CC BY
38
вого горизонта и их физико-химический состав;
- степень и тип засоления почв;
- потребность и состав мелиоративных и агромелиоративных мероприятий, обеспечивающих создание необходимых условий возделывания сельскохозяйственных культур для получения высоких урожаев.
В эколого-мелиоративной практике стало известно, что в почве имеются солонцовые комплексы. В целях резкого улучшения водопроницаемости и накопления естественных и искусственных осадков необходимо производить глубокое рыхление. Одновременно следует применять внесение химических магистрантов и органических удобрений (навоз) в подпахотной слой. При освоении луговых и лугостепных солонцов, имеющих близкое залегание к поверхности гипса и карбонатов, сначала проводится обычная и плантажная вспышка, затем — глубокое рыхление. На солонцовых почвах, для которых характерны низкие фильтрационные свойства и очень малая воздухоемкость, эффективное опреснение (промывка) земель с комплексным солонцовым покровом возможно только на фоне глубокого рыхления.
Чтобы получить нормальный и высокий урожай сельскохозяйственных культур необходимо регулировать водный режим почвы исследуемого участка. Для этого нужно конкретно изучать запасы влаги в корнеобитаемом слое почвы. Почвенная влага сильно влияет на биологические процессы. Ее количество и движение определяют обеспеченность водой как дикорастущих, так и культурных растений, косвенно регулирующих снабжение элементами питания. Следовательно, режим почвенной влажности занимает особое место среди почвенных экологических факторов, определяющих экологический потенциал конкретной территории и биологическую продуктивность, т. е. продукцию биомассы различных естественных агроэкосистем [1-2].
Прогноз режима влажности на разных глубинах в зависимости от уровня грунтовых вод (УГВ) и гидрометеорологических условий может быть установлен путем решения дифференциального уравнения влаго-переноса промывка [3]:
где Ф — капиллярный потенциал почвенной влаги; т — время; Кв — коэффициент влагопроводности; z — вертикальная координата; q ^т) — стоки влаги в корневую систему; е — дифференциальная влагоемкость,
определяемая из соотношения
. ыг (
А = (w -содержание влаги в единице объема почвы).
Изменение водно-физических свойств почвы под влиянием сельскохозяйственной техники достаточно хорошо изучено [4]. Эти исследования показали, что тракторы ДТ-75, Т-150 к, К-700 увеличили плотность пахотного горизонта. При однократных проходах плотность возросла при местном уплотнении на 0,09-0,10 т/м3, при сплошном уплотнении— на 0,11-0,12 т/м3.
Ученые [4] считают, что одним из путей сокращения уплотнения ходовыми системами трактора является использование комбинированных машин и агрегатов для совмещения нескольких технологических операций. Таким образом, чем больше число комбинаций технологических операций, выполняемых комбинированной машиной, и чем шире захвата, тем выше эффективность снижения площади уплотнения поля ходовыми системами.
Для обоснования водно-солевого, воздушного, пищевого режимов засоленных и солонцеватых почв в геоэкосистеме проведены комплексные мероприятия, согласно известным технологиям [4]: глубокое рыхление сплошными способом (без предварительной вспашки). В зависимости от водно-физических свойств и глубины засоления уплотненных слоев оно производится на расстоянии 1,0-3,0 м.
Опытно-производственные исследования показали, что вспышка с рыхлением ускоряет промывной режим по сравнению с обычными технологиями или использованием комбинированных машин. В результате глубокого рыхления временный дренаж является эффективным средством для гипсоносных и тяжелосуглинистых солончаковых и солонцеватых почв. Кроме того, это способствует быстрому изменению концентрации растворимых вредных солей в расчетном слое. Трактор, проходя по разрыхленной полосе, одновременно перекрывает верхние слои почвы, что способствует вне-(1) сению растворенных концентраций солей. При этом
сохраняется плодородие почвы, улучшается ее воднофизические свойства.
