Эколого-геохимические особенности формирования почвенного покрова Западного Саяна

Григорьева, Екатерина Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эколого-геохимические особенности формирования почвенного покрова Западного Саяна
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-геохимические особенности формирования почвенного покрова Западного Саяна"

На правах рукописи УДК: 551.794

ГРИГОРЬЕВА ЕКАТЕРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЗАПАДНОГО САЯНА

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 6 СЕН 2013

Санкт-Петербург 2013

005533556

Работа выполнена на кафедре геологии и геоэкологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»

Научный Нестеров Евгений Михайлович, доктор педагогических

руководитель: наук, кандидат геолого-минералогических наук, профессор зав. кафедрой геологии и геоэкологии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»

Официальные Карлович Игорь Анатольевич, доктор географических наук оппоненты: заведующий кафедрой географии естественно-географического факультета федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский

государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Магомета Сергей Дмитриевич, кандидат географических наук ведущий специалист-эксперт территориального отдела Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Брянской области в Жуковском, Рогнединском и Клетнянском районах

Ведущая Федеральное государственное бюджетное образовательное

организация: учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет».

Защита состоится 04 октября 2013 года в часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д.212.199.26, созданный на базе Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 12, ауд. № 21.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 5.

Автореферат разослан 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И. П. Махова

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вопросы диагностики и экологического мониторинга ландшафтных зон горных систем Западного Саяна остаются недостаточно изученными в настоящее время. Изучение специфики почвообразования предгорных и горных территорий необходимо для определения направления почвообразовательных процессов, протекающих на одних геохимических фациях, но соответствующих различным высотам. Почвы предгорий и горных территорий обладают более низкой буферной способностью к естественным и антропогенным воздействиям, по сравнению с аналогичными почвами, но формирующимися на равнинах.

Эколого-геохимическая ситуация определяется рядом факторов, связанных с миграцией микроэлементов в зависимости от различных природных критериев. Знание этих факторов имеет важное значение для понимания процессов, которые постоянно происходят как в естественных, так и в искусственных экосистемах.

Выбор почвы как объекта связан с тем, что именно она аккумулирует компоненты загрязнений и контролирует перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Изучение почвы важно потому, что она постоянно испытывает геохимическую нагрузку и сохраняет геоэкологическую информацию за многие годы функционирования источников загрязнения.

Для свойств почв и изучения их генезиса, а также для использования данных о почвенном покрове в решении практических задач - прогнозно-экологических, мелиоративных, поисково-геологических - необходимо учитывать миграцию микроэлементов в радиальном и латеральном направлении в почвенно-геохимическом ландшафте.

Объектом исследования является почвенный покров центральной и северозападной частей Западного Саяна (горный массив Ергаки и хребет Алан).

Предмет исследования — эколого-геохимические, физические, физико-химические и химические свойства почв.

Целью является изучение геоэкологического состояния почвенного покрова центральной и северо-западной части Западного Саяна.

Для достижения поставленной цели ставились и решались следующие основные задачи:

- изучить морфологические свойства почв центральной и северо-западной частей Западного Саяна;

- определить физические, физико-химические и химические свойства почв центральной и северо-западной частей Западного Саяна;

- выявить основные закономерности дифференциации почв в пределах центральной и северо-западной частей Западного Саяна в соответствии с геохимическими фациями.

- рассчитать коэффициенты радиальной и латеральной миграции микроэлементов и установить почвенно-геохимическую структуру.

Теоретической и методологической основой диссертации являются конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов в области географии почв, геохимии ландшафтов и геоэкологии: А. И. Перельмана, М. А. Глазовской, Н. С. Касимова, В. А. Алексеенко, А. Е. Ферсмана, Б. Б. Полынова, Ф. Кларка, В. В. Докучаева, В. А. Ковды, А. И. Геннадьева, В. Н. Горбачева, М. П. Смирнова, И. П. Герасимова, Б. Г. Розанова, С. А. Захарова, А. П. Виноградова, Г. В. Мотузовой, А. С. Владыченского, А. И. Сысо.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты полевых исследований автора 2008-2012 гг. Изучение ландшафтно-геохимической структуры района исследований проводилось катенарным методом. В ходе полевых исследований автором было выполнено макроморфологическое описание разрезов по стандартной схеме полевого изучения почв, отобраны образцы в соответствии с методическими рекомендациями. Автором лично были проведены лабораторные исследования 83 почвенных проб с целью изучения основных физических, физико-химических и химических свойств почв. Был изучен гранулометрический состав по средней пробе в стоячей воде методом пипетки в варианте Н. А. Качинского. Определено содержание общего органического углерода (гумуса) мокрым сжиганием по И. В. Тюрину. Проведён анализ определения карбонатов обменным (ацидиметрическим) методом, суммы обменных оснований по Каппену - Гильковицу. Определена величина рН водных вытяжек. Подвижные формы алюминия определены по ГОСТ 26485-85, фосфора ГОСТ 26204-84 и железа ГОСТ 27894.7-88. Содержание 25 микроэлементов (Sm, Lu, U, Yb, Au, As, Br, La, Ce, Tb, Th, Cr, Hf, Ba, Sr, Nd, Ag, Cs, Sc, Rb, Zn, Та, Co, Eu, Sb) определялось нейтронно-активационным методом в лаборатории Томского политехнического университета. Для определения интенсивности миграции микроэлементов использовались коэффициенты радиальной и латеральной дифференциации. Для определения наличия зависимости между признаками почв, развивающихся на различных геохимических фациях, использован коэффициент ранговой корреляции Спирмена при помощи Statistic 6.0.

Защищаемые положения:

- впервые для Западного Саяна установлено, что горные почвы этого региона имеют ряд существенных отличий от почв прилегающих равнинных территорий.

- доказано, что в пределах одинаковых геохимических фаций Западного Саяна формируются различные генетические разновидности почв.

- установлено, что характер латеральной и радиальной миграции микроэлементов в исследуемых ландшафтно-геохимических системах в центральной и северо-западной частях Западного Саяна различен, что связано с литологической неоднородностью исследуемой территории.

- показано, что антропогенная нагрузка на исследуемой территории в течение последних 10 лет устойчиво снижается.

Научная новизна работы. В ходе исследования:

— впервые для центральной и северо-западной частей Западного Саяна (горный массив Ергаки и хребет Алан) изучены почвы катенарным методом, установлены основные физические, физико-химические и химические свойства почв.

— впервые с высокой детальностью изучен микроэлементный состав почв центральной и северо-западной частей Западного Саяна и рассчитаны коэффициенты латеральной и радиальной миграции для данного региона;

— впервые проведена геоэкологическая оценка региона исследования.

Теоретическая значимость заключается в дальнейшем развитии теории

геоэкологии и установлении новых закономерностей эколого-геохимической эволюции почв горных территорий.

