Научная статья на тему 'Содержание элементов-биогенов (цинка и меди) в почвенном компоненте болотных биогеоценозов (на примере торфомассива "Зенгинский" Кировской области)'

Содержание элементов-биогенов (цинка и меди) в почвенном компоненте болотных биогеоценозов (на примере торфомассива "Зенгинский" Кировской области) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
193
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОРФЯНАЯ ПОЧВА / PEAT SOIL / ОСУШЕНИЕ / DRAINAGE / АККУМУЛЯЦИЯ / ACCUMULATION / ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ / SOIL PROFILE / ПДК / ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО / ORGANIC MATTER / MAXIMUM ALLOWANCE CONCENTRATION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Шихова Людмила Николаевна, Гонина Елена Сергеевна, Уланов Анатолий Николаевич

Представлены результаты изучения влияния хозяйственного использования одного из болотных массивов центральной части Кировской области на его геохимический статус. Для исследования в 2012 2014 гг. были выбраны варианты: контрольный целинный участок слабо осушенной неосвоенной части болота; опытные участки с разной мощностью остаточного слоя торфа (от 1,3-1,5 до 0,5 м и меньше). На каждом из 14 участков заложены почвенные разрезы и отобраны пробы торфа по слоям. Содержание валовых и подвижных форм элементов определяли методом инверсионной вольтамперометрии. Проведенные исследования показали, что содержание меди и цинка незначительно и не превышает средних и фоновых значений, характерных для различных типов почв области. Минимальное содержание элементов отмечено в профиле контрольного участка. Валовое содержание меди составило от 0,90 (на глубине 10-15 см) до 0,28-0,14 мг/кг и ниже (на уровне 90-95 см от поверхности). Содержание цинка также незначительно и колеблется в пределах от 0,16-0,17 до 2,40-2,60 мг/кг по профилю. Содержание элементов повышается в почвах освоенных участков торфомассива. Например, на участке, приготовленном под лесопосадки с мощностью остаточного слоя торфа около 150 см, валовой меди в торфе содержится от 10,00-11,00 мг/кг до 33,00-34,00 мг/кг, а цинка от 17,00-39,50 мг/кг до 54,95-89,62 мг/кг. Содержание подвижных форм металлов в торфе обследованных участков незначительно. Минимальное содержание в контрольном участке: цинка 0,02-1,60 мг/кг и меди от следовых значений до 0,11-0,12 мг/кг. На участках, вовлеченных в хозяйственную деятельность, выявлено повышение концентрации подвижных форм элементов. Содержание подвижного цинка изменяется от 1,73 до 5,96 мг/кг, а меди от 0,21 до 2,33 мг/кг. Почти на всех участках отмечено повышенное содержание цинка и меди в верхних горизонтах почв, что связано с биогенной аккумуляцией этих элементов растительным покровом. В ряде случаев выявлено повышение концентрации элементов на границе торфяного и минерального горизонтов. Освоение торфяных массивов приводит к снижению кислотности остаточной толщи торфа и формирующихся на месте торфяника почв в результате минерализации торфа и поднятия к поверхности жёстких грунтовых вод. В данном исследовании pHKa меняется от 2,53 3,30 единиц на контрольном участке до 4,47-6,67 в профилях вновь формирующихся почв на осушенных и выработанных участках.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Шихова Людмила Николаевна, Гонина Елена Сергеевна, Уланов Анатолий Николаевич

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

Content of biogenic elements (zinc and copper) in soil component of bog biogeocenoses (on example of peatbog Zenginsky in Kirov region)

