ВМС бурозема темного, расположенного в средней части склона, идет накопление
микроэлементов, как из почвообразующей породы, так и биогенного поступления из верхних горизонтов. В ниженй части склона внутрипрофильная миграция менее выражена. Таким образом, рельеф влияет на профильное распределение микроэлементов в условиях горного почвообразования.
Буроземы Кавказского заповедника, особенно буроземы темные, аккумулируют микроэлементы интенсивнее, чем буроземы Полистовского заповедника 1,5-2,7 раз. Содержание микроэлементов в исследуемых зависит в большей степени от химического состава почвообразующих пород. Большое значение имеет грнулометрический состав почв. Также имеет место биогенное поступление элементов в почву. Влияние рельефа на уровни накопления микроэлементов выражено в горных условиях почвообразования.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 16-14-10217.
Библиографический список
1. de Matos A.T., Fontes MPF, da Costa L.M., Martinez M.A. Mobility of heavy metals as related to soil chemical and mineralogical characteristics of Brazilian soils//Environ.Pollut. 2001. 111. 429-35.
2. Lacatusu R., Dumitru M., Risnoveanu I., Ciobanu C., Lungu M., Carstea S., Kovacsovics B., Baciu C. Soil Pollution by Acid Rains and Heavy Metals in Zlatna Region, Romania // 10th International Soil Conservation Organization Meeting. 1999. P.817-820.
3. Markovic J.; Jovic M.; Smiciklas, I. et al. Chemical Speciation of Metals in Unpolluted Soils of Different Types: Correlation with Soil Characteristics and an ANN Modelling Approach // Journal of Geochemical Exploration. 2016. Vol. 165. P.71-80.
4. Simansky, V., Tobiasova, E., 2012. Organic Matter and Chemical Properties in Haplic Luvisol as Affected by Tillage and Fertilization Intensity // Acta fytotechnica et zootechnica. №2, P.52-56.
5. Towett E.K., Shepherd K.D., Tondoh J.E., Winowiecki L.A., Lulseged T. Total elemental composition of soils in Sub-Saharan Africa and relationship with soil forming factors // Geoderma Regional. 2015. №5, P.157-168.
6. Wagner, S., Costantini, E.A.C, Sauer, D., Stahr, K. Soil genesis in a marine terrace sequence of Sicily, Italy // Revista de Ciencias Geologicas. 2007. Vol.24, №2, P.247-260.
7. Айсина Н.Р., Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Буроземы горной части Жигулевского заповедника. // Самарская Лука. 2008. Т. 17. № 1(23), С.55-70.
8. Гагарина Э.И., Соколов Т.А., Сухачева Е.Ю. Глинистые минералы в слабо оподзоленных почвах абрадированных моренных равнин Северо-Запада России // Вестник Московского университета, Серия 17. Почвоведение. 2014. № 4. С.3-6.
9. Зонн С.В. Горно-лесные почвы Северо-Западного Кавказа (ред. Сукачев В.Н., Дылис Н.В.) Издательство: АН СССР. 1950 г. Локтионова О. А. Гумусное состояние горно-лесных бурых почв Кавказского заповедника. Автореф. дис. канд. биол. наук. Ростов-на-Дону. 2002. 21 с.
10. Малюкова Л.С. Оптимизация плодородия бурых лесных почв и примененияминеральных удобрений при выращивании чая в условиях Черноморского побережья России. Докт. дисс., Сочи. 2013.
11. Фридланд В. М. Об оподзоливании и иллимеризации (обезыливании) // Почвоведение, 1958. №1.
12. Фридланд В.М. Бурые лесные почвы Кавказа. Почвоведение, 1953. № 12, стр. 28-44.
13. Шипкова Г.В., Афанасьев К.А., Сушкова С.Н. Тяжелые металлы в бурых лесных почвах Псковской области // Материалы Международной научной конференции XVIII Докучаевские молодежные чтения «Почва-зеркало ландшафта» / Под ред. Б.Ф. Апарина. - СПб.: Издательский дом С.-Петербурского государственного университета. 2016. С. 147-148.
14. Шипкова Г.В., Федоров Ю.А. Накопление и распределение тяжелых металлов в почвах Псковской области // Материалы Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты применения удобрений в садоводстве». Сочи. 2016.
ACCUMULATION AND DISTRIBUTION FEATURES OF MICROELEMENTS IN LUVISOLS OF RESERVES AREAS OF PLAINS AND MOUNTAIN REGION G.V. Shipkova
Southern Federal University, Academy of biology and biotechnology, Department of soil science and land resources evaluation, e-mail: galina shipkova@mail.ru
Microelemental content, accumulation and distributional features in Luvisols were studied. Soils under study cover areas of natural reserves and their vicinities within various geographical zones of plain (Polistovsky Reserve) and mountain (Caucasus Nature Reserve) areas._The content of Cr, Ni, Cu, Zn, As, Pb, Sr, Co, V, Mn established in Luvisols of the Polistovsky and Caucasian reserves can be used to determine regional background values of heavy metals content and regional monitoring working-out.
Keyword: Luvisols, texture, microelement, content, distribution, plain and mountain
areas.