Практическая значимость работы состоит в выявлении основных физических, физико-химических, химических и эколого-геохимических особенностей почв горных территорий центральной и северо-западной частей Западного Саяна. Полученные данные могут быть использованы и используются при геохимических и геоэкологических исследованиях в пределах горных территорий, в природоохранной деятельности, при физико-географическом и геоэкологическом районировании территорий, специальном картографировании и др.

Материалы используются в учебном процессе в РГТТУ им. А. И. Герцена на кафедре геологии и геоэкологии.

Достоверность исследований определяется всесторонним теоретическим анализом, представительностью фактического материала, современным уровнем эколого-геохимических исследований.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 11 печатных работах, из них 2 - в рецензируемых изданиях. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции «География, история и геоэкология Сибири» (КГГТУ им. В. П. Астафьева, г. Красноярск, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.); V Международном совещании «Геохимия биосферы» (Научно-исследовательский институт геохимии биосферы ЮФУ, г. Новороссийск, 2009 г.); Международном симпозиуме им. академика М. А. Усова студентов и молодых ученых (ТПУ, г. Томск, 2011 г.); Международной конференции «Экологические, экономические и социально-культурные предпосылки трансграничного сотрудничества в Балтийском регионе» (ПГУ, г. Псков, 2012 г.).

Содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и приложения. Цитированная литература содержит 121 названий. Объем работы 215 страниц машинописного текста, включая 34 таблицы и 75 рисунков.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность избранной темы исследования, определены объект, предмет и цели исследования, основные задачи работы, сформулированы положения, выносимые на защиту, обоснованы научная новизна, практическая и теоретическая значимость результатов исследования. Логика и результаты исследования представлены в главах диссертации.

В первой главе «Особенности почвообразования в горных территориях» подробно раскрывается вопрос о геоэкологичеком районировании России и о специфичности горного почвообразования. По геоэкологическому районированию район Западного Саяна относится к зоне с низким геоэкологическим потенциалом.

Сторонниками специфичности горного почвообразования являются большинство ученых-почвоведов (К. Д. Глинка, С. А. Захаров (1948), В. А. Ковда (1973), И. П. Герасимов (1960, 1976), Б. Г. Розанов (1983), А. М. Мамытов (1960, 1963, 1964, 1965, 1973, 1974, 1980, 1987), Г. Ф. Копсов (1983), А. И. Ромашкевич (1988), О. А. Чичагова, (1981) А. Е. Черкинский (1981) и в отрицании специфичности горного почвообразования (В. В. Докучаев (1949), Т. Ф. Урушадзе (1979), М. А. Глазовская (1972,1973,1987).

Почвы Западного Саяна были изучены в разное время Н. В. Благовещенским (1914), С. П. Сусловым (1936), Б. Ф. Петровым (1941), К. А. Уфимцевой (1941), М. П. Смирновым (1960-1965), Н. В. Орловским (1963, 1963), В. А. Носиным (1963).

Почвы горных систем имеют общее своеобразие проявления всех факторов почвообразования, отличное от равнинных территорий, что связано с воздействием денудации и нестабильных ландшафтов. Горное почвообразование можно определить как периодически или постоянно нарушаемый и возобновляемый процесс.

Ландшафтно-геохимические системы по уровню организации и тесноте обратных связей делятся на два типа - элементарные и каскадные (сложные).

В образовании каскадных систем важную роль играют потоки вещества и энергии, миграция химических элементов. Сочетания элементарных ландшафтов по элементам рельефа представляют собой подсистемы единого целого, образуя почвенно-геохимические катены.

По результатам анализа, проведённого в первой главе, можно сформулировать первое защищаемое положение, согласно которому впервые для Западного Саяна установлено, что горные почвы этого региона имеют ряд существенных отличий от почв прилегающих равнинных территорий.

Во второй главе «Системные почвенно-геохимические исследования региона» отражены макроморфологические, физические, физико-химические, химические и эколого-геохимические исследования на территории горного массива Ергаки и хребта Алан.

На горном массиве Ергаки было заложено две катены (рис.1): первая на склоне южной экспозиции (1 313 — 1 505 м), а вторая на северной экспозиции (1

353 - 1 898 м), в пределах которых формируются почвы, классифицирующиеся как аллювиальные серогумусовые глеевые (АУ-Сг-ССГ ), серые (АУ-АЕЬ-ВЕЬ-ВТ-С), ржавозёмы типичные (АУ-ВЕМ-С), бурозёмы (АУ-ВМ-С), горнолуговые почвы ( Ас!- АС- С).

Рис. 1. Ландшафтно-геохимические сопряжения горного массива Ергаки

............Д Д | .

I" - высокое разнотравье; 1 1 1- хвойный лес (пихтово-кедровый); ' • - карликовая

берёза;

- — кустарнички; 111 -разнотравье.

А — катена 1; Б - катена 2. Почвы: 1 — ржавозёмы типичные; 2 — серые слаборазвитые; 3 - серые; 4 - торфяные эутрофные; 5 - аллювиальные серогумусовые глеевыеу б -ржавозёмы типичные; 7 - горно-луговые; 8 - ржавозёмы типичные; 9 - бурозёмы типичные.

На хребте Алан были так же, как и на горном массиве Ергаки, заложены две катены на южной экспозиции склона в пределах высот 1 405 - 1 768 м и северовосточной экспозиции в пределах высот 1 499 - 1 788 м (рис. 2, 3). По макроморфологическим признакам почвы можно определить как горнотундровые примитивные фрагментарные (О-А-С), горно-луговые субальпийские оподзолениые (А0-А-В-ВС-С), ржавозёмы оподзоленные (0-Ауе-BFM-C), горно-таёжные бурые неоподзоленные (А0-А-АВ-В-С), бурозёмы типичные (О-АY-ВМС), горные лесные дерновые темноцветные (А0-А-В-С), горная лесные дерновые (О-А-С); горно-тундровые (А0-А-АВ-В-ВС-С), горнолуговые (О-А-АВ-С), горные лесные дерновые (А0-А-С), горные лесные дерновые темноцветные (А0-А-С), горно-луговые субальпийские неоподзоленные (А0-А-В-С).

ШО :

Рис. 2. Ландшафтно-геохимические сопряжения катены 1 (склон южной экспозиции хребта Алан)

* — кустарнички, ^ — хвойные породы. ? — лиственничные породы, -ьи* - лишайники. Почвы: 1 — горно-тундровые примитивные фрагментарные; 2 - горно-луговые субальпийские подзолистые, 3 — ржавозёмы оподзоленные; 4 — горно-таёжные бурые неоподзоленные; 5 — бурозёмы типичные; б — горные лесные дерновые темноцветные; 7 — горные лесные дерновые.

Рис. 3. Ландшафтно-геохимические сопряжения катены 2 (склон северо-восточной экспозиции хребта Алан)

III — разнотравье, *. — кустарнички, i — хвойные породы, ^ — лиственничные породы, •4*- - лишайники, i - курумники. Почвы: 8 - горно-тундровые; 9 - горно-луговые; 10 -горные лесные дерновые; 11 — горные лесные дерновые темноцветные; 12 — горно-луговые субальпийские неоподзоленные; 13 — горные лесные дерновые темног/ветные.