Results of studying on influence of marsh field's economic use in central part of the Kirov region on its geochemical status are presented. Next variants have been chosen for research in 2012-2014: control a virgin site of poorly drained non-mastered part of a bog; experimental sites with different capacity of a residual peat layer (from 1.3-1.5 m to 0.5 m and less). On each of 14 sites soil cuts are put and peat samples on layers are selected. The content of total and mobile forms of elements is defined by a method of inversion voltamperometry. The conducted researches have shown that the copper and zinc content is minor and does not exceed average and background values, characteristic for various types of soils of area. The minimum content of elements is noted in a profile of a control site. The total content of copper has made from 0.90 mg/kg (on depth of 10-15 cm) to 0.28-0.14 mg/kg and lower (at level of 90-95 cm from a surface). The zinc content is also slightly and fluctuates in limits 0.16-0.17 mg/kg to 2.40-2.60 mg/kg on a profile. The content of elements rises in soils of mastered sites. For example, on a site prepared under tree-planting with capacity of a residual peat layer about 150 cm, total copper in peat is from 10.00-11.00 mg/kg to 33.0034.00 mg/kg, and zinc from 17.00-39.50 mg/kg to 54.95-89.62 mg/kg. The content of mobile forms of metals in peat of the surveyed sites is minor. The minimum content in a control site: zinc 0.02-1.60 mg/kg and copper from trace values up to 0.11-0.12 mg/kg. On the sites involved in economic activities increase of concentration of mobile forms of elements is revealed. The content of mobile zinc changes from 1.73 to 5.96 mg/kg, and copper from 0.21 to 2.33 mg/kg. Almost on all sites the raised content of zinc and copper in the top soil horizons is noticed that is connected with biogenic accumulation of these elements by a vegetative cover. In some cases increase of concentration of elements on border of peat and mineral horizons is revealed. Development of peat fields leads to decrease in acidity of residual thickness of peat and formed on a place of a peatbog of soils as a result of a peat mineralization and rising of hard ground waters to a surface. In the given research pHKCi varies from 2.53-3.30 units on a control site to 4.47-6.67 in profiles of newly formed soils on the drained and developed sites.

Текст научной работы на тему «Содержание элементов-биогенов (цинка и меди) в почвенном компоненте болотных биогеоценозов (на примере торфомассива "Зенгинский" Кировской области)»

УДК 574.4

Содержание элементов-биогенов (цинка и меди) в почвенном компоненте болотных биогеоценозов (на примере торфомассива "Зенгинский" Кировской области)

Шихова Людмила Николаевна, доктор с.-х. наук, вед. научный сотрудник1, профессор2,

Гонина Елена Сергеевна2, ассистент,

Уланов Анатолий Николаевич 2, доктор с.-х. наук, профессор 1ФГБНУ НИИСХ Северо-Востока, г. Киров, Россия 2ФГБОУ ВО Вятская ГСХА, г. Киров, Россия

E-mail: [email protected]

Представлены результаты изучения влияния хозяйственного использования одного из болотных массивов центральной части Кировской области на его геохимический статус. Для исследования в 2012 - 2014 гг. были выбраны варианты: контрольный - целинный участок слабо осушенной неосвоенной части болота; опытные - участки с разной мощностью остаточного слоя торфа (от 1,3-1,5 до 0,5 м и меньше). На каждом из 14 участков заложены почвенные разрезы и отобраны пробы торфа по слоям. Содержание валовых и подвижных форм элементов определяли методом инверсионной вольтамперометрии Проведенные исследования показали, что содержание меди и цинка незначительно и не превышает средних и фоновых значений, характерных для различных типов почв области. Минимальное содержание элементов отмечено в профиле контрольного участка. Валовое содержание меди составило от 0,90 (на глубине 10-15 см) до 0,28-0,14 мг/кг и ниже (на уровне 90-95 см от поверхности). Содержание цинка также незначительно и колеблется в пределах от 0,16-0,17 до 2,40-2,60 мг/кг по профилю. Содержание элементов повышается в почвах освоенных участков торфомассива. Например, на участке, приготовленном под лесопосадки с мощностью остаточного слоя торфа около 150 см, валовой меди в торфе содержится от 10,00-11,00 мг/кг до 33,00-34,00 мг/кг, а цинка - от 17,00-39,50 мг/кг до 54,95-89,62 мг/кг. Содержание подвижных форм металлов в торфе обследованных участков незначительно. Минимальное содержание - в контрольном участке: цинка - 0,02-1,60 мг/кг и меди - от следовых значений до 0,11-0,12 мг/кг. На участках, вовлеченных в хозяйственную деятельность, выявлено повышение концентрации подвижных форм элементов. Содержание подвижного цинка изменяется от 1,73 до 5,96 мг/кг, а меди - от 0,21 до 2,33 мг/кг. Почти на всех участках отмечено повышенное содержание цинка и меди в верхних горизонтах почв, что связано с биогенной аккумуляцией этих элементов растительным покровом. В ряде случаев выявлено повышение концентрации элементов на границе торфяного и минерального горизонтов. Освоение торфяных массивов приводит к снижению кислотности остаточной толщи торфа и формирующихся на месте торфяника почв в результате минерализации торфа и поднятия к поверхности жёстких грунтовых вод. В данном исследовании pHKa меняется от 2,53 - 3,30 единиц на контрольном участке до 4,47-6,67 в профилях вновь формирующихся почв на осушенных и выработанных участках.

Ключевые слова: торфяная почва, осушение, аккумуляция, почвенный профиль, ПДК, органическое вещество

Химический состав живых организмов определяется составом среды их обитания. К биогенным элементам относятся химические элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности организмов. Наряду с макроэлементами, особо важную роль в осуществлении различных физиологических процессов играют микроэлементы, в том числе Zn и необходимые для нормальной жизнедеятельности растений, животных и человека. Кроме того, цинк и медь относят к группе так называемых тяжелых металлов (ТМ), избыточное содержание которых в различных компонентах среды оказывает угнетающее и даже токсическое действие на живые организмы (снижение продуктивности растений, угнетение роста и развития, заболевания у человека) [1]. Почвы - основной источник поступления этих элементов в живые организмы. В почвах наблюдается биогенно-аккумулятивное накопление этих элементов, связанное с естественны-

ми почвенными процессами, а также с техногенным воздействием человека на окружающую природную среду.

Избыток или недостаток элементов определяется многими факторами. Для зональных почв таежной зоны характерен, как правило, недостаток микроэлементов (в том числе цинка и меди). Резкое повышение их содержания в почвах наблюдается при антропогенном загрязнении.

Болотные почвы, в связи с особенностями их генезиса, бедны доступными для растений элементами питания, в том числе медью и цинком. В процессе накопления органического вещества происходит аккумуляция большого спектра химических веществ, которые на долгое время становятся недоступными для растений. В результате осушения болот и последующего их хозяйственного использования происходит высвобождение и вовлечение законсервированных химических элементов в

биогеохимические циклы. После осушения болота происходит перестройка почвенных процессов, что в дальнейшем ведет к трансформации растительного и животного мира данной территории.

Цель работы - выявить закономерности накопления цинка и меди в болотных почвах после их осушения и дальнейшего хозяйственного использования.

Материал и методы. Кировская область расположена в восточной части Русской равнины и относится к поясу интенсивного торфонакопления. По данным инновационного геологического центра «Волгагеология» на 01.01.99 г. в области выявлено и описано 1858 торфяных месторождений [2]. Наибольшее распространение болота получили в северной, северо-восточной и центральной частях области, на низинных участках речных пойм и террас. Наиболее крупные болотные массивы осушены и освоены.

На основе ранее проведенных исследований ряда болотных массивов центральной и северной частей Кировской области для более детального изучения накопления и поведения меди и цинка в болотных осушенных и антропогенно-трансформированных почвах был выбран торфомассив «Зенгинский» [3].

Торфомассив расположен в Оричевском районе Кировской области в 20 км к западу от п. Стрижи, на первой надпойменной террасе реки Вятка и является одним из крупнейших болотных массивов центральной части Кировской области. Район приурочен к низменности - древнему руслу ледниковых потоков. Преобладающим типом торфообразования является низинный, но на некоторых участках месторождения встречаются смешанные и верховые участки [4]. Подстилающими породами являются аллювиальные и древнеаллювиаль-ные отложения легкого гранулометрического состава, которые в свою очередь на разной глубине подстилаются карбонатными суглинками и карбонатами [4, 5].

Полевые работы проведены в период 2012-2014 гг. Для исследования были выбраны следующие варианты: контрольный - целинный участок слабо осушенной неосвоенной части болота. Также были выбраны участки с разной мощностью остаточного слоя торфа (от 1,3-1,5 до 0,5 м и меньше). На каждом из 14 обследованных участков были заложены

пробные площади, на которых проведено геоботаническое описание [6], заложены почвенные разрезы и отобраны пробы торфа по слоям (ГОСТ 17.4.3.01-83).

Аналитическая обработка собранного материала проведена в лаборатории кафедры экологии и зоологии Вятской ГСХА и лаборатории эдафической устойчивости растений НИИСХ Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого (г. Киров). В соответствии с общепринятыми методами в образцах определяли величину рНкс1 [7]. Содержание валовых и подвижных форм элементов определяли методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторе ТА-4 разработки Томского политехнического института согласно методическим указаниям производителя.

Результаты и их обсуждение. Вследствие особенностей формирования болотные почвы являются азональным типом почв. При их изучении возникают трудности в оценке накопления химических элементов и степени загрязнения, так как для болотных почв не разработаны нормативы предельно-допустимых концентраций содержания того или иного элемента. Поэтому в ходе проведенных исследований для сравнения было использовано фоновое содержание цинка и меди в дерново-подзолистых почвах Кировской области, а также в торфяных почвах некоторых болот области.

Проведенные исследования показали, что содержание элементов не превышает значений, характерных для различных типов почв области (табл.). Почти на всех ключевых участках отмечено относительное повышение содержания цинка и меди в верхних горизонтах торфяных почв, что очевидно связано с биогенной аккумуляцией этих элементов растительным покровом.

Минимальное содержание элементов по сравнению с другими обследованными участками отмечено в профиле контрольного участка слабо осушенной неосвоенной части болота (рис. 1).

Валовое содержание меди на контрольном участке (слабо осушенный неосвоенный участок болота) составило от 0,90 (на глубине 10-15 см) до 0,28-0,14 мг/кг и ниже (на уровне 90-95 см от поверхности). Содержание цинка также незначительное и колеблется в пределах от 0,16-0,17 до 2,40-2,60 мг/кг по профилю.

Таблица

Среднее содержание валовых форм цинка и меди в почвах Кировской области, мг/кг

Элемент Дерново-подзолистые почвы [8, 9] Низинные торфяники [2, 10] Переходные торфяники [2, 10] ПДК

Cu 45,0-50,0 от 2,0-4,0 до 5,0-6,0 55,0

Zn 30,0-70,0 от 8,5 до 39,4-56,1 3,6-30,6 108,0

На участках, где была проведена добыча торфа и которые в настоящее время используются для лесовосстановления, содержание элементов выше. Повышенное содержание цинка и меди на данных участках наблюдается в основном в верхних горизонтах. Например, на участке, приготовленном под лесопосадки с мощностью остаточного слоя торфа около 150 см, валовой меди в торфе содержится от 10,00-11,00 до 33,00-34,00 мг/кг, а цинка - от 17,00-39,50 до 54,95-89,62 мг/кг. Осушение болота и хозяйственное использование территорий (лесопосадки) при-

вели к минерализации остаточного торфа и высвобождению накопленных элементов. На участках с посадками сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. и ели европейской Picea abies L. разного возраста валовое содержание меди в торфе составило в среднем 14,87-58,10 мг/кг. Полученные данные близки к средним значениям содержания исследуемых элементов в автоморфных дерново-подзолистых почвах Кировской области. Однако на некоторых из обследованных участков (рис. 2) выявлено повышенное содержание цинка, близкое или даже превышающее значения ПДК [11].

Рис. 1. Содержание цинка и меди в пробах торфа слабо осушенного неосвоенного участка торфомассива «Зенгинский»

Рис. 2. Содержание цинка в торфе осушенных участков с разной мощностью остаточного слоя торфа

В некоторых профилях на освоенных участках выявлено повышение содержания элементов на границе торфяной толщи и минеральных подстилающих слоёв (рис. 3).

Известно, что формирование болот, как правило, происходит в результате затопления суши или при зарастании водоемов [12, 13]. В том и другом случае отложение органического вещества (в будущем торфа) происходит на ми-

Содержание подвижных форм металлов в торфе обследованных участков незначительно. Минимальное содержание подвижных форм металлов в торфе установлено на контрольном участке: цинка - 0,02-1,60 мг/кг и меди - от следовых значений до 0,11-0,12 мг/кг. На участках, вовлеченных в хозяйственную деятельность, выявлено повышение концентрации подвижных форм элементов в сравнении с контрольным участком. Содержание подвижного цинка изменяется от 1,73 до 5,96 мг/кг, а меди - от 0,21 до 2,33 мг/кг. Максимальные значения наблюдаются в основном в верхних горизонтах почв. Очевидно, что увеличение подвижности элементов связано с минерализацией торфа и трансформацией органического вещества. Почти на всех ключевых участках наблюдается снижение концентрации подвижных форм до следовых значений с увеличением глубины.

Одним из факторов, который определяет подвижность, а, следовательно, и миграционную способность или накопление ТМ, является кислотность почвенного раствора. В кислых почвах с низкой величиной рН почвенного раствора большинство ТМ более подвижны и

неральной подстилающей породе. При этом переходные горизонты уплотнены и содержат как органические отложения (слежавшийся торф, сапропель), так и минеральные частицы. На границе между торфяной толщей и минеральными слоями формируется геохимический барьер с резкой сменой почвенных условий и режимов, что приводит к снижению подвижности и накоплению химических элементов.

активно выносятся из почвенного профиля. И, наоборот, в почвах с высокими значениями рН можно ожидать накопления тяжелых металлов. Высокое содержание органического вещества также способствует накоплению ТМ. В болотных почвах высокое содержание органики сочетается с высокой кислотностью. Сла-боразложившиеся органические остатки и низкая величина рН не способствуют накоплению тяжелых металлов.

Из литературных данных известно, что болотные массивы, которые не подвергались антропогенному воздействию, имеют кислую реакцию среды верхних горизонтов почвенного профиля. Для торфяных почв Вятско-Камских ландшафтов величина рНКс1 составляет 2,0-4,0 [10]. При осушении болот и сработке торфа минеральные подстилающие породы поднимаются ближе к поверхности. Подстилающими породами на обследованном торфомассиве являются аллювиальные и древнеаллювиальные отложения легкого гранулометрического состава, которые в свою очередь на разной глубине подстилаются карбонатными суглинками и карбонатами [4, 5]. На выработанных участках

■ переход от торфяной залежи к минеральным подстилающим породам

Рис. 3. Содержание меди и цинка в торфе на участках с посадками Pinus sylvestris L. и Picea abies L.

*

болота это может способствовать появлению карбонатного щелочного барьера при подтягивании к поверхности грунтовых вод из карбонатных пластов. Кислая реакция среды в таких случаях сменяется на слабокислую или нейтральную. Величина рН^ таких горизонтов может составлять 4,5-6,0. При сильной сработке торфа данный показатель может смещаться вплоть до слабощелочного (6,8-7,5) [2].

Величина кислотности торфа, отобранного на контрольном (слабо осушенном невы-работанном) участке, составила 2,53-3,30 единиц рН.

Освоение болота приводит к смене почвенных условий. На участках разной степени выработанности торфяного слоя значения рН^ верхних горизонтов современного почвенного профиля колеблются от 4,47 до 6,67. Осушение и отбор верхних слоев торфяной толщи способствуют изменению реакции среды в оставшейся тоще. Осушенные выработанные участки, которые в дальнейшем планируется использовать под посадки Pinus sylvestris L. (сосна обыкновенная) и Picea abies L. (ель европейская), имеют реакцию среды 4,66-7,04. Осушенные выработанные участки, используемые в лесовосстановлении хвойных пород, имеют pHKCl почвенного профиля 3,81-7,40. Здесь также отмечено влияние нижележащих почвообразующих и подстилающих пород. Кроме того, длительное хозяйственное использование выработанных торфяных почв ведет к нарушению процессов накопления органического вещества и активной минерализации оставшегося слоя торфа. Таким образом, постепенно идет формирование нового почвенного профиля. Выработанные торфяные почвы по своим характеристикам приближаются к зональным почвам сопряженных ландшафтов, которые в районе исследований представлены дерново-подзолистыми почвами. Однако в результате проведённых исследований не выявлено четких закономерностей в распределении и накоплении элементов в зависимости от изменения величины рН по профилю. В природных условиях достаточно сложно отделить влияние одного фактора от множества других. Как известно, содержание некоторых химических элементов в торфе также зависит и от ботанического состава растительных остатков, сла-

гающих залежь. Например, древесно-травяной торф больше, чем другие накапливает молибден; древесно-сфагновый и комплексный верховой - медь и цинк; травяной - марганец и кобальт [14]. Этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Проведённые исследования свидетельствуют об активной перестройке почвенных процессов в оставшейся части торфяной залежи и о глубокой трансформации болотного ландшафта в целом.

Выводы. В результате проведенной работы установлено, что осушение и дальнейшее хозяйственное использование болот приводит к изменению геохимической ситуации болотных ландшафтов.

Осушение и дальнейшее использование болот, сформированных на территориях с близким залеганием карбонатных подстилающих пород, ведет к повышению величины pHKC1. В данном исследовании pHKC1 меняется от 2,53-3,30 единиц на контрольном (слабо осушенном невыработанном) участке до 4,47 до 6,67 в профилях вновь формирующихся почв на осушенных и выработанных участках.

На границе торфосодержащего и минерального горизонтов, особенно на осушенных и освоенных участках, отмечается увеличение концентрации валовых форм цинка и меди.

Содержание подвижных и валовых соединений ТМ в исследованных почвах не превышает предельно-допустимых и фоновых значений. Однако выявлены резкие колебания содержания элементов в слоях торфа некоторых разрезов, которые могут быть обусловлены как разным ботаническим составом торфа, так и процессами перестройки свойств и режимов вновь формирующихся почв.

Список литературы

1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.

2. Уланов А.Н. Почвенные режимы низинных торфяных почв и выработанных торфяников Северо-Востока Европейской части России: ав-тореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. С.-Петербург-Пушкин, 2005. 42 с.

3. Шихова Л.Н., Гонина Е.С. Болота как аккумуляторы некоторых тяжелых металлов // Почвы России: современное состояние, перспективы изучения и использования: Материалы

докладов VI съезда Общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Кн. 3. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2012. С. 488.

4. Зверков Ю.В. Вторая жизнь торфяников. Киров: Волго-Вятское кн. изд-во, Кировское отд., 1982. 80 с.

5. Атлас Кировской области: Федеральная служба геодезии и картографии России. М., 1997. 32 с.

6. Андреева Е.Н., Баккал И.Ю., Горшков В.В., Лянгузова Ш.В. и др. Методы изучения лесных сообществ. СП-б.: НИИ Химии СПб ГУ, 2002. 240 с.

7. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 488 с.

8. Шихова Л.Н, Егошина Т.Л. Тяжелые металлы в почвах и растениях таежной зоны Северо-Востока Европейской России. Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2004. 264 с.

9. Эколого-геохимическая карта почв Кировской области. СПб.: ВСЕГЕИ, 1996.

10. Крештапова В.Н. Агрогеохимия торфяных почв Нечерноземной зоны Европейской части РСФСР: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. М., 1991. 44 с.

11. Предельно-допустимые концентрации химических веществ в почвах и предельные уровни их содержания по показателям вредности (по состоянию на 01.01.91.). М.: Госкомприрода СССР, № 02-2333 от 10.12.90.

12. Доктуровский В.С. Торфяные болота. Курс лекций по болотоведению. М.: Гос. науч. -технич. горн. изд-во, 1932. 192 с.

13. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. М.: Недра, 1976. 488 с.

14. Куликова Г.Г. Краткое пособие к ботаническому анализу торфа. M.: Изд-во Московского университета, 1974. 95 с.

Content of biogenic elements (zinc and copper) in soil component of bog biogeocenoses (on example of peatbog Zenginsky in Kirov region)

Shikhova L.N., DSc in agriculture, leading researcher1; professor2,

Gonina E.S. 2, assistant lecturer,

Ulanov A.N. 2, DSc in agriculture, professor

1 Norths-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia,

2 Vyatka State Agricultural Academy, Kirov, Russia

Results of studying on influence of marsh field's economic use in central part of the Kirov region on its geochemical status are presented. Next variants have been chosen for research in 2012-2014: control - a virgin site of poorly drained non-mastered part of a bog; experimental - sites with different capacity of a residual peat layer (from 1.3-1.5 m to 0.5 m and less). On each of 14 sites soil cuts are put and peat samples on layers are selected. The content of total and mobile forms of elements is defined by a method of inversion voltamperometry. The conducted researches have shown that the copper and zinc content is minor and does not exceed average and background values, characteristic for various types of soils of area. The minimum content of elements is noted in a profile of a control site. The total content of copper has made from 0.90 mg/kg (on depth of 10-15 cm) to 0.28-0.14 mg/kg and lower (at level of 90-95 cm from a surface). The zinc content is also slightly and fluctuates in limits 0.16-0.17 mg/kg to 2.40-2.60 mg/kg on a profile. The content of elements rises in soils of mastered sites. For example, on a site prepared under tree-planting with capacity of a residual peat layer about 150 cm, total copper in peat is from 10.00-11.00 mg/kg to 33.0034.00 mg/kg, and zinc - from 17.00-39.50 mg/kg to 54.95-89.62 mg/kg. The content of mobile forms of metals in peat of the surveyed sites is minor. The minimum content - in a control site: zinc - 0.02-1.60 mg/kg and copper - from trace values up to 0.11-0.12 mg/kg. On the sites involved in economic activities increase of concentration of mobile forms of elements is revealed. The content of mobile zinc changes from 1.73 to 5.96 mg/kg, and copper - from 0.21 to 2.33 mg/kg. Almost on all sites the raised content of zinc and copper in the top soil horizons is noticed that is connected with biogenic accumulation of these elements by a vegetative cover. In some cases increase of concentration of elements on border of peat and mineral horizons is revealed. Development of peat fields leads to decrease in acidity of residual thickness of peat and formed on a place of a peatbog of soils as a result of a peat mineralization and rising of hard ground waters to a surface. In the given research pHKCi varies from 2.53-3.30 units on a control site to 4.47-6.67 in profiles of newly formed soils on the drained and developed sites.

Key words: peat soil, drainage, accumulation, soil profile, maximum allowance concentration, organic

matter

References

1. Kabata-Pendias A., Pendias H. Mikro-elementy v pochvakh i rasteniyakh [Microelementy in soils and plants]. Moscow: Mir, 1989. 439 p.

2. Ulanov A.N. Pochvennye rezhimy nizinnykh torfyanykh pochv i vyrabotannykh torfyanikov Severo-Vostoka Evropejskoj chasti Rossii. Avtoref. dis. ... d. s.-kh. n. [Soil's modes of lower peat soils and the developed peatbogs of the Northeast of the European part of Russia: Author's abstract of DSc Thesis]. Saint-Petersburg-Pushkin, 2005. 42 p.

3. Shikhova L.N., Gonina E.S. Bolota kak akkumulyatory nekotorykh tyazhelykh metallov [Bog as accumulators of some heavy metals]. Materialy dokladov VI s"ezda Obshchestva pochvovedov im. V.V. Dokuchaeva. Vseros. s mezhdunar. uch. nauch. konf. "Pochvy Rossii: sovremennoe sostoyanie, perspektivy izucheniya i ispol'zovaniya". Kn. 3. [Materials of reports of VI congress of the Society of soil scientists of V.V. Dokuchayev. All-Union scientific conference with internat. particip. "Soils of Russia: a current state, studying and use prospects". Book 3]. Petrozavodsk: Karel'skij nauchnyj centr RAN. 2012. pp. 488.

4. Zverkov Yu.V. Vtoraya zhizn' torfyanikov [Second life of peatbogs]. Kirov: Volgo-Vyatskoe kn. izd-vo, Kirovskoe otd., 1982. 80 p.

5. Atlas Kirovskoj oblasti [The Atlas of the Kirov region]. Moscow: Federal'naya sluzhba geodezii i kartografii Rossii, 1997. 32 p.

6. Andreeva E.N., Bakkal I.Yu., Gorshkov V.V., Lyanguzova Sh.V. i dr. Metody izucheniya lesnykh soobshchestv [Methods of studying of forest communities]. St. Petersburg: NIIKhimii SPb GU, 2002. 240 p.

7. Arinushkina E.V. Rukovodstvo po khimi-cheskomu analizu pochv [Guide on the chemical analysis of soils]. Moscow: Izd-vo MGU, 1970. 488 p.

8. Shikhova L.N, Egoshina T.L. Tyazhelye metally v pochvakh i rasteniyakh taezhnoj zony Severo-Vostoka Evropejskoj Rossii [Heavy metals in soils and plants of a taiga zone of the Northeast of the European Russia]. Kirov: Zonal'nyj NIISKH Severo-Vostoka, 2004. 264 p.

9. Ekologo-geokhimicheskaya karta pochv Ki-rovskoj oblasti [An ecologo-geochemical card of soils of the Kirov region]. St. Petersburg: VSEGEI. 1996.

10. Kreshtapova V.N. Agrogeokhimiya torfyanykh pochv Nechernozemnoj zony Evropejskoj chasti RSFSR: Avtoref. dis. ... d.s.-kh.n [Agroge-ochemistry of peat soils of the Nonchernozem zone of the European part of RSFSR. Author's abstract of DSc Thesis]. Moscow, 1991. 44 p.

11. Predel'no-dopustimye koncentracii khimi-cheskikh veshchestv v pochvakh i predel'nye urovni ikh soderzhaniya po pokazatelyam vrednosti (po sostoyaniyu na 01.01.91.) [Maximum-permissible concentration of chemical substances in soils and marginal levels of their content on harm indicators (as of 01.01.91.)]. Moscow: Goskompriroda SSSR, № 02-2333 ot 10.12.90.

12. Dokturovskij V.S. Torfyanye bolota. Kurs lekcijpo bolotovedeniyu [Peatbogs. A course of lectures on bog science]. Moscow: Gos. nauch.-tekhnich. gorn. izd-vo, 1932. 192 p.

13. Tyuremnov S.N. Torfyanye mestorozhde-niya [Peat deposits]. Moscow: Nedra, 1976. 488 p.

14. Kulikova G.G. Kratkoe posobie k botani-cheskomu analizu torfa [Short guide on the botanical analysis of peat]. Moscow: Izd-vo Moskovskogo universiteta, 1974. 95 p.

НОВЫЕ КНИГИ

Система земледелия Республики Мордовия. В.Н. Сидоров, И.П. Учайкин, В.Н. Казаков [и др.]; редкол. И.П. Учайкин [и др.]. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2015. 360 с.

ISBN 978-5-7103-3096-8

В настоящей книге коллективом ученых и специалистов Мордовии изложены теоретические основы и практические приемы управления различными группами ресурсов в адаптивной ресурсосберегающей системе земледелия Республики Мордовия. Рассмотрены вопросы рационального природопользования, оптимизации структуры посевов, системы севооборотов, обработки почвы, минерального питания и управления генетическими ресурсами растений, а также основные агротехнологии производства продукции растениеводства и их техническое и технологическое обеспечение в условиях Мордовии.

Издание является методическим руководством для специалистов сельского хозяйства при внедрении в практику современных технологий производства и справочным материалом при разработке перспективных планов развития предприятий. Книга будет полезной для руководителей, агрономов, научных работников, аспирантов и студентов агрономических специальностей вузов и слушателей Института переподготовки кадров агробизнеса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.