3 курс / 2 семестр / Экология ландшафтов / Глазовская_2012

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

аномалий значительно выше, чем на фоне (1-2%), она достигает 12-45% на участке свежего загрязнения и снижается до 3-12% на старом. Торф, загрязненный шламами, отличаются повышенным варьированием содержания многих химических элементов по сравнению с фоном.

В начале активного загрязнения шламами среднее содержание калия в торфе возросло более чем в 80 раз, кальция – в 40 раз, серы – в 20 раз. Со временем за счет снижения зольности торфа на площади старых аномалийсреднеесодержаниеКснизилосьв17раз,СаиS –в4раза,хотявсежепревышаетфоновыйуровень: калия и серы – в 5 раз, кальция в 14 раз.

Торф на новой аномалии по сравнению с фоном обогащен легким галогеном Cl в 7600 раз, а после рассоления на старой аномалии – в 110 раз. При этом с течением времени изменяется характер остаточного засоления: из хлоридного оно превращается в хлоридно-сульфатное. Это видно из величин отношения Cl/S в золе торфа. На территории новой аномалии это отношение составляет в среднем ~15. Напротив, на территории старых аномалий это отношение снизилось до 1. Несмотря на резкое снижение содержания Cl в золе, концентрация более тяжелых галогенов: Br и I, наоборот возросла по сравнению со свежей аномалией. В результате отношение Cl:Br в районе старых аномалий снизилось в среднем до 21, тогда как в районе новой аномалии оно достигало 560. Еще контрастнее изменилось отношение Cl:I. В районе старых аномалий оно стало в среднем – 38, а на новой аномалии – 4400. Это говорит о закреплении в торфе Br и особенно I, но не Cl. В торфе на территории старых амбаров в десятки раз возросло содержание тяжелых щелочноземельных металлов Sr и Ba по сравнению с фоном и примерно вдвое по сравнению с новой аномалией. В среднем фоновое содержание тяжелых металлов в торфе на участке свежего загрязнения превышено Zn в 30 раз, Mn

– в 40 раз, Ni – в 110 раз, а лантанидами La и Ce – в 70 раз. Со временем загрязненность торфа тяжелыми металлами снижается, хотя и заметно превышает фоновый уровень.

Таким образом, новообразованные геохимические аномалии в гидроморфных условиях отличаются неустойчивостью. После прекращения эксплуатации амбаров торф постепенно рассоляется: теряется Cl и K по сравнению с новой аномалией. Но усиливается загрязненность торфа тяжелыми щелочноземельными металлами Sr и Ba.

Сравнениесодержаниясфономвзолеиливторфевцеломпозволяетразбитьвсехимическиеэлементы на две группы. К первой группе относятся элементы, содержание которых в золе не выше фонового, а загрязнение ими обусловлено только высокой зольностью торфяных почв вблизи амбаров. Вероятно, торф обогащен этими элементами только в результате химического загрязнения. Ко второй группе относятся те элементы, содержание которых в золе заметно превышает фоновое. Для них можно предположить, кроме химического, также и биохимический механизм обогащения торфа за счет накопления этих элементов растениями-торфообразователями.

Таблица 1

Группы химических элементов, накапливающихся только в торфе, или в золе и торфе

	Элементы, накапливающиеся в торфе		Элементы, накапливающиеся, как в
			золе, так и в торфе (участвуют в химическом и
	(участвуют в химическом загрязнении)
			биохимическом загрязнении)
		Новая аномалия

	Na, Mg, P, S, Mn, Cr, Cu, Zn, Zr, Pb, Y	K, Ca, Fe, Cl, Br, I, Sr, Ba, Ni, La, Ce
	Старые аномалии
	Na, Mg, K, S, Cr, Zr, Pb, Y	P, Ca, Fe, Cl, Br, I, Sr, Ba, Ni, Mn, Cu, Zn,
		La, Ce

Независимо от возраста загрязнения в первую группу элементов, участвующих только в химическом загрязнении, входят: Na, Mg, S, а также ряд тяжелых металлов, известных своей токсичностью: Cr, Pb. Во вторую группу элементов, участвующих в биохимическом накоплении, входит явный биофил Са и элементы, способные к накоплению растительностью: Fe, Sr, Ba, а также лантаниды La и Се, применяемые в качестве микроудобрений.

Со временем, по мере самовосстановления загрязненной почвы, состав элементов обеих групп изменился. Число элементов, участвующих в биохимическом обогащении возросло, за счет сокращения тех элементов первой группы, которые на начальном этапе загрязнения не участвовали в биохимическом накоплении. Если на площади новой аномалии было 11 элементов, накапливающихся растениямиторфообразователями, то после самовосстановления растительности на участках старых аномалий, их стало уже 14. После самовосстановления растительности на торфяной почве повысилась биофильность Р, Mn, Cu

и Zn.

30

Доклады Всероссийской научной конференции

УДК 631.42

О НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ ФОРМИРОВАНИЯ ОРГАНОПРОФИЛЕЙ

М.М. Акишина, Л.Г. Богатырев, М.С. Малинина

МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, e-mail: [e-mail]

Детритогенез, как один из важнейших процессов, связанный с накоплением и преобразованием соединений углерода в ландшафте, терминологически был сформулирован выдающимся геохимиком и географом М.А. Глазовской [1], которая неоднократно обращалась к этой проблеме – от первых работ по Тянь-Шаню – до современных работ в области поведения углерода в процессе педолитогенеза [2]. Настоящая работапосвященаморфогенетическомуанализустроенияорганопрофилейвпределахсевераРусскойравнины

инекоторыхрайоновДальнегоВостока.Сравнительныйанализморфологическогостроенияорганопрофилей, проведенный на основе использования разработанной классификации подстилок [3,4], предусматривающей выделение на типовом уровне деструктивных, ферментативных, гумифицированных, перегнойных, торфянистых и торфяных подстилок показал, что в пределах Европейского Севера основные географические закономерности сводятся к увеличению от тундровых к таежным экосистемам доли гумифицированных подстилок.ПриподстиланиипочвкарбонатамивпределахАрхангельскойобласти(ПлесецкаяиКаргопольская сушь), существенно изменяющими водно-воздушный режим в условиях среднетаежных ландшафтов, возрастает роль ферментативных и деструктивных подстилок, основной ареал которых в большей степени тяготеет к южнотаежным ландшафтам. Кроме того, с севера на юг изменяется положение элементарных ландшафтов в системе сопряженных геохимических ландшафтов, которые могут характеризоваться как наиболее благоприятные с точки зрения накопления углерода. Оказалось, что если в тундровых экосистемах (южная тундра) наиболее благоприятные условия складываются на слабодренированных территориях и даже увлажненных, но обеспеченных в большей степени теплом в летний период, транзитно-аккумулятивных ландшафтах, то в северной тайге они обнаруживаются на склонах с характерным проточным увлажнением. Как правило, в том и другом случае это совпадает с ростом в этих ландшафтах общих запасов органического вещества в надземной фитомассе и повышении бонитета леса. В пределах южной тайги благоприятные условия для накопления углерода обычно формируются в условиях хорошо дренированных водораздельных пространств. Но уже в широколиственных лесах центры потенциального накопления углерода смещаются к склоновым ландшафтам, для которых характерно более близкое залегание почвенно-грунтовых вод. Например, хорошо известна подобная ситуация, неоднократно описанная для Тульских засек, с их серыми лесными глеевыми почвами, ранее называвшиеся темно-серые лесные почвы грунтового увлажнения. В степных ландшафтах, формирующихся вне зоны яркого проявления элементов засоления, центры накопления углерода смещаются в аккумулятивные ландшафты с хорошо известными почвами лугового ряда, например, каштаново-луговыми или черноземно-луговыми почвами. Таким образом, вполне можно говорить об определенных географических закономерностях. Но если в северных ландшафтах ведущая роль принадлежит верховодке, то на юге она уступает место почвенно-грунтовым водам.

Весьма сложным и до сих пор достаточно мало освещенным в литературе остается вопрос о специфике формирования органопрофилей в условиях полугидроморфного и гидроморфного режимов, кроме общего довольно тривиального тезиса о торфообразовании как одного из ведущих процессов. Однако, мало данных решенных в сравнительно географическом аспекте. В связи с этим первоначально была поставлена задача более детальной группировки торфянистых и торфяных типов органопрофилей. Эта проблема была решена на основе анализа более 1000 описаний почв таежных экосистем Европейского Севера и соответствующих ландшафтов Дальнего Востока. Широкое распространение торфянистых и торфяных типов подстилок в том

идругом регионах в сочетании с их различным строением обусловило необходимость в их более детальной дифференциациивморфогенетическомиклассификационномотношении.Так,вобеихгруппахдополнительно были выделены: а) консервированные разности − при наличие в профиле горизонтов сильно разложившегося торфа; б) перегнойные разности − при наличии соответствующего горизонта в профиле торфянистых или торфяныхтипов;в)призалеганииперегнойногогоризонтаподслоемсильноразложившегосяторфавыделяли группу – торфянистоили торфяно-консервировано-перегнойных разностей. Такое деление позволило детализировать и провести сопоставление органопрофилей на большом фактическом материале и оценить некоторые тенденции относительно поведения углерода в различных ландшафтах.

Установлено, что в условиях дальневосточных ландшафтов с их частой приуроченностью к горным территориям и приуроченностью к зоне распространения многолетнемерзлых пород на 30% увеличивается общее разнообразие встречаемых типов органопрофилей на уровне групп (рис. 1, 2) по сравнению с аналогичными среднетаежными экосистемами Европейского Севера. В первую очередь это касается увеличения в группе торфянистых и торфяных типов.

Сравнение, проведенное только для торфянистых и торфяных типов, еще в большей степени увеличило разнообразиевстроенииорганопрофилей,развивающихсявусловияхдальневосточногорегионадо50%(рис. 3, 4) относительно европейского региона. Было бы неверным не отметить формирование в дальневосточном регионе сухоторфянистых подстилок, описанных как специфическая, развивающаяся здесь группа. Однако, следует отметить, что это выделение, хотя и вполне обоснованное, но носит преимущественно экологический характер

31

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Рис. 1. Встречаемость типов подстилок в среднетаежной зоне Европейского Севера, % (n=95)

Рис. 2. Встречаемость типов подстилок в среднетаежной зоне Дальнего Востока (Мерзлотные территории), % (n=451)

Рис. 3. Встречаемость интразональных типов подстилок в среднетаежной зоне Европейского Севера, % (n=25)

Рис. 4. Встречаемость интразональных типов подстилок в среднетаежной зоне Дальнего Востока, % (n=218)

32

Доклады Всероссийской научной конференции

Важной стороной анализа органопрофилей нам представлялось сравнение доли участия в профиле органического вещества, представленного в максимально преобразованном виде и имеющего консервированный или перегнойный характер. Предварительное сопоставление двух регионов показало, что доля пула преобразованного органического вещества по отношению ко всему профилю, как правило, выше для территории таежных ландшафтов Европейского Севера по сравнению с дальневосточными ландшафтами. Следует отметить, что пока речь идет о явлении, которое следует рассматривать как тенденцию.

Таким образом, формирование органопрофилей Дальнего Востока в условиях горного ландшафта, осложненного наличием мерзлоты, приводит к более высокому разнообразию преобразования наземного детрита, что отражается в первую очередь на общем разнообразии строения органопрофилей. В тоже время случаи далеко зашедших стадий преобразования органического вещества в профиле торфянистых или торфяных органопрофилей, можно найти с гораздо большей вероятностью в условиях Европейского Севера. Очевидно, это объясняется, по крайней мере, двумя факторами. Первый − это наличие мерзлоты, как причины, не только заведомо ограничивающего мощость почвы вообще в пределах дальневосточного региона, но и контролирующего процессы преобразования органического вещества в процессе детритогенеза. Второй фактор – это то, что нами анализировались горные территории, в пределах которых сложность, а, следовательно, и разнообразие строения органопрофилей потенциально может быть всегда заведомо выше по сравнению с равнинными территориями.

Литература

1.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР М.: Наука, 1988, с.327.

2.Глазовская М.А. Педолитогенез и континентальные циклы углерода. Изд-во МГУ, Геогр. фак., М., 2009.

3.Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок. Почвоведение, №3, 1990, стр. 118-127

4.Богатырев Л.Г., Алябина И.О., Маречек М.С., Самсонова В.П., Кириченко А.В., Коновалов С.Н. Подстилка и гумусообразование в лесных формациях Камчатки. Лесоведение, N3, 2008, с. 28-38.

УДК 550.424

НЕКОТОРЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ СЕЛИТЕБНЫХ ЛАНДШАФТОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

В.А. Алексеенко

НИИ ГБ ЮФУ, Новороссийск, e-mail: [e-mail]

Увеличение детальности эколого-геохимических исследований требует разделения по ряду признаков громадного числа населенных пунктов, т.е. их классификации. К настоящему времени наибольшее распространение получили классификации, разработанные А.И. Перельманом и Н.Ф. Мырляном (1984), В.А. Алексеенко (1989,1990,2006), А.И. Перельманом и Н.С. Касимовым (1999). В классификациях А.И. Перельмана и Н.С. Касимова и А.И. Перельмана и Н.Ф. Мырляна содержится до 10 таксономических единиц: ряды, порядки, отряды, разряды, группы, типы, семейства, кланы, роды и виды. Высшие 4 устанавливаются по негеохимическим параметрам, а 6 низших таксонов по тем же признакам, что и в систематике природных ландшафтов.

Классификация В.А. Алексеенко, используемая в этой работе, базируется на таксономических уровнях (рис. 1).

Рис.1. Схема объединения ландшафтов населенных пунктов.

Напервомивторомуровняхландшафтыобосабливаютсявзависимостиотчислажителейвнаселенном пункте,адлячастинаселенныхпунктовучитываетсятакжепрофильпреобладающегопредприятия.Натретьем уровне учитываются климатические особенности, влияние которых только в отдельных группах селитебных ландшафтовможетсущественноизменитьпроцессымиграции-концентрацииэлементоввнаселенномпункте. Хочуотметить,чтонаучнымредактороммонографийсизложениемрассматриваемойклассификациибылА.И.

33

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Перельман, считавший, что в зависимости от поставленной цели исследований могут изменяться принципы принятых классификаций.

Почвы населенных пунктов, являясь не только составной, но и депонирующей их частью, отражают многочисленные процессы поступления, миграции и концентрации химических элементов (их соединений) в селитебных ландшафтах. Одним из важнейших показателей, характеризующих эколого-геохимические особенности почв, служит распространенность в них химических элементов.

Для изучения распространенности элементов в почвах селитебных ландшафтов устанавливалось сначала среднее содержание в каждом из 300 населенных пунктов (в дальнейшем, при составлении общей выборки проб, оно рассматривалось как одна проба), а затем определялось среднее содержание для почв селитебных ландшафтов. Почвы более половины городов опробовались нами и анализировались (обычно параллельно) в пяти аттестованных и аккредитованных лабораториях (включая арбитражную) в различных организациях и городах спектральным, рентгенофлуоресцентным, классическим химическим, нейтронноактивационным методами. Также использовались литературные данные; в случаях нескольких отличающихся содержаний по одному городу, устанавливалось среднее содержание по публикациям. Работы проводились более 10 лет, а полученные данные характеризуют почвы конца XX– начала XXI века. Устанавливались также средние содержания элементов в почвах отдельных групп населенных пунктов, отличающихся по числу жителей. Уже первый анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы:

1. Распространенность в почвах населенных пунктов химических элементов в значительной мере унаследовала общие закономерности их распространенности в земной коре и в почвах Земли: крайнюю неравномерность распространенности; связь содержаний элементов с их атомной массой, приведшую к преобладанию легких элементов; а также преобладание в рассматриваемой геохимической системе четноатомных элементов и особенно элементов с атомной массой ведущего изотопа кратной четырем.

2.В значительной мере под влиянием процессов техногенеза в почвах увеличились концентрации элементов, относимых к « избыточным для данной системы» (Zn, Pb и др.). Процессами техногенеза можно объяснить и повышенные, по сравнению с почвами Земли, в 3-80 раз содержания таких элементов, как As (3,2), B (4,5), Ca (3,9), Hg (80); и повышенные в 1,5-2 раза кларки Ba (1,7), Cd (1,8), P (1,5), S (1,4), Co (1,8), Cu (1,9) (в скобках кларк концентрации по отношению к почвам Земли).

3.У элементов с повышенным кларком в почвах населенных пунктов в 2 и более раз, по сравнению

скларком земной коры как Ag (5,3), As (9,4), Bi (124,5), Mo (2,2), Sn (2,7), W (2,2), Yb (7,3) (в скобках кларк концентрации по отношению к земной коре), содержания в почвах селитебных ландшафтов вероятнее всего связаны с совместным воздействием природных процессов почвообразования и интенсивной антропогенной деятельностью. Кларковые содержания значительной части химических элементов в почвах населенных пунктов стали значительно отличаться от соответствующих кларков земной коры и от средних содержаний, установленных для почв Земли. Эти отличия делают необходимым для решения многих (в первую очередь экологических) проблем выделение такой геохимической системы как почвы населенных пунктов, с установлением для этой системы своих кларковых содержаний. Ими можно считать установленные средние содержания.

4.По результатам сравнения средних содержаний химических элементов в почвах выделенных групп населенных пунктов установлено, что в городах с населением свыше 700 тысяч жителей находится наибольшее число элементов, образующих повышенные средние концентрации. К ним относятся такие наиболее часто используемые при современном уровне развития науки и техники как Pb, Zn,Ag, Cu, Mn, Co, Ni,Ti, Sn и др. В почвах этой же группы населенных пунктов находится наименьшее (по сравнению с другими группами) число элементов с пониженными средними содержаниями. Наименьшее число химических элементов с повышенными (по сравнению с другими группами) средними содержаниями в почвах характерно для небольших поселков, деревень, станиц, хуторов (Be, Ga, Mo, Ti).

5.По числу элементов с существенно повышенными по отношению к кларку почв селитебных ландшафтов содержаниями, группы населенных пунктов распределяются следующим образом (в скобках кларк концентрации): 1) с числом жителей 300-700 тысяч – Sb (15); 2) небольшие поселки, хутора – Ве (2,6), Мо(1,5);3)рекреационно-туристическиецентры–Cd,Cu(3),Sb(12,5);4)счисломжителейболее700тысяч–

As,Cu,Sn (1,4-1,5),Cd(3,2);5)счисломжителей100-300тысяч–Nb,Zr,Y(1,5-1,6),Bi (2),Tl (9,3);6)счислом жителей менее 100 тысяч – Ca, Cd, Ge (1,4-1,6), Tl (1,9), B (9,7), Sb (78). По числу элементов с существенно пониженными средними содержаниями, группы населенных пунктов располагаются следующим образом (в скобках кларк рассеяния): 1) рекреационно-туристические центры – Be, Sr (0,7); 2) с числом жителей 300-700

тысяч – Mg (0,6), Cr, Zn (0,7); 3) с числом жителей более 700 тысяч – Ca (0,3), La (0,4), Cl (0,6), Ta (0,7); 4) с

числом жителей 100-300 тысяч – Cr (0,5), Zn (0,6), Ba, Cu, Ni (0,7); 5) с числом жителей менее 100 тысяч – Be,

Mn, Ni, Zn (0,6); Cu, Pb, Sr (0,7); 6) небольшие поселки, хутора – Cd (0,2),As (0,3), Pb (0,4), Sr, Zr (0,5), Zn, Ba, V, Sc (0,6);Ag, Cr, Ta, Y (0,7).

6.Приведенные данные, во-первых, косвенно указывают на роль техногенных процессов в накоплении химических элементов в почвах каждой группы селитебных ландшафтов. Во-вторых – подтверждают положение о том,чтоэтарольизменяетсявзависимостиотчислажителейвнаселенномпункте.В-третьих,этиданныеуказывают на необходимость учета, при детальных эколого-геохимических исследованиях, числа жителей в населенных пунктах. 7. В отдельных группах населенных пунктов встречаются города, отличающиеся от остальных резко повышенными средними содержаниями в почвах не одного, а сразу нескольких химических элементов. Основной причиной этого явления обычно является особенность развития в городе промышленных предприятий.

8.После выноса за пределы городов источников повышенных содержаний в почвах химических

34

Доклады Всероссийской научной конференции

элементов, повышенные содержания сохраняются десятилетиями.

9.Установленныекларкипочвнаселенныхпунктовявляютсяихгеохимической(эколого-геохимической) характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые значения кларков могут, и мы надеемся, будут использованы, и как своеобразные реперы.

УДК 504.53.062.4

ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА НАНОСАХ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Б.С. Альжанова

ЗКГУ имени М. Утемисова, Уральск, Республика Казахстан, e-mail: [e-mail];

Изучению процессов технопедогенеза на «новых» грунтах М.А. Глазовская в своей научноисследовательской деятельности уделяла много внимания [1]. Особенно в больших масштабах уничтожение почвенного покрова происходит в районах добычи нефти и газа.

Объектом нашего исследования был обвалованный по периметру участок территории нефтегазоконденсатного месторождения в Западно-Казахстанской области, на котором произошел выброс подземных осадочных горных пород, пропитанных нефтепродуктами и сероводородом, что привело к радикальным изменениям экосистемы и их компонентов. В результате грязевулканической деятельности, инициированной аварией на скважине, площадь в 53,2 гектаров была покрыта сплошным слоем глин и превратилась в техногенную пустыню. Темно-каштановые почвы были погребены слоем загрязненной и засоленной карбонатной глины толщиной 10-100 см.

Цельисследованиясостоялавизучениивозможностивосстановленияпочвенно-экологическихфункций данного объекта, создания устойчивого растительного покрова и вовлечение этих земель в хозяйственный и биогеоценотический оборот.

Толщина слоя наносов во многом определяется микрорельефом погребенных почв. В центре участка она достигает 90-100 см, на окраинных участках – 70-80 см. У края обвалованной зоны толщина наносов составляет 5-10 см. Преобладающими являются наносы с тяжелым механическим составом с повышенным содержанием ила (до 30 и более %) и физической глины (до 72 %).

Неблагоприятные условия произрастания (механический фактор, дефицит питательных веществ, загрязненность, засоленность и т.д.) в условиях засушливости климата затрудняют самовосстановление растительного покрова и освоение данного экотопа организмами.

Естественное зарастание происходило в основном на краевых участках, где мощность наносов не превышала25-30см.Очевидно,вэтихместахпочвообразовательныепроцессы,происходящиеподвоздействием комплекса природных биотических и абиотических факторов, обеспечили необходимые условия для роста

иразвития естественной растительности. Травостой представлен, в основном, первичными растительными группировками, которые отличаются большой жизнеспособностью, выносливостью и приспособляемостью к неблагоприятным условиям окружающей среды. Основу растительности составляют однолетние виды растительности: марь белая, эхинопсилон иссополистный, кохия веничная, полынь горькая, щавель конский

идр. Сначала они закрепляются в микропонижениях, борозде от щелереза, после чего занимают всю площадь. Позднее они постепенно уступают место многолетним видам: вейнику тростниковидному, осоту розовому, молокану татарскому, ромашке непахучей и другим, которые, образуя дернину и достигая корнями погребенных почв, создают устойчивые группировки растительности.

Несмотря на происходящие процессы частичного восстановления естественной растительности и зарастанияпериферийнойчасти,основнаяплощадьучасткаостаетсябезжизненнойинуждаетсявпроведении мелиоративных мероприятий.

Оценивая наносы в качестве материнских пород, можно отметить их относительно благоприятные почвообразующие свойства: высокую диспергированность, способность к агрегированию, хорошую водоудерживающую способность, способность впитывать и удерживать питательные вещества.

За 10-летний период на поверхности наносов сформировался 10-12 сантиметровый горизонт, который находится под постоянным воздействием температурных, световых и водно-воздушных факторов. Наличие элементарной почвенной структуры, низкий уровень концентрации загрязняющих веществ, слабое засоление этого горизонта явилось объективной предпосылкой возможности выращивания на них полевых культур, при условии применения мелиорантов, улучшающих водно-воздушный, пищевой и солевой режимы корнеобитаемого слоя.

Находящийся под ним средний слой, толщиной 10-100 см, характеризуется очень низкой газо- и водопроницаемостью, слитностью. При подсыхании на поверхности структурных отдельностей образуется белесая солевая корка. Отмечаются участки застоя влаги в верхней и средней части, не просыхающей даже в летний период.

Нижний слой толщиной 3-5 см, непосредственно соприкасается с погребенными темно-каштановыми почвами. В нем наблюдаются процессы в виде проникновения гумусированных частиц вверх и вымывания наносных элементов вниз. Таким образом, этот слой формируется как своеобразный переходной горизонт.

Погребенные темно-каштановые почвы за прошедшее после выбросов время внешне не претерпели существенных изменений. Они имеют типичное зональное строение и состоят из трех основных горизонтов:

35

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

гумусово-аккумулятивного (А+В1), переходного (ВС) и материнской породы (С). Заметная трансформация отмечается лишь у погребенного гумусового горизонта: более темная окраска, уплотненность, пластинчатоореховатая структура и глянцевитость. Застой влаги и преобладание анаэробных условий привели к оглеению верхней части горизонта. Глубже морфологические свойства погребенных темно-каштановых почв почти не отличаются от зональных темно-каштановых почв.

Опорными для описания и анализов были выбраны поверхностные образования, которые различаются механическим составом, степенью зарастания растительностью и продолжительностью проводимых мелиоративных мероприятий (табл. 1).

	Физико-химические свойства верхнего 0-20 см слоя глинистых наносов											Таблица 1
№	Мощность	Степень	Сорг,			Емкость		Naпогл,	Сумма		Ил,	Физическая
		зараста-			рН	поглощения,		мг-экв	солей,		%
разреза	наносов, см	ния, %	%			мг-экв на 100 г		на 100 г	%			глина, %
				Естественное зарастание
1	30-35	10-20	0,42		7,3	11,2		0,33	0,307		22,3	42,8
2	60-70	0-5	2,67		7,5	10,4		1,6	0,674		33,2	61,6
3	40-45	50-60	3,6		8,7	18,0		0,1	0,192		25,8	49,6
	Зарастание с проведением мелиоративных мероприятий (2-3 года)
4	40-45	40-50	1,97		8,5	13,4		0,25	0,820		23,1	50,1
5	35-40	60-70	2,03		8,1	17,8		0,1	0,314		21,1	40,4
6	90-100	70-80	2,03		7,8	12,2		Отс.	0,842		19,2	35,2
7	80-90	выпад	1,97		8,1	13,4		0,25	0,314		26,8	41,4
		Темно-каштановые почвы периферийных участков
8	0	60-90	1,68		7,2	26,1		Отс.	0,163		16,4	33,2

Результаты проведенных исследований показывают дифференциацию наносов на 3 слоя по механическомусоставу,чтосогласуетсясморфологическимописанием.Верхнийслойнаносовхарактеризуется незначительнымобеднениемилистыхчастиц(<0,001мм)посравнениюсосреднимслоем.Нижниегоризонты наносов, соприкасающиеся с погребенными темно-каштановыми почвами, характеризуются облегченным механическим составом, что возможно является следствием первоначальной дифференциации грязеводяного потока. Общие закономерности распределения тяжелых металлов в поверхностно-почвенном слое обусловлены химическим, гранулометрическим составом наносов и их мощностью. Средневзвешенные концентрации остаточных техногенных веществ представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание остаточных техногенных веществ в 0-20 см слое глинистых наносов (мг/кг)

№№	Остаточные нефтепродукты	Zn	Cd	Cu	Pb	Ni
	Естественное зарастание
1	403,2	16	0,6	1,56	5,6	2,46
2	25,23	21	0,3	3,4	5,39	6,6
3	30,95	4,32	0,22	1,54	6,9	8,3
Зарастание с проведением мелиоративных мероприятий (2-3 года)
4	277	19	0,4	2,9	2,7	2,93
5	8,42	18,8	0,5	3,5	2,3	3,38
6	8,63	20	0,3	3,0	7	4,8
7	32,43	7,9	0,68	1,60	3,64	5,3
	Темно-каштановые почвы периферийных участков
8	3,24	1,32	0,03	1,2	2,69

Преобразование выбросов осадочных горных пород в исходную темно-каштановую почву - непосильная задача. Поэтому целью мелиоративных мероприятий может быть только восстановление основных экологических функций почвенного покрова посредством создания сомкнутой растительности. В то же время, создание устойчивого растительного покрова закономерно сопровождается активизацией почвообразовательных процессов и ведет к ускоренному формированию почвенных горизонтов.

В результате целенаправленного воздействия комплекса агротехнических, агрохимических и фитомелиоративныхмероприятийнаблюдаетсяповышениесодержанияэлементов,составляющихплодородие почв.Однимизосновныхпоказателейявляетсяформированиекорнеобитаемогогоризонтанеменее20-30см– первого генетического горизонта молодых почв. Именно он определяет уровень устойчивости и стабильности создаваемых фито- и агроценозов и активизации почвообразовательных процессов в техногенных экотопах.

36

Доклады Всероссийской научной конференции

Со временем следует ожидать формирования почв как генетических образований, которые могут занять соответствующую экологическую нишу. Процессы разложения растительного вещества и накопление гумуса обуславливают в значительной степени их развитие и превращают в зрелую почву.

Литература

1.Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М.: Географический факультет МГУ, 2007. 350 стр.

УДК 631.48

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА И ЕГО ЗАПАСЫ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ РОССИИ

И.О. Алябина, Л.Г. Богатырёв

МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, e-mail: [e-mail], [e-mail]

Оценкаповеденияуглеродаявляетсяоднимизфундаментальныхвопросовсовременногопочвоведения. Не случайно М.А. Глазовская определяет педолитогенез как «совокупность процессов образования в почвах потенциальностабильных,содержащихгумускомплексовисоединений,изахоронениявглубокихгоризонтах почв и толщах рыхлых отложений» [1, с. 8]. Изучением поведения углерода в различных природных сферах занимались многие исследователи, часть работ основывалась на картографических методах получения и отображения результатов.

Настоящая работа посвящена оценке геохимических ландшафтов по уровню потенциального закрепления органического углерода (Сорг) в почвенном покрове и её сопоставлению с оценкой по уровню запасов Сорг в почвенном слое 0-100 см. Расчёты проводили в программе MapInfo (ver. 9.5.1).

Поведение (потенциальное закрепление) органического углерода в почвах в пределах биомов и геохимических ландшафтов изучали, используя созданную для этих целей цифровую карту [2, 3]. Карта геохимических ландшафтов составлена путём генерализации карты геохимических ландшафтов СССР

масштаба 1:20 000 000 [4]. Были учтены также современные сведения о широком распространении в пределах полуострова Таймыр почвообразующих пород, насыщенных основаниями. Принимая во внимание роль кальция в поведении Сорг в ландшафтах, геохимические классы объединили в 5 групп, болота из рассмотрения исключили (табл.1, рис.1). Были выделены следующие группы классов ландшафтов: H+-класса – с ведущей ролью иона водорода; H+-Ca2+-класса – переходная группа ландшафтов с участием кальция и иона водорода; Ca2+-класса – с абсолютной ролью кальция; Ca2+-Na+-класса – с участием иона натрия, обеспечивающего подвижность углерода в щелочной среде; Na+,Cl,SO42--класса – с участием легкорастворимых солей, в присутствии которых происходит коагуляция органических соединений.

Таблица 1

	Классы геохимических ландшафтов
Группы классов	Классы геохимических ландшафтов по А.И.Перельману
H+	Кислый и кислый глеевый (H+,H+-Fe2+)
	Кислый глеевый (H+- Fe2+)
	Кислый (H+)
	Переходный от кислого к кальциевому (H+-Ca2+), местами в комплексе с
H+-Ca2+	кислым (H+) и кальциевым (Ca2+)
	Кислый (H+) в сочетании с кальциевым (Ca2+) и глеевым (H+- Fe2+,Ca2+)
Ca2+	Карбонатный (Ca2+)
	Карбонатный глеевый (Ca2+- Fe2+)
Ca2+-Na+	Кальциево-натриевый (Ca2+-Na+)
	Солонцовый (Na+)
	Содовый (Na+-HCO3-) в сочетании с кальциевым (Ca2+)
Na+,Cl-,SO 2-	Соленосно-сульфидный (Na+, SO	2-, Cl-, H	S)
4	4	2

Характеристика поведения (потенциального закрепления) Сорг в почвах проведена с учётом гранулометрического состава отложений, играющих ведущую роль в формировании органоминеральных соединений и обусловливающих их сохранность. Информация о гранулометрическом и петрографическом составе почвообразующих пород получена с цифровой почвенной карты РСФСР масштаба 1:2 500 000 [5]. В зависимости от сочетания пород, преобладающих в пределах ландшафтов созданной цифровой карты, были выделены восемь вариантов потенциального поведения органического углерода (табл. 2). Шесть из них характеризуют уровень закрепления Сорг в почвах от максимального до минимального и соответствуют последовательно сформированному ряду рыхлых пород от глин до песчаных отложений. Дополнительно выделено два варианта поведения органического углерода. Первый объединяет территории с плотными породами, где потенциально ограничены уровень накопления и миграция углерода в профиле почв, а также возможен более интенсивный латеральный сток. Второй вариант образован для отражения специфики территорий с наибольшим разнообразием поведения углерода, обусловленного распространением в их пределах пород различного гранулометрического состава.

37

Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)

Рис. 1. Площади, занимаемые группами классов геохимических ландшафтов на территории России Таблица 2

Поведение Сорг на различных почвообразующих породах

Варианты поведения	Преобладающие сочетания пород в ландшафтах
Закрепление максимальное	Глины
Закрепление выше среднего	Глины – Суглинки
Закрепление среднее	Суглинки
Закрепление ниже среднего	Двучленные отложения
Закрепление низкое	Суглинки – Пески/супеси
Закрепление минимальное	Пески/супеси
Ограниченное вертикальное перемещение	Плотные породы
Разнообразие в поведении	Глины – Суглинки – Пески/супеси

Результаты расчётов площадей территорий с различным уровнем закрепления Сорг в пределах разных ландшафтов приведены на рис. 2. Выявлено, что наименьшая площадь территорий с высокой степенью закрепления Сорг в почвах («максимальное» и «выше среднего») характерна для ландшафтов H+-класса – около 10%. Почти 50% этих ландшафтов занимают области широкого развития плотных почвообразующих пород с ограниченным вертикальным перемещением органического углерода. Площадь распространения плотных почвообразующих пород на остальной территории страны значительно меньше и снижается от ландшафтов H+-Ca2+-класса (более 24%) к ландшафтам Ca2+-класса (13%) и далее Ca2+ Na+-класса (менее 4%). В этих геохимическихландшафтахсущественнадолятерриторийсуровнемзакрепленияСорг средним,вышесреднего и максимальным. Ландшафты соленосно-сульфидного класса не сопоставляли с остальными, поскольку на них приходится менее 0,1% площади России.

Рис. 2. Доля территорий с различным поведением Сорг в пределах классов ландшафтов

38

Доклады Всероссийской научной конференции

РасчётнуюоценкупотенциальногозакрепленияСорг впочвахгеохимическихландшафтовсопоставляли с реальными запасами Сорг, приведёнными на карте запасов органического углерода в почвенном слое 0 100 см [6]. Карта была генерализована: выделенные на ней 12 градаций и 7 уровней по запасам Сорг объединили в 4 группы (табл. 3).

Таблица 3

Уровни запасов органического углерода в почвах

Запасы углерода, т/га	Уровень запасов углерода
300-800	очень высокий / сверхвысокий
160-300	выше среднего / высокий
120-160	средний
менее 40 - 120	очень низкий / низкий

Данные расчёта состава территорий ландшафтов по уровню запасов Сорг в слое 0-100 см представлены нарис.3.Большаячастьпочвенногопокровастраныхарактеризуетсяоченьнизкиминизкимуровнемзапасов. Доля таких территорий варьирует от 30% в ландшафтах Ca2+-класса до более чем 70% в ландшафтах H+- класса. Почвы, запасы органического углерода в которых имеют уровень очень высокий и высокий, занимают незначительные площади: в ландшафтах H+-Ca2+-класса – 1% и Ca2+-Na+-класса – 3%, а в ландшафтах Ca2+ класса и H+-класса – 7 и 8%, соответственно.

Рис. 3. Доля территорий с различным уровнем запасов Сорг в пределах классов ландшафтов

Сопоставление площадей, которые занимают в пределах различных геохимических ландшафтов территории с уровнем потенциального закрепления органического углерода выше среднего и максимальным, и площадей почвенного покрова с запасами Сорг от уровня выше среднего до уровня сверхвысокого, иллюстрирует рис. 4.

Рис. 4. Площадь территорий с наиболее высокими уровнями закрепления и запасов Сорг в пределах классов ландшафтов

Для трёх групп классов геохимических ландшафтов – H+-Ca2+, Ca2+, Ca2+-Na+ – прослеживается чёткая корреляция по площади территорий с наиболее высокими уровнями потенциального закрепления Сорг и его запасов. Поскольку характер поведения органического углерода рассчитывался как функция состава почвообразующих пород, очевидно преобладание в пределах ландшафтов закрепления поступающего с растительными остатками углерода на минеральной матрице почв в виде органоминеральных комплексов. В

39