Исходя из выше изложенного, сформулировано второе защищаемое положение: доказано, что в пределах одинаковых геохимических фаций Западного Саяна формируются различные генетические разновидности почв.

Анализ гранулометрического состава почв горного массива Ергаки показал, что все изучаемые почвы дифференцированы по гранулометрическому составу. Определение гранулометрического состава позволило установить, что профили ржавозёмов типичных (катена 1 и 2 элювиальные и трансэлювиальная фации), серых и горно-луговых почв классифицируются как легкосуглинистые. Верхние горизонты и верхняя часть горизонта О в аллювиальных серогумусовых глеевых почвах - супесчаные, а нижняя часть горизонта в и почвообразующая порода - связнопесчаные. Буроземы типичные классифицируются как супесчаные с доминированием крупнопесчаной фракции (56 %) и фракцией крупной пыли (27 %) (рис. 4).

Глубннрч см Содержание фракции. %

О 20 40 60 80 100

Глубина, см р

0-1, ИЯ-2,111-3, ИИ-4

(Ж1_9, ВН-ю

Содержание фракции,*!» 20 40 60 80 ](Ю

ВЯЯЯЯ

1. 1ЯЖ1 - 2. - 3, ИЯ - 4,

Гранулометрический состав ржавозёма Гранулометрический состав бурозёма

типичного (катена 1, точка 1) Горизонты: 1 - типичного (катена 2, точка 4) Горизонты: 1 -

О; 2 - АУ; 3 - ВРМ; 4 - С. Размер фракций: 5 О; 2 - АУ; 3 - ВМ; 4 - С. Размер фракций: 5

- 1-0,25; 6 - 0,25-0,05; 7 - 0,05-0,01; 8 - - 1-0,25; 6 - 0,25-0,05; 7 - 0,05-0,01; 8 -

0,01-0,005; 9 - 0,005-0,001; 10 - < 0,001 0,01-0,005; 9 - 0,005-0,001; 10 - < 0,001

Рис. 4. Гранулометрический состав почв горного массива Ергаки

По данным гранулометрического состава почвы хребта Алан недифференцированы по распределению фракций в пределах профилей. Все изученные почвы классифицируются как рыхлопесчанные с преобладанием

физического песка (до 80 %), количество илистой фракции не превышает 1 % (рис. 5).

• 1.

-5

Гранулометрический состав горно-тундровой примитивной фрагментарной почы (катена 1 южная экспозиция, точка 1). Горизонты: 1 - О; 2 - А; 3 - С. Размер фракций: 4 - 1-0,25; 5 -0,25-0,05

„ Содержание фракций. %

Глуопна,

см' (I 20 40 60 80

Гда-бина Содержание фракций, %

см 0 20 40 60 80 100

Гранулометрический состав горнолесной дерновой темноцветной почвы (катена 2, точка 4). Горизонты: 1 - Ао; 2 - А; 3 - С. Размер фракций: 4 - 1-0,25; 5 - 0,25-0,05, 6 - < 0,001

Рис. 5. Гранулометрический состав почв хребта Алан

Ржавозёмы типичные, аллювиальные серогумусовые глеевые почвы, формирующиеся на территории горного массива Ергаки, по содержанию общего углерода классифицируются как высокогумусные, горно-луговые почвы - очень высокогумусные (15 %), а серые относятся к среднегумусным (2,63 %). По величине рН почвы характеризуются кислой и слабокислой реакцией среды, кислотность снижается вниз по профилю. Снижение кислотности в ржавозёмах типичных, серых и в горно-луговых почвах к почвообразующей породе связано с выщелачиванием карбонатов из почвенных горизонтов и их незначительным накоплением в почвообразующей породе. Отсутствие карбонатов в профиле аллювиальных серогумусовых глеевых почв обусловлено периодически водозастойным водным режимом, свойственным пойменным почвам. Содержание полуторных окислов во всех почвах увеличивается вниз по профилю, исключение составляют ржавозёмы типичные соответствующие трансэлювиальной фации, максимальное количество Ге203 установлено в горизонте АЕЬ, а в бурозёмах типичных распределение АГОз характеризуется восходящей миграцией (рис. 6).

I о6м.оси, СОг

МГ * )КЕ клроонаюв.

1а ЛI

мг/кг

ALiOj

мгЮи r

Глубина г 0л pH водный .,,„

ЮОгпочы ,

..........t*1 3£L_«» и» I» 317,46 Hss^ft о,1б i,u62

Рис. 6. Физико-химические и химические свойства серой почвы горного массива Ергаки Горизонты: ¡¡¡^

-О,

I-AY,

-AEL, I

1 - BEL, Ii

-ВТ, [

-С

Почвы хребта Алан по количеству общего углерода классифицируются как средиегумусные (горные лесные дерновые, горно-луговые, горные лесные дерновые темноцветные), высокогумусные (горно-луговые субальпийские подзолистые, горные лесные дерновые темноцветные), очень высогумусные (горно-тундровые примитивные фрагментарные, ржавозёмы оподзоленные, бурозёмы типичные, горно-тундровые, горные лесные дерновые, горно-луговые субальпийские неоподзоленные почвы) и перегнойные (горно-таёжные бурые неоподзоленные, горные лесные дерновые темноцветные). По величине рН водной вытяжки исследуемые почвы классифицируются кислой и слабокислой реакцией среды. Высокое содержание полуторных окислов установлено для всех почв. Высокое содержание Р205 во всех почвах зафиксировано в верхних горизонтах (рис. 7).

В результате проведенных исследований автором выявлено четкое различие по макроморфологическим, физическим, физико-химическим и химическим свойствам почв и почвообразующих пород горного массива Ергаки и хребта Алан.

Система соединений микроэлементов почвенного профиля представляет собой химические вещества отдельных почвенных горизонтов, взаимосвязанные процессами вертикального перемещения вещества.

Изучение микроэлементного состава ржавозёма типичного (катена южной экспозиции), развивающегося на поверхности элювиальной фации горного массива Ергаки, позволило выявить, что для большинства микроэлементов характерен аккумулятивный тип распределения. Накопление 8га, и, Се, ТЬ, ТЪ, № и N<1 установлено в гумусово-аккумулятивном горизонте. В горизонте ВРМ происходит аккумуляция Вг и Аэ (13,8 и 5,5 мг/т), это обусловлено их сорбцией соединениями Ре и илистыми частицами (рис. 8).

Рис. 7. Физико-химические и химические свойства бурозёма типичного хребта Алан

Горизонты: ИИ - О, СЗ - А У, Ш - ВМ, 1И - С

Ржавозёмы типичные, формирующиеся на поверхности элювиальной фации катены северной экспозиции, дифференцированы по распределению микроэлементов. Из горизонта ВРМ происходит выщелачивание Бт, Сг, ЯЬ, Со, что обусловлено увеличением содержания в этих горизонтах карбонатов и суммы обменных оснований. Высокая концентрация Ва установлена в гумусово-аккумулятивном горизонте. В горизонте ВБМ накапливается Н1. который является малоподвижным и слабоизученным лигофильным и сидерофильным водным мигрантом, плохо мигрирующим в сильнокислой среде.