Библиографический список
1. Казаков, B.C. Рекомендации по глубокому объемному рыхлению почв в Андижанской области УзССР / B.C. Казаков.— М., 1987. — 22 с.
2. Афанасик, Г.И. Комплексное регулирование условий жизни растений на торфяных почвах / Г.И. Афанасик. — Минск, 1980. — 136 с.
3. Эколого-гидрологические основы глубокого мелиоративного рыхления почв // под ред. Ф.Р. Зайдельмана. — М., 1986. — 200 с.
4. Сейтказиев, А.С. Регулирование солевого режима орошаемых земель / А.С. Сейтказиев. — Алматы, 1999. — 140 с.
Статья поступила в редакцию 26.01.08.
УДК 631.41, 550.4
А.В. Пузанов, д-р. биол. наук., проф., зам. дир. по научной работе ИВЭП СО РАН, г. Барнаул С.Н. Балыкин, канд. биол. наук., н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул Д.Н. Балыкин, м.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул
РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ПОЧВАХ БАССЕЙНА Р. НИЖНЯЯ ТУНГУСКА
В работе дана оценка уровням удельной активности естественных радионуклидов (238и(Ка), 232ТИ, 40К) и Св-137 в почвенном покрове бассейна реки Нижняя Тунгуска на участке 59 — 418 км от устья. Изучен характер профильного и пространственного распределения концентраций радионуклидов в мерзлотно-таежных почвах исследуемой территории.
Ключевые слова: радионуклиды, почвы.
Актуальность исследований радиационной обстанов- руемым строительством Эвенкийской ГЭС. Поступле-ки в бассейне р. Нижняя Тунгуска обусловлена плани- ние высоких концентраций радиоактивных соединений
с гидрохимическим стоком, а так же в результате усиления абразионных процессов, может оказать негативное влияние на функционирование и видовой состав водных экосистем будущего водохранилища и нижнего бьефа. Качество воды во многом будет определяться химическим составом почв, попадающих под затопление при вводе водохранилища в эксплуатацию.
Цель работы заключается в оценке уровней концентраций естественных ( 8ЩКа), 232ТЬ, 40К) и искус-
ственного (137Сб) радионуклидов в почвенном покрове бассейна р. Нижняя Тунгуска.
Задачи:
1. Изучить характер пространственного и внутри-профильного распределения радионуклидов в почвенном покрове;
2. Дать оценку уровням удельной активности 2 и(Ка), 232ТЬ, 40К и 137 Сб в почвах исследуемой территории.
Сотрудниками лаборатории биогеохимии ИВЭП СО РАН в составе комплексной экспедиции, выполнены полевые работы в долине р. Нижняя Тунгуска на отрезке 59—418 км от устья. Исследования проводили в конце августа—начале сентября 2008 года, в период приближенный ко времени максимального протаива-ния мерзлоты [2].
При выполнении полевых исследований выбран метод трансектов — профилей, закладываемых поперёк долин, с выходом на водоразделы. Основу трансекта составляли ключевые полнопрофильные разрезы, приуроченные к главным элементам рельефа с учётом соответствующего геохимического ландшафта (элювиальный, транзитный, аккумулятивный). Образцы почв отбирали из каждого генетического горизонта. Таким образом, заложено 5 геоморфологических профилей (см. рисунок), выполнено 22 почвенных разреза.
Удельную активность радиоактивных элементов (уран-238, торий-232, калий-40 и Сб-137) определяли в аналитическом центре ОИГГИ СО РАН гамма-спектрометрическим методом.
Рисунок. Схема расположения профилей
Почвенный покров исследуемой территории представлен мерзлотно-таежными почвами. Формирование этих почв происходит под влиянием криогенеза [7], что находит свое отражение в их морфологическом строении и свойствах [2]. В почвах транзитных и аккуму-
лятивных ландшафтов мерзлота залегает, в основном, на глубине 50, реже 30 см. В элювиальных (за исключением разреза №8) — мерзлотный слой находится за пределами почвенной толщи, которая составляет 60-70 см. В профиле №5 распространены дерновые подтипы мерзлотно-таежных почв.