На поверхности трансэлювиальной фации формируются ржавозёмы типичные, в отличие от предыдущих ржавозёмов типичных, большая часть микроэлементов аккумулируется в почвообразующей породе. В гумусово-аккумулятивном горизонте накапливается В г, Ьа, Се, ТЬ и N<1, что связано с сорбцией илистой фракцией. В железисто-метаморфическом горизонте концентрируется 2п и Ш, которые малоподвижны в кислой среде.

По данным микроэлементного состава горно-таежных бурых неоподзоленных почв, формирующихся на поверхности трансэлювиальной фации (катены южной экспозиции) хребта Алан, было установлено, что и, Аи, Вг, Та и БЬ аккумулируются в органогенном горизонте. В почвах наблюдается высокая корреляция Се, Т.и. УЬ, Ва, ТЬ, 8с, Со и Ей с содержанием карбонатов. Сорбция соединениями железа характерна для Ш, N<1, Се и 8с (рис. 9).

11*5 13* 143 275 MI I ,WS 3,3

\ (

3.IS 4 ТО 6ПЯ

\......... V.........\

\ !

Рис. 8. Микроэлементный состав ржавоземов типичных, элювиальная фация горного массива Ергаки (южная экспозиция)

Горизонты: НИ - О, 8811 - А Y. EZ3 - BFM, 1ШМ - С

Геохимическая классификация элементов по особенностям их миграции в ландшафтах (по Перельману, 1979): I - подвижные и слабоподвижные литофильные водные мигранты; II -халькофильные и сидерофильные водные мигранты; III — малоподвижные и слабоизучешше литофильные и сидерофильные водные мигранты, мигрирующие частично в сильнокислых и сильнощелочных водах; IV - малоподвижные и слабоизученные литофильные и сидерофильные водные мигранты, частично мигрирующие в сильнощелочных содовых водах

Рис. 9. Микроэлементньп

[ состав горно-таежной бурой неоподзоленной почвы Горизонты: ШЭ - Ао, ММ - А, ЕЗЗ - АВ, ШН - В, НИН — С

Геохимическая классификация элементов по особенностям их миграции в ландшафтах (по Перельману, 1979): I - подвижные и слабоподвижные литофильные водные мигранты; II -халькофильные и сидерофильные водные мигранты: III - малоподвижные и слабоизученные литофильные и сидерофильные водные мигранты, мигрирующие частично в сильнокислых и сильнощелочных водах; IV - малоподвижные и слабоизз'ченные литофильные и сидерофильные водные мигранты, частично мигрирующие в сильнощелочных содовых водах

Радиальная геохимическая структура отражает миграцию элементов внутри элементарного геохимического ландшафта.

По радиальной структуре наиболее контрастны серые почвы горного массива Ергаки, в отличие от ржавозёмов типичных и аллювиальных серогумусовых глеевых почв катены южной экспозиции, что обусловлено развитием серых почв на поверхности трансэлювиальной фации, для которой характерно влияние стока поверхностных вод и склоновых процессов. Ржавозёмы и бурозёмы типичные, горно-луговые почвы катены северной экспозиции, относящиеся к разным геохимическим фациям, по радиальной структуре слабоконтрастны в распределении микроэлементов по сравнению с почвами катены южной экспозиции, что объясняется экспозицией и крутизной склона, а также высотной поясностью. Построены ряды радиальной миграции микроэлементов в почвах горного массива Ергаки. Установлено, что для всех исследованных типов почв характерно рассеивание большинства изученных микроэлементов.

Хребет Алан по радиальной структуре менее контрастен по сравнению с горным массивом Ергаки. Таким образом, для большинства почв катены катены южной экспозиии характерно слабое накопление микроэлементов. Только в горно-тундровой примитивной фрагментарной, горной лесной дерновой темноцветной почвах и в ржавоземе оподзоленном наблюдается рассеяние большего количества элементов. Среднее накопление имеют Zn, Вг, Се, ТЬ. В целом для большинства почв катены северо-восточной экспозиции характерна аккумуляция большинства элементов. Для горной лесной дерновой темноцветной и горной лесной дерновой почв характерен вынос большего количества микроэлементов. Среднее накопление имеют Аэ, Ва, Вг, 7м, Со, Бш, N(1, БЬ и 8г. Таким образом, во всех почвах хребта Алан наблюдается слабое накопление Аи. Данный элемент может образовывать ряд комплексных легкоподвижных ионов. Однако чаще этот металл переносится, вероятно, в форме органометаллических соединений, или хелатов (Воу1е, 1975). В катене склона южной экспозиции во всех почвах накапливается Хп, а в катене склона северо-восточной экспозиции - Бг. Оба элемента являются биогенными. Также для катены северо-восточной экспозиции характерно среднее накопление таких элементов, как 5ш, ЬЬ, N<3, Ва, Аб, Вг, Со.

Особенности латеральной миграции микроэлементов в почвенио-геохимических сопряжениях горного массива Ергаки позволили определить интенсивность миграционных потоков микроэлементов между элювиальными, трансэлювиальными и супераквальными фациями. По характеру латеральной дифференциации микроэлементов в исследуемых катенах можно сказать, что он однородный. Более контрастна в распределении микроэлементов катена южной экспозиции. N(1, Сб, Бс, ЛЬ, /п и Сг характеризуются интенсивными миграционными потоками в пределах почвенно-геохимических сопряжений по сравнению с остальными изученными микроэлементами

Анализ миграции микроэлементов в латеральном направлении южной экспозиции хребта Алан показал, что для катены южной экспозиции характерно

относительно однородное распределение элементов в пределах каскадной ландшафтно-геохимической системы. Это связано с пологостью склона и отсутствием аккумулятивных фаций. Более контрастна в распределении элементов по фациям катена склона северо-восточной экспозиции. Высокие коэффициенты латеральной миграции Бт, Ьи, и, Аи, УЬ, Ва, N(1, Вг, ТЬ объясняются накоплением в трансэлювиалыю-аккумулятивной фации и увеличением крутизны склона по сравнению с катеной южной экспозиции.

Таким образом, было сформулировано третье защищаемое положение: установлено, что характер латеральной и радиальной миграции микроэлементов в исследуемых ландшафтно-геохимических системах в центральной и северо-западной частях Западного Саяна различен, что связано с литологической неоднородностью исследуемой территории.

В третьей главе «Геоэкологическиие особенности почвенного покрова хребта Алан и горного массива Ергаки» рассмотрены техногенные изменения почв вследствие работы предприятия «Саянмрамор», который расположен в пределах хребта Алан и рекреационной нагрузки в природном парке «Ергаки», расположенного в пределах горного массива Ергаки.

В пределах хребта Алан располагается крупнейший техногенный объект по добыче и обработке природных облицовочных изделий из мрамора и гранита «САЯНМРАМОР», предприятие введено в эксплуатацию в 1973 г. на базе Кибик-Кордонского месторождения мраморов и Изербельского гранитного месторождения. Орографически район месторождения относится к горнотаёжной местности и приурочен к северным предгорьям Западного Саяна. Отбор проб для оценки влияния пород отвалов на почвы проводился на расстоянии от 50 до 200 м от них. Воздействие пробы отвала 1 на почвенный горизонт А хорошо проявляется по распределению Аб. Концентрация элементов в исследуемой почве горизонта А по Аз (2 мг/кг) превышает ОДК и ПДК, а по 2п (52,6 мг/кг) не превышает ПДК. В почвах горизонта А отвала 2, которые располагаются в зоне влияния отвала, концентрации элементов составляют: Аэ - 0,78 мг/кг (ПДК и ОДК 2 мг/кг), и Ъл - 56,7 мг/кг (ПДК 110 мг/кг). Концентрация элементов в исследуемой почве горизонта А по Ав и превышает Ъл не превышает ОДК и ПДК.

В отличие от хребта Алан, на горном массиве Ергаки техногенное влияние оказывает не предприятие, а туристическая деятельность. Рекреационное использование территории района оказывает особую нагрузку на природные ландшафты. Наиболее быстрое изменение наблюдается в первую очередь для биогенных компонентов природных ландшафтов — первое воздействие испытывает на себе почвенно-растительный покров. Изучение влияния рекреации на почвенный покров (как и на любой другой природный компонент) является комплексной задачей. Формирование почвенного покрова связано с рельефом, растительностью и др., соответственно, изменение какого-либо из почвообразующих факторов отразится на состоянии почвы по механизму обратной связи. Так, частичная или полная дегрессия растительного покрова приводит к дегрессии почв и т. д. В подобных исследованиях необходимо также учитывать и естественную динамику почвенного покрова,

без чего невозможно построить достоверную картину изменений природной среды под действием антропогенного фактора.

Важнейшим фактором деградации почвенного покрова, особенно в горных районах, является плоскостной смыв. Этот процесс проявляется и в естественных условиях, однако антропогенное воздействие (вытаптывание, сведение растительного покрова при вырубках и др.) может его многократно интенсифициро вать.

Устойчивость почв к эрозии сильно зависит от экспозиции и крутизны склона, мощности почв, их механического состава и генезиса почвообразующих пород. По устойчивости к эрозии почвы разделяются на неустойчивые, среднеустойчивые и устойчивые (табл. 1).

Таблица 1

Классификация почв по устойчивости к эрозии_

Неустойчивые с глубиной профиля до 30 см преимущественно на крутых склонах южных экспозиций, а также на очень крутых склонах независимо от экспозиции и мощности профиля почвы;

Среднеустойчивые с глубиной профиля 31-60 см на покатых склонах различных экспозиций

Устойчивые с глубиной профиля более 60 см преимущественно на пологих склонах северных экспозиций.

Исследование почв на территории национального парка Ергаки позволило установить, что мощность почвенных профилей редко превышает 30-40 см, а формирование их происходит преимущественно на крутых и очень крутых склонах (табл. 2).

Таблица 2

Мощность почвенных профилей горного массива Ергаки_

Тип почвы, катена, фация Глубина почвенного профиля, см

Ржавозёмы типичные катены южной экспозиции (элювиальная фация) 27

Серые почвы катены южной экспозиции (трансэлювиальная фация) 65

Аллювиальные серогумусовые глеевые почвы катены южной экспозиции (супераквальная фация) 82

Ржавозёмы типичные катены северной экспозиции (элювиальная фация) 15

Горно-луговые почвы катены северной экспозиции (трансэлювиальная фация) 30

Ржавозёмы типичные катены северной экспозиции (трансэлювиальная фация) 47

Бурозёмы типичные катены северной экспозиции (трансэлювиальная фация) 33

Таким образом, почвы территории парка являются преимущественно неустойчивыми к эрозии, что необходимо учитывать при реализации любых видов хозяйственной деятельности в данном районе. Устойчивыми к эрозии почвами на территории парка, согласно приведенной выше классификации, можно считать аллювиальные серогумусовые глеевые почвы, приуроченные к речным долинам.

На протяжении последних нескольких лет на территории хозяйственной зоны природного парка «Ергаки» велись активные строительные работы, завершающий этап которых пришелся на 2011 год. На площади около 60 га был поврежден растительный покров (район строек МЧС, очистных и других коммуникационных сооружений). В связи с этим в летний период 2011 года проводились мероприятия по восстановлению нарушенных при строительных и других хозяйственных работах земель. Следует отметить наблюдающиеся на протяжении 10 лет достаточно показательные тенденции в добыче нерудных материалов. Первая из них характеризует систематическое падение добычи облицовочных камней (мрамор, гранит) со 150 до 33 тыс. м3/год, связанное, видимо, с замещением рынка природной облицовки современными керамическими и искусственными материалами, а также с потерей архитектурной актуальности монументального строительства. В настоящее время предприятие не функционирует.

Исходя из выше изложенного, можно сформулировать четвёртое защищаемое положение: показано, что антропогенная нагрузка на исследуемой территории в течение последних 10 лет устойчиво снижается.

В заключении сформулированы основные выводы, приведены результаты, полученные в ходе проделанной работы.

Почвы Западного Саяна имеют общее своеобразие проявления всех факторов почвообразования, отличное от равнинных территорий, что связано с нестабильным ландшафтом. Основными особенностями почвообразующего субстрата горной страны является ее небольшая мощность и трудная возобновимость или даже невозобновимость при сносе.

Установлено, что на поверхности элювиальных фаций склонов северной и южной экспозиций горного массива Ергаки развиваются ржавозёмы типичные. На поверхности трансэлювиальных фаций склона южной экспозиции формируются серые почвы. Трансэлювиальным фациям склона северной экспозиции соответствуют горно-луговые почвы, ржавозёмы и бурозёмы типичные. На поверхности супераквальной фации формируются аллювиальные серогумусовые глеевые почвы. На склоне южной экспозиции хребта Алан установлено формирование следующих типов почв: на поверхности элювиальной фации горно-тундровые примитивные фрагментарные, на поверхности трансэлювиальных фаций - горно-луговые субальпийские подзолистые, ржавозёмы оподзоленные, горно-таежные бурые неоподзоленные, буроземы типичные, горные лесные дерновые темноцветные, горные лесные дерновые типы почв. На склоне северо-восточной экспозиции хребта Алан определены следующие типы почв: горно-тундровые, соответствующие

элювиальной фации, трансэлювиальным фациям соответствуют горно-луговые, горные лесные дерновые, горно-луговые субальпийские неоподзоленные почвы, к трансэлювиально-аккумулятивным фациям относятся горные лесные дерновые темноцветные почвы.