Мерзлотно-таежные почвы характеризуются наличием органогенно-аккумулятивных горизонтов различной степени разложения. Мощность их может достигать 25 см (разрез №3). Образование гумусового органо-мине-рального А-горизонта выражено, в большинстве случаев, очень слабо. Поэтому органогенные горизонты переходят в органогенно-минеральные А0В и минеральные В-, С-, Б- и С-горизонты. В транзитных и аккумулятивных ландшафтах заметно проявляются процессы оглее-ния нижней части профиля. Надмерзлотные горизонты отличаются плывунностью и тиксотропностью. Большинство исследованных почв каменистые. В профиле активно протекают процессы выветривания горных пород и минералов. Физическое разрушение, связанное с колебаниями температуры и влажности, имеет здесь, по всей видимости, решающее значение [3, 4, 6]. Почвы пятого профиля (59 км) заметно отличаются от рассмотренных ранее. Формирование их происходит, в основном, на супесчаном аллювии, подстилаемом песчано-галечнико-выми отложениями. Хорошая дренируемость профиля, глубокое залегание вечной мерзлоты (глубже 130 см) обеспечивают более благоприятные условия для разложения органики и гумусообразования. Мощность гумусовых горизонтов (А+АВ) достигает 20 см.
Удельная активность в почвенном покрове первого ландшафтно-геохимического профиля существенно варьирует (табл. 1). Особенно это касается пространственного и внутрипрофильного распределения концентраций 238и(Иа). Наиболее высокие значения его удельной активности (до 239,0 Бк/кг) отмечены в органогенных торфяных горизонтах мерзлотно-таежной гле-евой почвы транзитно-аккумулятивного ландшафта. Следует отметить, что в элювиальных и транзитных
местоположениях профильное распределение урана в представленных почвах (табл. 1) также имеет аккумулятивный характер. Накопление 38и(Иа) происходит не только на биогеохимическом, но и на глеевом геохимическом барьере (разрез №3). При этом из над-мерзлотных горизонтов возможен его вынос с латеральным стоком. Положение почвы в геохимическом ландшафте, вероятно, оказывает существенное влияние на профильное распределение 232ТЬ. В почвах элювиальных ландшафтов распределение этого элемента происходит по элювиально-иллювиальному типу, а в почвах транзитных и транзитно-аккумулятивных ландшафтов мы видим накопление тория в органогенных горизонтах. Рассмотренные почвы отличается довольно низкими концентрациями 40К (табл. 1). Наблюдается его вынос из верхних горизонтов и некоторое накопление на сорбционном (разрезы №1, 4) геохимическом барьере. Наиболее вы-
сокая удельная активность калия (268,1 Бк/кг) отмечена в мерзлотном глеевом горизонте в почве транзитноаккумулятивного ландшафта (разрез №3).
Таблица 1
Распределение радионуклидов в почвах первого профиля, Бк/кг
Аккумулятивный характер внутрипрофильного распределения 137Сб связан с прочной сорбцией его органическим веществом. В минеральной части профиля удельная активность его ниже пределов обнаружения. Существенных различий в распределении концентраций цезия по элементам геохимического ландшафта не прослеживается.
Близкой удельной активностью Сб характеризуются органогенные горизонты 2, 3 и 4 профилей. Закономерности внутрипрофильного распределения удельной активности радионуклидов во 2, 3 и 4 ландшафтно-геохимических профилях практически не меняются. Органогенные горизонты выполняют депонирующую роль в отношении урана и цезия [1]. Содержание К увеличивается с глубиной. Максимальные значения его удельной активности обнаружены в оглееных и глеевых горизонтах.
Мерзлотно-таежные дерновые почвы отличаются от типичных, оглееных и глеевых более высокой удельной активностью калия (табл. 2). Четкой закономерности в его распределении по профилю здесь не выявле-
но. Скорее всего, это обусловлено неоднородностью почвообразующей породы (аллювий). Тоже самое можно сказать и в отношении урана и тория. Удельная активность 137Сб в почвах пятого профиля в среднем несколько ниже и варьирует от 5,0 до 77,0 Бк/кг. Глубже 1017 см его содержание ниже пределов обнаружения.
Таблица 2
Распределение радионуклидов в почвах пятого профиля, Бк/кг
Горизонт, глубина З38 , см U(R З3З a) Th 40K 137Cs
Разрез № 17. Правый берег р. Н. Тунгуска. Пологий
склон юго-юго-западной экспозиции (А 3-5°). Элювиаль-
ный ландшафт. Высота З1З м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-7 17,З 7,4 149,6 36,0
AB 7-17 13,3 8,1 1бЗ,4 8,0
B 17-З8 30,4 10,0 167,4 н.о.
B1 33-43 8,1 11,4 189,0 н.о.
ВЗ б0-60 б,б 6,8 115,4 н.о.
BC3 70-80 14,9 7,7 З10,7 н.о.
С 9б-10б 31,0 13,4 З17,0 н.о.
D 1З3-133 б9,9 16,1 758,1 н.о.
Разрез № 18. Правый берег р. Н. Тунгуска. Склон юго-
восточной экспозиции (А 1-2°). Транзитно-аккумулятив-
ный ландшафт. Высота 130 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-б зз,0 4,З 7З,0 77,0
АВ 8-18 14,З 8,7 1З4,9 н.о.
В Зб-3б 13,8 10,8 140,0 н.о.
B1 бб-6б 11,9 7,7 161,3 н.о.
ВСЗ 8б-9б 10,4 7,7 14З,8 н.о.
С 110-1З0 З,б 11З,4 н.о.
Разрез № 19. Правый берег р. Н. Тунгуска. Склон юго-
восточной экспозиции (А 5-6°). Транзитно-аккумулятив-
ный ландшафт. Высота 114 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-7 13,б б,6 ^,9 зз,0
АВ 7-16 17,7 7,0 151,9 5,0
В З0-30 17,6 6,5 146,1 н.о.
B1 40-б0 8,0 8,б 141,3 н.о.
ВСЗ 60-70 14,0 б,4 144,З н.о.
С 90-100 10,0 6,9 164,4 н.о.
D 1З0-130 10,б б,0 145,6 н.о.
Разрез № 20. Левый берег р. Н. Тунгуска. Склон (Р 5°)
северо-северо-восточной экспозиции. Элювиально-
транзитный ландшафт. Высота З09 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-10 31,8 14,4 ззз,0 54,0
АВ 10-З0 З1,4 Зб,0 З99,3 н.о.
В Зб-3б 18,8 З4,7 339,0 н.о.
BC 4б-бб З0,б 10,0 143,4 н.о.
С 64-74 18,8 10,1 177,3 н.о.
Разрез № 21. Левый берег р . Н. Тунгуска. Склон северо-
восточной экспозиции (А З-3°). Транзитно-аккумулятив-
ный ландшафт. Высота 13З м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-10 43,7 1З,6 154,1 35,0
АВ 10-17 З6,0 ЗЗ,0 З77,1 н.о.
В З0-30 34,7 ЗЗ,б 308,0 н.о.
D 4б-б0 13,1 4,8 84,4 н.о.
Горизонт, глубина, см ^8U(Ra) З3З Th 40K 137Cs
Разрез №1. Левый берег р. Нижняя Тунгуска.
Элювиальный ландшафт.
Склон (А 1-2°) северо-восточной экспозиции.
Высота З18 м над ур. м.
Почва мерзлотно-таежная типичная.
А 0-З 33,9 10,7 7,3 86,0
А0 З-10 65,4 5,7 19,8 9З,0
В0 10-З0 14,1 8,9 106,0 н.о.
В1 35-45 16,7 8,1 88,8 н.о.
D 65-75 16,0 4,7 70,0 н.о.
Разрез №2. Левый берег р. Нижняя Тунгуска.
Склон северо-восточной экспозиции
(А 10-15°). Транзитный ландшафт.
Высота »150 м над ур м.
Почва: мерзлотно-таежная типичная.
А 0-10 зз,0 15,7 4,1 53,0
Ат 10-З5 14,4 10,З 157,4 7,0
BC 45-55 З4,7 7,9 130,З н.о.
Разрез №3. Левый берег р. Нижняя Тунгуска. Нижняя
часть склона северо-западной экспозиции (А 5-7°).
Транзитно-аккумулятивный ландшафт.
Высота 116 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная глеевая.
Т 0-5 З4,0 3,8 6,3 90,0
Т1 5-15 З39,0 З0,7 6,3 4З,0
ТЗ 15-З5 159,З З0,4 6,3 11,0
А3 З5-35 48,8 5,5 56,1 5,0
Втп 36-46 9,7 4,4 160,1 н.о.
В1* 55-65 5,3 7,8 16З,4 н.о.
G^ 65-75 35,0 4,5 З68,1 н.о.
Разрез №4. Правый берег р. Н . Тунгуска.
Выровненная поверхность.
Элювиальный ландшафт. Высота 231 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная типичная.
А 0-З 19,9 5,8 54,7 98,0
А0 З-10 З1,7 7,1 86,1 10,0
B 10-З5 19,5 13,0 111,4 н.о.
B1 З5-50 13,9 11,8 1З8,3 н.о.
ВСЗ 50-80 16,1 5,3 97,6 н.о.
н.о., здесь и далее — ниже пределов обнаружения
продолжение таблицы 2
Разрез № 22. Левый берег р. Н. Тунгуска.
Выровненная поверхность террасы. Аккумулятивно-транзитный ландшафт. Высота 115 м над ур. м.
Почва: мерзлотно-таежная дерновая.
А 0-8 15,9 6,4 171,7 41,0
АВ 10-З0 19,1 11,9 З11,6 н.о.
В З5-35 1З,9 13,5 З38,5 н.о.
В1 4З-5З 17,7 11,9 З69,4 н.о.
ВСЗ 65-75 З8,7 1З,6 ззз,6 н.о.
D 100-110 4,0 5,8 156,8 н.о.
Плотность загрязнения мерзлотно-таежных почв, при данных уровнях удельной активности цезия может составлять порядка < 20-200 мКи/км2. На основа-
нии критериев Минприроды [5] допустимым уровнем загрязнения почв 137Сб можно считать до 1000 мКи/ км2. Уровень удельной активности естественных радионуклидов в большинстве случаев ниже среднемировых значений для почв [7].
Выводы:
1. Закрепление радионуклидов в мерзлотно-таежных почвах происходит на биогеохимическом (238и(Иа), 137Сб, в меньшей степени232ТЬ) сорбционном (232ТЬ и 40К) и глеевом (238и(Иа)) геохимических барьерах.
2. Мерзлотно-таежные почвы бассейна реки Нижняя Тунгуска в ее нижнем течении характеризуются низким уровнем удельной активности 238и(Иа), 232ТЬ, 40К и 137Сб и не могут служить источником повышенной радиоактивности для водных экосистем планируемого водохранилища.
Библиографический список
1. Баева, А.И. Содержание урана и тория в почвах и растениях горной части Ленкоранской области / А.И. Баева, А.Б. Ахундова / / Изв. АН АзССР. — 1981. — сер. биол. наук, №1 — С. 56-59.
2. Губин, С.В. Почвообразование и подстилающая мерзлота / С.В. Губин, А.В. Лупачев // Почвоведение. — 2008.? №6. — С. 655-667.
3. Конищев, В.Н. Влияние криогенеза на глинистые минералы / В.Н. Конищев, В.В. Рогов / Криосфера земли. — 2008. — Т. XII,
№1. — С. 51-58.
4. Конищев, В.Н. Влияние криогенеза на сток растворенного вещества реками в криолитозоне / В.Н. Конищев, В.В. Рогов / Криосфера земли. — 2006. — Т. X, № 4. — С. 3-8.
5. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Утверждены Министром охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ 30.11.1992.
6. Куликов, А.И. Мерзлотные почвы./ А.И. Куликов, В.И. Дугаров, В.М. Корсунов. Улан-Удэ, 1997. — 312 с.
7. Почвоведение. Ч. 1. Почва и почвообразование. — М.: Высш. шк., 1988. — 400 с.
Статья поступила в редакцию 17.10.08.
УДК 574.52 (58.02)
Т.В. Кириллова, канд. биол. наук, н.с., Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул
ПИГМЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФИТОПЛАНКТОНА РЕКИ НИЖНЯЯ ТУНГУСКА
Исследованы пигментные характеристики фитопланктона реки Н. Тунгуска на участке проектируемого водохранилища Эвенкийской ГЭС. Проанализировано пространственное распределение содержания хлорофилла а как маркера биомассы фитопланктона. На основе количества и соотношения фотосинтетических пигментов в планктоне дана оценка современного экологического состояния реки от п. Тутончаны до устья в летнюю межень.
Ключевые слова: фотосинтетические пигменты, хлорофилл, фитопланктон, водные экосистемы.
Изучение пространственно-временной изменчивости пигментных характеристик фитопланктона и выявление функциональных связей между содержанием хлорофилла а (маркером уровня развития фитопланктона) и абиотическими факторами водной среды позволяет получить информацию о состоянии автотрофного звена водных экосистем. Подобный подход широко применяют при экологическом мониторинге водных объектов. С 1982 г. содержание хлорофилл а в планктоне входит в число основных показателей, характеризующих обилие и фотосинтетическую активность аль-гоценозов [1, 2]. Другие пигментные характеристики (содержание феопигментов, соотношение фотосинтети-ческих пигментов) также обладают значительной информативностью [3-5] и используются в качестве критериев оценки качества воды и экологического состояния водоемов и водотоков [6, 7].
Пробы планктона для определения пигментных характеристик фитопланктона были отобраны 18-31 августа 2008 г. на шести створах и приустьевых участках притоков р. Н. Тунгуска, расположенных на расстоянии 15-418 км от устья и различающихся по глубине и скорости течения. Пробы концентрировали
фильтрацией воды из объема 0,7-1,5 дм3 через мембранные фильтры «Владипор» МФАС-ОС-3 с диаметром пор 0,8 мкм. Концентрации пигментов в ацетоновых экстрактах определяли стандартным спектрофотометрическим методом согласно ГОСТ 17.1.4.02-90 [8].
Содержание основного фотосинтетического пигмента — хлорофилла а в сестоне реки Н. Тунгуска в период наиболее активной вегетации фитопланктона во второй половине лета составило 0,3-2,4 мг/м3, что соответствует уровню олиготрофных водотоков по классификации М. Оуэнса [9]. Сумма желтых пигментов — каротиноидов варьировала в пределах 0,5-4,1 , ее изменения хорошо согласовались с колебаниями концентрации хлорофилла а. Соотношение хлорофиллов а, Ь и с в общем фонде зеленых пигментов (табл. 1) находилось в свойственных пресноводному планктону пределах. Доля хлорофилла а составила 56,7% в среднем для изученного участка течения и 52,4% для притоков, относительный вклад хлорофиллов Ь и с — 21,023,7 и 22,4-25,3 %, соответственно. Отмечено повышенное содержание хлорофилла с в общей сумме фотосинтетических пигментов, свидетельствующее о значительном вкладе диатомовых в таксономический