По радиальной структуре наиболее контрастны серые почвы горного массива Ергаки, в отличие от ржавоземов типичных и аллювиальных серогумусовых глеевых почв катены южной экспозиции, что обусловлено развитием серых почв на поверхности трансэлювиальной фации, для которой характерно влияние стока поверхностных вод и склоновых процессов. По радиальной структуре ржавоземы и буроземы типичные, горно-луговые почвы катены северной экспозиции, относящиеся к разным геохимическим фациям, слабоконтрастны в распределении микроэлементов, по сравнению с почвами катены южной экспозиции, что объясняется экспозицией и крутизной склона, а также высотной поясностью. Построены ряды радиальной миграции микроэлементов в почвах горного массива Ергаки. Установлено, что для всех исследованных типов почв характерно рассеивание большинства изученных микроэлементов. Различной степенью накопления характеризуются Вг, 5ЬАи, Ъл, 5г, Аэ и А§ в серых почвах, ржавоземах типичных и аллювиальных серогумусовых глеевых почвах. Бурозём типичный характеризуется максимальным содержанием и сильным накоплением Аи. При анализе радиальной миграции микроэлементов в почвах хребта Алан было выявлено, что наиболее интенсивно из почв выносятся ЛЬ, Се, ТЪ, Яс, Ей. Практически не мигрируют по профилю Аи, 5г, Ag. Наиболее интенсивно аккумулируются в почвах 2п, Со, Вг, БЬ, Ая. Коэффициент латеральной миграции между геохимическими сопряжениями катены северной экспозиции горного массива Ергаки, выявил менее контрастное распределение изучаемых микроэлементов (Бт, и, Аэ, Вг, Ва, Сэ, Со, Яг и БЬ) по сравнению с катеной южной экспозиции, а также позволил определить интенсивность миграционных потоков микроэлементов между элювиальными, трансэлювиальными, трансэлювиальными-аккумулятивными и супераквальными фациями, особенности латеральной миграции микроэлементов. Наиболее интенсивно накапливаются в катене южной экспозиции и, Аи, Я и и Та, в катене северной экспозиции — Бт, Ьи, ЕГ, Аи, Ва, N<1, Вг и Се. В обеих катенах выносится Сг. Для латеральной миграции макроэлементов характерен вынос всех элементов в трансэлювиально-аккумулятивной фации хребта Алан. Для остальных элементов свойственно относительно однородное распределение по подчиненным фациям.

Почвы территории Западного Саяна за последние 10 лет испытывают незначительные антропогенные нагрузки, связанные, прежде всего с не функционированием предприятия «САЯНМРАМОР», а так же с прекращением строительных работ в природном парке Ергаки. На протяжении последних несколько лет на территории хозяйственной зоны природного парка «Ергаки» велись активные строительные работы. В связи с этим в последние годы проводились мероприятия по восстановлению нарушенных при строительных и других хозяйственных работах земель. По данным ПДК и ОДК для почв хребта

Алан, установлено, что, самое высокое содержание Ав (0,777 мг/кг) в горнотундровых примитивных фрагментарных почвах элювиальной фации катены южной экспозиции. В остальных почвах концентрация его колеблется от 0,002 до 0,019 мг/кг. Самое высокая концентрация 2л\ в горных лесных дерновых темноцветных почвах, в остальных почвах его содержание колеблется в пределах 0,085 до 0,39 мг/кг, даже такое содержание в почвах хребта Алан не превышает нормы установленные ГОСТами ГН 2.1.7.2041-06 (Ав 2 мг/кг и БЬ 4,5 мг/кг) и ГН 2.1.7.2042-06 (Аб 2 мг/кг и 7п 55 мг/кг).

III. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Григорьева, Е. А. Радиальная миграция сидерофильных (Со, Сг) и халькофильных (7п) микроэлементов в почвах горного массива Ергаки (Западный Саян) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Г. Ю. Ямских // Вестник Томского государственного университета. - 2011. - № 352 ноябрь. - С. 225-229 (0,3/0,2).

2. Григорьева, Е. А. Дифференциация почв хребта Алан (северо-западная часть Западного Саяна) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В. П. Астафьева.-2013.-№ 1 март. - С. 251-254 (0,7/0,6).

3. Григорьева, Е. А. Почвенно-геохимическая характеристика территории хребта «Ергаки» (Западный Саян) (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Г. Ю. Ямских // География, история и геоэкология Сибири: Материалы всероссийской научной конференции, посвященной 75-легию образования Красноярского края. — Красноярск, 2009.-С. 46-51 (0,3/0,2).

4. Григорьева, Е. А. Химические и физико-химические свойства почв, формирующихся на территории горной тайги (хребет Ергаки) (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Г. Ю. Ямских // Молодежь и наука XXI века: Материалы X Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученных, посвященной 85-летию со дня рождения В. П. Астафьева и 100-летию Л. В. Киренского. Красноярск, 2009. - С. 158-160 (0,3/0,2).

5. Григорьева, Е. А. Микроэлементный состав почв горного массива Ергаки (Западный Саян) (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Г. Ю. Ямских // Геохимия биосферы: V Международное совещание. Новороссийск, 2009. - С. 60-62 (0,3/0,2).

6. Григорьева, Е. А. Тяжелые металлы (2п, Со, Сг) в почвах горного массива Ергаки (Западный Саян). Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2010". http://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov 2010/05.1пт

7. Григорьева, Е. А. Миграция тяжелых металлов (Со, Сг, 2п) в почвах горного массива Ергаки (Западный Саян) (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова// География: проблемы науки и образования. ЕХШ Герценовские чтения. - Санкт-Петербург: Полиграф-Ресурс, 2010. - С. 93-97 (0,3/0,2).

8. Григорьева, Е. А. Анализ радиальной и латеральной миграций микроэлементов в почвах горного массива Ергаки (Западный Саян) (материалы конференции) // Проблемы геологии и освоения недр, труды XV Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых учёных, посвященного 110-летию со дня основания горно-геологического образования в Сибири. - Томск: Томский политехнический институт, 2011. - С. 237 (0,3).

9. Григорьева, Е. А. Макроморфологические свойства почв, формирующихся на территории хребта Алан (Западный Саян) (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Г. Ю. Ямских // Теоретические и практические аспекты развития современной науки: Материалы I Международной научно-практической конференции. Москва, 2011.-С. 308-316 (0,5/0,4).

10. Григорьева, Е. А. Анализ радиальной миграции микроэлементов в почвах хребта Алан (материалы конференции) // География, история и геоэкология на службе науки и инновационного образования. Всероссийская с международным участием научно-практическая конференция, посвященная Всемирному дню Земли и 75-летию кафедры физической географии и геоэкологии КГПУ им. В. П. Астафьева. Красноярск, 2012. - С. 22-26 (0,3/0,3).

П.Григорьева, Е. А. Современное состояние почвенного покрова центральной части природного парка Ергаки (материалы конференции) // Е. А. Григорьева, И. В. Борисова, Р. А. Шарафутдинов // Экологические, экономические и социально-культурные предпосылки трансграничного сотрудничества в Балтийском регионе. Псков, 2012. - С. 268-271 (0,3/0,2).

Подписано в печать 18.07.2013. Формат 60/841/16. Бумага офсетная. Печать ризограф. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 055. Отпечатано в издательско-полиграфическом центре «Эпиграф». Санкт-Петербург, Южное шоссе, 56а.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Григорьева, Екатерина Александровна, Санкт-Петербург

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет

им. А. И. Герцена»

На правах рукописи

Григорьева Екатерина Александровна

ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ЗАПАДНОГО САЯНА

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

о>

СО СО

см ч*

со

о см

сч

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Научный руководитель доктор педагогических наук, кандидат геолого-минералогических

наук, профессор Е.М. Нестеров

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1.

1.1. 1.2.

1.3.

1.4.

1.5.

1.6. ГЛАВА 2.

2.1. 2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6. ГЛАВА 3.

ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ Геоэкологическое районирование Западного Саяна Методы исследования

3 8 8 11

ВЫВОДЫ

Географо-геоэкологичские особенности Западного Саяна 14

Почвообразование горных территорий 34

Исследование почвенного покрова горных территорий 41

Геохимия почвообразования 61

СИСТЕМНЫЕ ПОЧВЕННО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ 87

ИССЛЕДОВАНИЯ РЕГИОНА

Макроморфологические свойства почв 87

Гранулометрический состав почв 113

Физико-химические и химические свойства почв 137

Микроэлементный состав почв 146

Радиальная структура центральной и северо-западной 155 части Западного Саяна

Латеральная структура центральной и северо-западной 181 части Западного Саяна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИИЕ ОСОБЕННОСТИ 188

ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ХРЕБТА АЛАН И ГОРНОГО МАССИВА ЕРГАКИ

200

ЛИТЕРАТУРА

202

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы диагностики и экологического мониторинга ландшафтных зон горных систем Западного Саяна остаются недостаточно изученными в настоящее время. Изучение специфики почвообразования предгорных и горных территорий необходимо для определения направления почвообразовательных процессов, протекающих на одних геохимических фациях, но соответствующих различным высотам. Почвы предгорий и горных территорий обладают более низкой буферной способностью к естественным и антропогенным воздействиям, по сравнению с аналогичными почвами, но формирующимися на равнинах.

Объектом исследования является почвенный покров центральной и северо-западной частей Западного Саяна (горный массив Ергаки и хребет Алан).

Предмет исследования - эколого-геохимические, физические, физико-химические и химические свойства почв.

Для достижения поставленной цели ставились и решались следующие основные задачи:

- изучить морфологические свойства почв центральной и северо-западной частей Западного Саяна;

Теоретической и методологической основой диссертации являются

конструктивные идеи и результаты исследований отечественных и

зарубежных специалистов в области географии почв, геохимии ландшафтов

и геоэкологии: А. И. Перельмана, М. А. Глазовской, Н. С. Касимова, В. А.

Алексеенко, А. Е. Ферсмана, Б. Б. Полынова, Ф. Кларка, В. В. Докучаева, В.

А. Ковды, А. И. Геннадьева, В. Н. Горбачева, М. П. Смирнова, И. П.

Герасимова, Б. Г. Розанова, С. А. Захарова, А. П. Виноградова, Г. В.

Мотузовой, А. С. Владыченского, А. И. Сысо.

Фактический материал и методы исследования. В основу

диссертации легли результаты полевых исследований автора 2008-2012 гг.

Изучение ландшафтно-геохимической структуры района исследований

проводилось катенарным методом. В ходе полевых исследований автором было выполнено макроморфологическое описание разрезов по стандартной схеме полевого изучения почв, отобраны образцы в соответствии с методическими рекомендациями. Автором лично были проведены лабораторные исследования 83 почвенных проб с целью изучения основных физических, физико-химических и химических свойств почв. Был изучен гранулометрический состав по средней пробе в стоячей воде методом пипетки в варианте Н. А. Качинского. Определено содержание общего органического углерода (гумуса) мокрым сжиганием по И. В. Тюрину. Проведён анализ определения карбонатов обменным (ацидиметрическим) методом, суммы обменных оснований по Каппену - Гильковицу. Определена величина рН водных вытяжек. Подвижные формы алюминия определены по ГОСТ 26485-85, фосфора ГОСТ 26204-84 и железа ГОСТ 27894.7-88. Содержание 25 микроэлементов (Sm, Lu, U, Yb, Au, As, Br, La, Ce, Tb, Th, Cr, Hf, Ba, Sr, Nd, Ag, Cs, Sc, Rb, Zn, Та, Co, Eu, Sb) определялось нейтронно-активационным методом в лаборатории Томского политехнического университета. Для определения интенсивности миграции микроэлементов использовались коэффициенты радиальной и латеральной дифференциации. Для определения наличия зависимости между признаками почв, развивающихся на различных геохимических фациях, использован коэффициент ранговой корреляции Спирмена при помощи Statistic 6.0.

Защищаемые положения:

- установлено, что характер латеральной и радиальной миграции

микроэлементов в исследуемых ландшафтно-геохимических системах в

центральной и северо-западной частях Западного Саяна различен, что связано с лито логической неоднородностью исследуемой территории.

Научная новизна работы. В ходе исследования:

- впервые для центральной и северо-западной частей Западного Саяна (горный массив Ергаки и хребет Алан) изучены почвы катенарным методом, установлены основные физические, физико-химические и химические свойства почв.

- впервые с высокой детальностью изучен микроэлементный состав почв центральной и северо-западной частей Западного Саяна и рассчитаны коэффициенты латеральной и радиальной миграции для данного региона;

- впервые проведена геоэкологическая оценка региона исследования.

Теоретическая значимость заключается в дальнейшем развитии

теории геоэкологии и установлении новых закономерностей эколого-геохимической эволюции почв горных территорий.

Материалы используются в учебном процессе в РГПУ им. А. И. Герцена на кафедре геологии и геоэкологии.

Достоверность исследований определяется всесторонним теоретическим анализом, представительностью фактического материала,

современным уровнем эколого-геохимических исследований.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации изложены в 11 печатных работах, из них 2 - в рецензируемых изданиях. Результаты исследований доложены на Всероссийской конференции «География, история и геоэкология Сибири» (КГПУ им. В. П. Астафьева, г. Красноярск, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.); V Международном совещании «Геохимия биосферы» (Научно-исследовательский институт геохимии биосферы ЮФУ, г. Новороссийск, 2009 г.); Международном симпозиуме им. академика М. А. Усова студентов и молодых ученых (ТПУ, г. Томск, 2011 г.); Международной конференции «Экологические, экономические и социально-культурные предпосылки трансграничного сотрудничества в Балтийском регионе» (ПТУ, г. Псков, 2012 г.).

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ГОРНЫХ

ТЕРРИТОРИЯХ

1.1. Геоэкологическое районирование Западного Саяиа

Район исследования расположен в центральной части Западного Саяна (горный массив Ергаки) и северо-западную часть Западного Саяна (хребет Алан) в пределах Западно-Саянского нагорья.

Объектом исследования является почвенный покров горного массива Ергаки и хребта Алан (Западный Саян) (рис. 1).

Рис. 1. Карта района исследования

Геоэкологическое районирование России по Розанову Л.Л. (2010) представляет собой систему территориального деления по степени критичности сложившегося состояния окружающей среды как результата взаимодействия природы и хозяйственной деятельности человека. Определение геоэкологического статуса территории основывалось на

историко-динамическом, генетическом и эколого-географическом подходах, позволяющих охватить текущее состояние и процесс преобразования окружающей среды, ее обратимые и необратимые смены в результате цепных реакций, возникающих под влиянием различных форм человеческой деятельности. Геоэкологическое районирование базируется на демоцентрическом подходе, отражающем субъект-объектные отношения в системе «человек—окружающая среда» (Розанов, 2010).

Типы регионов России по геоэкологической ситуации различаются геоэкологические системы трех категорий: зона (пояс), сектор, район.

В качестве самых крупных выделов геоэкологического районирования России выступают две геоэкологические системы: Северо-Евразиатская (А) зона преимущественно удовлетворительной геоэкологической ситуации с районами конфликтно-напряженной и кризисной геоэкологических ситуаций; Южно-Евразиатская (Б) зона преимущественно конфликтно-напряженной геоэкологической ситуации с районами кризисной и удовлетворительной геоэкологических ситуаций.

Геоэкологические зоны (пояса) разделены на Западный, Срединный, Восточный секторы. Западный сектор охватывает европейскую часть России, включая Урал, Срединный сектор — Западно-Сибирскую равнину, Восточный сектор — Алтай, Саяны, Среднесибирское плоскогорье, горы Сибири и Дальнего Востока (рис. 2). Выделением трех геоэкологических секторов подчеркнуты самые главные различия в территориальном выражении системы «человек—природа—хозяйство— окружающая среда». В целом от запада к востоку влияние рельефа и состояния эколого-геоморфологических обстановок становится потенциально более весомым фактором в изменении остроты геоэкологических ситуаций.

Саяно-Алтайский (29) район с относительно удовлетворительной геоэкологической ситуацией представляет собой горные территории Алтая, Западного и частично Восточного Саяна, в пределах которых расположены Шорский и Тункинский национальные парки, заповедники «Малый Абакан», «Убсунурская котловина», «Азас», а также Саяно-Шушенский, Алтайский и Катунский заповедники, природный парк Еркаги.

Проведенное Розановым Л. Л. районирование территории России по

геоэкологическому потенциалу основывается на анализе экологически

значимых свойств геосистем с позиций условий проживания населения,

сохранения жизнеобеспечивающих функций биосферы для человека. В

зонах с высоким, умеренным и низким геоэкологическим потенциалом

11»

отмечается разная интенсивность сельскохозяйственной освоенности территории. Так, в зоне высокого геоэкологического потенциала распаханность составляет 20— 50%, умеренного — 10%, низкого — 1% от общей площади (Розанов, 2010).

С зонально-секторными особенностями геоэкологического потенциала России существует устойчивая корреляция размещения населения. Отчетливо прослеживается пояс наибольшей концентрации населения страны, совпадающей с зоной высокого геоэкологического потенциала в Западном секторе, к востоку от Урала в соответствии с изменением геоэкологического потенциала вследствие более низкого уровня тепло- и вла-гообеспеченности закономерно сдвигается к югу и сужается пояс максимальной заселенности, разрываясь в Восточном секторе.

Таким образом, район исследований по геоэкологическому районированию относится к Алтае-Саянскому региону с низкой зоной геоэкологического потенциала.

1.2. Методы исследований

Для изучения дифференциации почвенного покрова района исследования использовали катенарный метод. Он обозначает сочетание элементарных ландшафтов в ландшафтно-геохимической системе (Глазовская, 1988).

В ходе полевых работ было выполнено макроморфологическое описание разрезов по стандартной схеме полевого изучения почв и отобраны образцы (Розанов, 2004).

В процессе лабораторных работ был изучен гранулометрический состав почв и почвообразующих пород по средней пробе в стоячей воде

методом пипетки в варианте H.A. Качинского. Метод основывается на зависимости, существующей между скоростью падения частицы (в столбе жидкости) и ее диаметром. После взмучивания суспензии почвы в мерном цилиндре через определенные промежутки времени с разной глубины отбирают пипеткой пробы почвенной суспензии и после их высушивания определяют содержание механических элементов (Качинский, 1958).

Определено содержание общего органического углерода мокрым сжиганием по И.В. Тюрину. Метод определения общего содержания органического углерода основан на его «мокром сжигании» - окислении смесью раствора бихроматом калия (К2СГ2О7) и концентрированной серной кислоты (хромовой смесью). Окисление углерода производится сильным окислителем - хромовой кислотой (Н2Сг207), образующейся при взаимодействии бихромата калия с концентрированной серной кислотой.

Определение карбонатов в почве проводилось ацидиметрическим он основан на их разрушении раствором соляной кислоты с последующим титрованием его остатка раствором гидроксида натрия.

Определение суммы обменных оснований проводились по методу Каппену - Гильковицу, метод основан на вытеснении обменных оснований ионом водорода 0,1 н раствора HCl. Количество перешедших в раствор обменных оснований определяют по разности между содержанием Н+ в растворе до и после взаимодействия кислоты с почвой.

Определена величина pH водных вытяжек.

Подвижные формы алюминия определены по ГОСТу 26485-85, сущность метода заключается в извлечении обменного (подвижного) алюминия из почвы раствором хлористого калия, получении окрашенного комплекса алюминия с хромазуролом С или ксиленоловым оранжевым в слабокислой среде и последующем фотометрировании окрашенного раствора. Влияние железа предотвращается восстановлением его до

двухвалентного состояния аскорбиновой кислотой.

Определение фосфора проводилось по ГОСТу 26204-84 метод основан на извлечении подвижных соединений фосфора и калия из почвы раствором

уксусной кислоты концентрации с (СН3СООН) = 0,5 моль/дм при отношении почвы к раствору 1 : 25 и последующем определении фосфора в виде синего фосфорно-молибденового комплекса на

фотоэлектроколориметре и калия - на пламенном фотометре.

Определение подвижного железа проводились по ГОСТу 27894.7-88, сущность метода заключается в извлечении подвижных соединений двух- и трехвалентного железа из торфа и торфяной продукции раствором соляной

кислоты концентрации с (НС1) = 0,2 моль/дм с последующим определением в вытяжке железа на фотоэлектроколориметре с помощью роданида калия (аммония) или с использованием сульфосалициловой кислоты.

Содержание микроэлеме

Информация о работе

Григорьева, Екатерина Александровна
кандидата географических наук
Санкт-Петербург, 2013
ВАК 25.00.36

Диссертация

Эколого-геохимические особенности формирования почвенного покрова Западного Саяна - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы