Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Микроэлементы (Мn, Сu, Со, Zn) в почвах Тувы

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Микроэлементы (Мn, Сu, Со, Zn) в почвах Тувы"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Институт почвоведения и агрохимии

На правах рукописи УДК 631. 4

ПУЗАНОВ Александр Васильевич

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (Мп, Си, Со, гп) В ПОЧВАХ ТУВЫ

( Специальность - 03.00.27 - почвоведение )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1993

Работа выполнена в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН и в Институте водных и экологических проблем СО РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук

М. А. Мапьгин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

В. А. Хмелев

кандидат биологических наук А. И. Сысо

Ведущг? учреждение: Томский государственный университет

Защита состоится "/6" июня 1993 г. на заседании специализированного совета Д - 002.15. 01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН (630099, Новосибирск, 99, Советская,18, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН

Автореферат разослан " Й» Г!ая 1993 г.

Заверенные отзывы в двух экземплярах просим присылать по адресу: 630099, г. Новосибирск-99, ул. Советская, 18.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор биологических наук

М. И. Дергачеве

-5-, Введекио

Актуальность темы. Тува относится к числу регионов, е структуре экономики которых преобладает сельское хозяйство. Содержание в почвах биофильных микроэлементов (Мг,, Со, Си, играет . большую роль в оптимизации минерального питания дикорастущих и сельскохозяйственных растений и косвенно - е нормальней регуляции функций у животных. В связи с этим информация о м/кроэлемент-ном составе почв и растений, практически отсутствующая для данного региона, является важной.

В Туве сосредоточена масса полиметаллических месторождений и оруденений, в которых марганец, медь, кобальт и цинк являются, как правило, обязательными представителями парагенетичеокой ассоциации элементов. Над месторождениями и з ореолах рассеяния создается напряженная экологическая обстановка. Интенсивное развитие горнорудной промышленности в Туве неизбежно приведет к загрязнению тяжелыми металлами основных компонентов ландшафтов на локальном и региональном уровнях. В связи с этим, задачи геохимического мониторинга окружающей среды и, прежде всего, почвенного покрова - стоят в числе первоочередных экологических проблем региона.

Местоположение Тувы в центре Азии, отсутствие в некоторых районах (Убсунурская котловина) глобального и локального антропогенного и естественного загрязнений .позволяют изучать фоновое состояние вещественного состава педоеферы и биосферы в целом.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований являлось выявление наиболее общих закономерностей микроэлементного ео'става педоеферы Тувы в целом и основных типов лочь в системе вертикальной почвенной поясности региона.

В процессе исследования решались следующие задачи:

- изучить валовое содержание и подвижную форму Мп, Со, Си, гп в основных типах почв;

- установить региональный кларк марганца, кобальта, меди, цинка;

- выявить пространственные закономерности распределения мне-. роэлементов в почвах и корах выветривания вертикально« ландшафтных зон региона;

- определить влияние условий педогенеза и свойств почв на характер внутрипрофилького распределения микроэлементов;

- изучить роль ила, гумуса и карбонатов в педохлмии и^кроэлемэктов;

- исследовать и оценитj> уровень содержания микроэлементов в агрохимическом и экологическом аспектах;

- рассмотреть некоторые вопросы биогеохимического районирования региона.

Научная новизна.

- получена вариационно-статистические параметры концентрации

микроэлементов е опноеных типах почв региона и установлен региональный кларк марганца, кобальта, цинка и меди в пе-досфере Тувы;

•• показана ведущая роль ночьообраэуювдх субстратов в детерминирования уровня концентрации и вариабельности микроэлементов в почвах горной страны;

- рассмотрена роль гумус-а и ила в педохимии микроэлементов;

- оценена обеспеченность почв микроэлементами о агрохимических '! ЭКОДОГЙЧеСКИХ ПОЗИЦИЙ;

проведено предварительное- биогеохимическсе районирование Тувы.

33Ísiwa.ae№ie положения.

. Содержание и характер распределения микроэлементов в разнотипных почвах определяется уровнем их концентрации ь почво-обиазущих породах, влиянием почвообразовательных процессов, по-лож-нием почв в системе геохимических ландшафтов, проявлением современных процессов экзогенеза.

Гумуе и ил являются депо наиболее активной части микроэлементов.

Практическая значимость.

Информация о содержанки подвижных форм микроэлементов в пахотных почвах Туги использована при разработке интенсивных систем технологии в земледелии степных котловин. Данные по микроз-лемонтнсму составу почв -важны при решении задач фонового геохимического мониторинга. Сведения о педохимии микроэлементов

- о -

являются базовыми при бисгеохимическом районировании. Информация о микроэлементном составе почв и почвообразующих пород лежит в основе биогеохимического метода поиска полезных ископаемых.

Апробация. Отдельные положения работы сообщены на конференции молодых ученых ИПА СО РАН, на межлабораторном семинаре б ИПА СО РАН, на региональной конференции по котловинам Алтае-Саянской горной области (Барнаул, 1936), на региональной конференции по экологии в Бурятии (Улан-Удэ, 198''), на ТгШ Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989), на XI Всесоюзной конференции по микроэлементам (Самарканд, 1990), на региональной конференции по экологии Тувы (Кызыл, 1931).

Объем и структура работы. Диссертация состоит иг введения, шести глав, выводов и списка литературы, который включает 201 источник. Работа изложена на 19ß страницах машинописного текста, содержит Ч& таблицы f

Глава 1. Объекты и ютодм исследования

Исследования проводились на территории Тувы с'I960 по 1983 г. в соответствии с программой "Сибирь". Объектами изучения являлись основные типы почв (250 полнопрофильных разрезов) в системе вертикальной почвенной поясности региона - горно-тундровые, горно-луговые, горно-лесные бурые, горно-лесные черноззмовидные, черноземные, каштановые и лугово -каштановые. При выполнении экспедиционных исследований использованы сравнительно-географический и профильно-генетический методы (Роде, 1971). Физико-химические свойства почв определены общепринятыми в почвоведении методами (Аринушкииа,1970; Физико-химические.. ,1975). Валовое содержание микроэлементов в почвах выполнено методом количественного спектрального анализа. Подвижная форма микроэлементов экстрагирована ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH 4,8 с последующим определением методом атомной, абсорбции. Илистая фракция выделена из 65 почвенных разрезов посредством отмучива-ния с последующим определением методом количественного спектрального анализа. Микроэлемент» в гумусс выделены 0,1н NaOH, в карбонатах - после полного их разрушения 1н HCl. Полученный ко-

дичесткенный материал подвергался математической обработке (Пло-хииекий, 1970; Дмитриев, 19?2). В работе приняты следующие обозначения вариационно-статистических параметров: г. - объел выборки; ■р; - ч1г-ло коррелируемых пар; У. ± т - средняя арифметическая и ее ошибка; 1ь'н - лимиты; V - коэффициент вариации; г гт - коэффициент корреляции л его ошибка; гк - критическое значение коэффициента корреляции при заданном уровне вероятности;^- уровень вероятности.

. Почвенный покров Тувы изучали многие исследователи (Петров, 1Й52 а,б; Кириллов,1954; Косин, 195?, 1963; Смирнов, 1970; Еол-кови.чцер, 1978).

1.1. Горно-тундровые почвы составляет основу структуры почвенного покрова верхнего яруса в системе вертикальной почвенной поясности. <!орииру»рея в условиях резкоконтинентального климата на маломощных элювиальных , ортоэлювиалышх и коллювиальшх отложениях по71 лииайкиксьо-кустарниковой растительностью, являются элементами элювиальных и транзитных лакдшафгов. роцесои физической дезинтеграции превалируют над химическим выветриванием. Реакция среды кислая. Гумуоо-аккумулятивные горизонты накапливают до 11 • 23% гумуса,имеющего гуматно-фульветную природу.

■¡.'¿. Горно-луговые печвы формируются в пределах субальпийских и альпийских поясов на суглиниото-щебниотом элювии и элювио-де-акник пород разной петрографии под влиянием ассоциаций луговой растительности в условиях резкоконтинентального климата, приурочены к автономным и транзитным ландшафтам. Мощность отлолиний, вовлеченная в сферу педогенеза, не превышает 1 м. Содержание гумус* в верхнем горизонте достигаем ¡>0%, реакция среды в профиле варьирует в широком интервале. Химико-минералогическое изменение почвосбразующего оубптрата несущественно. Большинство компонентов сапового химического состава распределено по профилю равномерно.

1.5. Горно-лесные бурые почвы образуют одну из развитых вертикально подзон таежной зоны на хребтах Обручева, Сангилеа, Тонну-Ола. Материнскими породами являются отложения небольшой чинности разнообразного пегропрафичс-ского состава. Почвообразо-ве.ние осуществляется под влиянием различных формаций бореальной тайги ¡¡з лиственницы и кедра, с участием ели. Водный режим почв промывной. Реакция средь: по всему профилю кислая. В минеральных

гумусо-аккумулятивных горизонтах содержание г'тлуса варьирует от & до 13 Т.. Состав гумуса - гуматно-фульзатный. Для валового химического состава характерно оазномерное распределение кремния, железа, аноминкя, кальция, магния, калия и натрия.

1.4. Горно-лесные черноземовидные почек распространены на нижних уровнях макросклонов северной, сезеро- восточной, северо-западной экспозиций хребтов из системы ¡Западного Саянэ, хр. Ганну-Ола, нагорья Сангилен. хр. Обручева, плато Алан, являются компонентами элювиальных и трансэлювиальных элементарных геохимических ландшафтов. Формируются под парковыми лиственничными лесами и их производными с мезсксерофиткым тразянистым покровом на элювии, элювио-делювии и делювии пород разнообразного петрографического, минералогического и гранулометрического состава. Ведущий почвообразовательный макрспроцесо - дерновый.' Признаки оподзоливания морфологически не ьыракены. Содержание гумуса в аккумулятивном горизонте высокое - 10,1+0,7% и нодьермько существенному варьирования - 2,5-22,1%. Реакция срелы слабокислая или близкая к нейтральной в верхней части профиля и целочнэя, а иногда и сильнощелочная в нилгаих горизонтах. Содержание каобоьа-тов в горизонтах их максимальной аккумуляили достигает значительных величин - 14,3 + 2,82. Профиль почв хорошо доенируется, превращение химических соединений происходит в условиях окислительной обстановки. ГОШ преимущественно насыщен кальцием и магнием. Величина емкости поглощения уменьшается вниз по профилю. Содержание легкорастзоримых солей не велико. Распределение по профилю кремния, алюминия и железа равномерное, наблюдается биогенное накопление кальция, фосфора и калия.

1.5. Черноземные почвы широко оаспсостранены в Турано-Уюкской котловине, занимают небольшие площади в Улугхемской и Хемчмкской котловинах. В настоящее время практически все доступные для обработки контуры, черноземов распаханы и подзерлеэны эрозии и де<&-ляции. Черноземы сформировались под разнотравно-злаковыми и зла-ково-разнотравными ассоциациями степной растительности на разнообразных по петрографии, минералогии, гранулометрии четвертичных сиаллитных обызвесткованных аккумулятивных корах выветривания в условиях резкоконтинентального климата. Ведущий почвообразовательный процесс •• дерновый, содержание гумуса в гумусовом горизонте изменяется в широк!''» пределах - от 1,7 до 10,6% и в

среднем составляет 5,4±0,3Состав гумуса фульватно-гуматный. Вариабельность содержания гумуса и гранулометрического состава определяет широкий диапазон поглотительной способности. 1ШК на сьт.он кальцием и магнием. Концентрация водорастворимых солей достигает максимальных значений ь черноземах Турачо-Уюкской котловины. Вадозсе содержание химических элементов е профиле колеблется незначительно. Реакция среди в верхней части профиля нейтральная или близкая к нейтральной, внчз но профилю возрастает. Содержание карбонатов варьирует в широких пределах - 1,2- 32,1%, достигая в иллювиально-карбонатном горизонте в среднем 13,411,3%. Высокие аккумуляции карбонатов ь профиле имеют реликтовую природу. Процессы физического разрушения преобладают над химическими изменениями.

1.6. Каштановые почвы являются зональным типом почв автономных ландшадоов сухостепных котловин: Хемчикской, Улугхемской.Уб-сунурской. Нормирование почв происходит в услогчях резкоконтинентального криоаридного климата под разреженными полынно-злаковыми ассоциациями ка разнообразных по генезису и минералогии преимущественно супесчаных и песчаных четвертичных отложениях. По степени проявлении дернового макропроцесса в пределах типа каштановых почв выделяется 3 подтипа: темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые. Содержание гумуса в гумусо-аккумулятивном горизонте е среднем составляет 1,£";0,1% и варьирует в пределах 0.5-4,3%. Содержание гумуса резко падает вниз по профилю. Состав гумуса гуматно-фульватный. Реакция'среды по всему профилю щелочная. Конц нтрация карбонатов в горизонте их максимальной аккумуляции ь среднем равна 1510,9%, максимальное содержание карбонатов достигает 42,5%. Высокое содержание карбонатов в профиле каштановых почв унаследовано от четвертичных аккумулятивных карбонатных кор выветривания. П1К насыщен кальцием и магнием. Емкость поглощения в зависимости от гранулометрического состава и гумусированности колеблется от 6 до 37 мг -экв на 100 г почзы и резко уменьшается вниз по профилю. Концентрация воднорастворимых солей невысокая. Минералогический состав ила каштановых почв характеризуется преобладанием гидрослюд к трисктаэдрических хлоритов, практически отсутствием монтмориллонита и каолинита. Валовой химический состав однообразен гак ме.кду калтаноспмн" почвами разных котловин, так и по распре-

делению по профилю.

1. 7. Лугово-каштановые почвы приурочены к транзитным и трансаккумулятивным ландшафтам относительно пониженных форм макро-и мезорельефа. Наибольшие массивы находятся в Турано-Уюкской котловине и на низких террасах рек Улуг-Хем, Хемчик, Тес-Хем. Формируются на почвообразуюших породах легкого гранулометрического состава, которые периодически испытывают влияние почвенно-грунтовых вод. В составе фитоценозов, развивающихся на этих почвах, доминируют чий, ковыль, полынь холодная, луки, карагани. Содержание гумуса в гумусо-аккумулятивном горизонте, в зависимости от конкретной экологии почвообразования, колеблется от 1 до 5*. Уровень концентрации органического вещества резко падает вниз по профилю, отражая распределение запасов ризомассы с глубиной. Реакция среды по всему профилю щелочная. Содержание карбонатов в толще почв варьирует от следов до 32X. Емкость поглощения невелика и уменьшается книзу. ППК насыщен кальцием и магнием, в со-лончаковатых вариантах - натрием. В большинстве почв количество водорастворимых солей незначительно. Гранулометрический состав песчаный или супесчаный. Количество физической глины и ила очень низкое и резко падает вниз по профилю.

Глава 2. Марганец в почвооСразуючих породах и почвах

Источником поступления микроэлементов в коры выветривания и в педосфэру являются различные горные породы. Уровень концентрации микроэлементов в почвообразуюших породах определяется их петрографией, минералогией, гранулометрическим составом.

Содержание марганца в почвообразуюших породах существенно ниже кларка для горных пород, в зависимости от их типа концентрация элемента варьирует в широком диапазоне (табл.1). Минимальные содержания элемента свойственны песчаным и супесчаным аллювиальным и эоловым отложениям, максимальные - тонкодисперсным отложениям и почвообразующим породам в пределах ореолов рассеяния полиметаллических месторождений. Почвообразующие субстраты - ведушлй фактор, определяющий уровень концентрации микроэлементов в почвах, что подтверждается результатами корреляционного анализа (табл.2). Почвообразовательные и экзогенные процессы приводят к ослаблению рассматриваемой коррелятивной

Таблица I.

Среднее содержание микроэлементов в четвертичныч отложениях и в почвообразующих. породах Тувы

Тип отложений

Мл

Со

Си

мг/кг

2п

Элавиапыше

Элшио-

делйЕиальше

Делювиальные

Эоловые

Аллювиальные

Оаерно-

аллювиалышэ

ЛочЕооОра-зующие порода, п(Ц i ml VI îini J

Кларк в rop-trjx породах (Пинс/градов, 1962)

545

751

954 .337 514

546

358(657 + 191

мао

9.9

13.8

11.7 6.4 8.6

9.1

;58f9.8 >0.21

18

26.9

44.2

33.2 Il .1 17.8

18.4

34Gf22.7 + 1.0 1

47

70.5

55.0

52.5

26.6 38.3

45.9

13

301f43.7*1.2 1 [7.9-175.5J

83

Таблица 2.

Корреляционная зависимость между содержанием мщзоздвмонтов ь'почвах, и в почвообразущи* породех ф~о..«У)

Ночви

рорно -ле ише -шршземо-

ьидше

Юряоземи

осикновегашй

Каштыювые

Лугово-каш-гансвые

' f 1- i П» 1

11 I—rîf—J

Mn

„»lo.73io.iai

30i—OTUG J

.„cfO.fi3tO.I41

Щ—0752-J

or.f0.8ei0.0ei ■0.90+0.161

Oo

9p

"ГШТ

,,n(0.69+0.141 J t 075Б—J

orfO.52±0.141

65+0. OBI 87 ШТЗБ J

• r,fO. 60+0.311

9l—ГТ7ББ--J

'¿n

,,,-.f0.7UiQ.T41 „ fO.5bO.14]

r,r l0.VSi0.071 361—0735 )

^fO.90+0.161

9t 0.8a—J

2Ч~тгаз—J

ЗЪ\—0735-J

ofO. 81 + 0.241

1. OTBI J

связи, перераспределяя исходный уровень содержания микроэлементов в почвообразующих породах. Концентрация валового марганца в педосфере Тувы существенно колеблется - 169-4677 мг/кг, средняя величина меньше, чем в почвах СССР и других регионов,и несколько превышает среднюю концентрацию в почвах мира (таил. 3). В ряду горных почв содержание микроэлемента в гумусовом горизонте уменьшается от горно-лесных к почзам сухостенных котловин, отражая степень проявления дернового макропроцесса и исходный уровень содержания в почвообразующих породах (см. табл. 3). Биогенное накопление марганца наблюдается в большинстве типов почв. Получены статистически достоверные положительные корреляционные зависимости между содержанием гумуса и концентрацией марганца р разнотипных почвах: горно-лесных черноземовидных (г - 0,50, при Я - 24, гк'0,40);черноземах (г =0,28, при Я -<18, гк -0,28); каштановых (г -0,58,при й ~ 84, гк - 0,35). Концентрация микроэле-мета в гумусе варьирует от 75 до 450 мг/кг. Карбонаты содержат марганца в среднем 860 мг/кг. Биогенное накопление марганца свойственно илу разнотипных почв. В целом, илистая фракция насыщена марганцем в одинаковой степени с почвенной массой. Уровень содержания валового марганца в каштаноЕых супесчаных и песчаных почвах с-ухостепных котловин находится за пределами нижних пороговых концентраций, при которых возможны негативные реакции у живых организмов.

В горно-тундровых, горно-луговых, горно-лесных бурых и горнолесных черноземовидных почвах отмечено биогенное накопление подвижного марганца. Доля обменного марганца от его валового содержания составляет 1,5-7,2%. Концентрация подвижной формы микроэлемента в значительной степени зависит от валового содержания марганца, гумуса, количества физической глины и величины емкости поглощения. Дефляционные процессы приводят к снижению уровня содержания подвижного марганца. Низкий уровень обеспеченности подвижным марганцем характерен черноземным и каштановым почвам Улугхемской котловины, каштановым почвам Убсунурской и Хемчикской котловин (табл. 4).

Глава 3. Меда в почвообразующих породах и почвах

Среднее содержание меди в почвообразующих субстратах Тувы су-

Таблица 3.

Валовое содержание микроэлементов в наиболее распространенных почвах Тупи ^мг/'кг)

ПОЧБЫ Гота-зонт МП ¡ Со Си 1т\

п(М*т)У

■ I 2 3 4 с. 6

Горно-тундровые А В ВС 4(647*560)37 4(6531724)38 2(889-67)11 5(15.7*3.3)47 4(13.512.4)30 2(17.2*1.7)14 5(21.9*9.8)100 4(27.0*13.5)100 2(23.5*1.1)5 5(90*13.5)37 4(7217.8)22 2(87.1*3)5

Горно-луговые А 3 ВС 4(1730±273)32 871 2(1359*100)10 2(19.110.5)3 16.6 2(15.4*1.1)8 4(39.9*3.6)43 25.7 2(33.3*3.8)16 4(705.618.0)15 70.8 2(83.2*9.7)76

Горно-лесные Оурие А В С 9(1371=271)59 7(741*212 6(675*83)33 9(14.7*1.3)27 7(13.1*1.2)8 6(11.611.2)27 9(36.6*3.9)32 7(35.0*2.5)13 6(74.3*23)76 9(96.8*.8.9)28 7(70.719.2)34 7(60.6110.4)45

Горно-лескые черпоземовщцше А В Ч 64(1176*96)66 60(553*41)58 19(594*60)45 33(673*50)47 72(14.1*0.3)22 45(73.7*0.5)23 19(12.0*0.8)32 33(71.6±0.7)35 72(28.411.4)42 51(23.012.2)86 78(29.7*3.8)58 32(31.7*3.5)64 67(72.8*3.0)34 37(33.9*3.0)34 17(48.2*3.6)37 26(45.2*3.0)34

Черноземы обыкновенные супесчаные и логкосу-глинкстые А АВ \ Ск 33(785*16)13 15(676*42)24 29(622г24/21 17(651*26)16 23(610*30)24 36(12.6*0.7)27 17(77.9*0.4)77 29(70.6*0.5)26 17(10.3*0.5)22 22(10.7*0.6)28 37(30.9*7.6)30 76(2С.1*7.8)29 29(25.3*7.6)34 76(25.6*2.0)37 22(25.612.2)47 32(71.0*4.6)37 72(68.813.4)18 74(53.013.6)25 9(51.0*2.7)76 21(50.212.7)25

I 2 3 4 5 6

Черноземы южные супесчаные и песчаные А \ ЕС, к Ск 20(565±29)23 19(474*23)21 8(476+45)27 15 ¡471+32)27 20(10.6+0.6)27 20(9.0+0.6)32 8(9.4+1.2)38 15(8.8±С.6)28 19(18.0+1.4)35 18(15.4+1.8)48 7(17.7±3.4)52 15(13.1+2.3)65 18(48.7+2.0)18 9(38.7+2.9)22 6(41.4+6.0)36 12(36.5±4.5)43

Темно-каштановые легкосуглинистые и супесчаные А Вк ВСк ."1 "к 24(821±52)31 18(724+51)30 10(700+54)25 15(628+45)29 24(11.1+1.0)43 18(11.2+1.6)61 10(11.0+2.0)59 17(9.9±1.I)48 24(30.5+2.5)41 18(27.0+2.5)40 11(25.6+3.4)45 17(23.6+2.7)47 19(60.4+3.6)26 10(55.6+4.3)24 7(48.4+'4.2)23 13(56.0+5.9)38

Каштановые легкосуглинистые супесчаные и песчаные А Вк РГ —к и,- 33(686+23)20 27(555+23)22 20(512+29)26 27(511+30)31 33(9.6±0.4)25 28(9.2+0.4)23 21(8.7+0.5)27 26(8.7+0.5)30 33(22.2+1.7)45 23(25.7+2.5)54 19(20.1+2.^)58 27(20.4+2.3)60 32(53.2+3.2)35 20(45.1+3.3)33 12(41.3+3.6)30 21(41.0-3.4)39

Светло-каштановые супесчаные к пес ;аные Бк Ск 37(437+19)27 2.7(390+25)33 21(433±38 )41 33(370+23)37 37(7.2+0.3)32 27 (о.8+0.4)32 21(7.4+0.5)39 33(7.2+0.4)32 35(16.9-1.6)58 25(16.1+1.9)61 20(14.9+1.2)62 31(16.5*2.3)78 32(36.0+2.8)45 16(30.4+3.2)42 13(31.3+4.4)51 28(28.5+1.1)36

Педосфера Тувы 1052(645±23)40 1071(10.5+0.3)36 989(24.1+1.1)62 1025(51.7+1.7)44

Среднее в почвах СССР (Ковда,1973) 850 ЮЛ 20 50

Среднее в почвах мира (Кзбата-Пенциас, Пэндиас, 1229) 545 8.5 23.1 61.5

I

-Ц

I

Таблица 4.

Содержанка подвижной Форш микроэлементов в гумусовом горизонте почв Тувы (мг/кг)

Почвы

Со

Си

&

Горно-тундровые

■Г, 0.20 1

40.Ub-G.bJ

fl.25t0.5l 'LU.oiO-ii.4j

85

f3.5il.gl 'lu.6-y.aj

94

Горно-луговые

,( 18.0 чштсрзито.

|)

,Г 0.05 1 'l0.0b-0.70j

Л0.66±0.131

, Г6.В^2Л -)c,-

Горно-леснке бу-гао

,Г 1Т4.С±54-1Т,0

о ГО.2510.051 сп "[ОГОБнТГБи]

с, f0.ISi0.05 10г7 Чи.ОЬ-О.'ЗО

Гсрно-лесныо чер-оземовидные

201оль-а.г/ J95

21 [о!?-?!!]59

Черноземы обыкновенные Турано-Уюкской котловины

Г16.011 ."1 <а

<оГС.25±0.021сс

34

lu.6-3.Bj63

Черноземы оСнкно-вешше и южные легкосуглинистыэ, супесчаные Улуг-хемской котловины

[ЭГГСРБПТГУ

С го.21 ±0.041

ОЬ1

НО

35

f2.2i0.2-j (СТГ-ЭД

6Ь

Каштановые супесчаные и песчаные Улугхемской котловины

„сГ0.20±0.04->т?г

45[о.иь-1.Ы12°

Каштановые Убсу-НурскОЙ КОТЛОВИНЫ

27

р.0*0.7 -| L2.5-I2.5J

49

22

0.12+0.04

и.Ub-0.SU

135

иественно Н"же кларка в горних породах (см. табл. 1). Наиболее высокий уровень концентрации микроэлемента характерен почвообразу-ющим породам горных окаймлений - 47,7+4,8 мг/1:г. чизкие содержания меди отменены в песчаных и супесчаных золових и аллювиальных отложениях, а также в элювии третичных красноцветных песчаников. В четвертичных отло.ъениях большинства геоморфологических структур региона содержание меди значительно варьирует. Почвы наследуют уровень содержания меди почеообразующих пород, между содержанием микроэлемента в почвах и почвообразующнх породах просматривается гесная положительная коррелятивная зависимость (см. табл. Я).

Среднее содержание меди в почвенной толще Тувы аналогично уровню ее концептрации в педосфере мира и Советского Союза и несколько меньше, чем в почвенном покрове юга Западной Сибири, Горного Алтая и Южной Якутии. Валовое содержание меди в педосфе-пе Тувы варьирует в значительно!! степени - от 2 до 155 мг/кг (V-62%), что обусловлено многообразием почвообразующих пород и типов почвообразования в системе вертикальной почвенной поясности региона, сравнительно высоким уровнем концентрации меди отличаются почвы горных окаймлений - 40,3.10,1 мг/кг. Почвенный покров четко отрэлсает географии распределения микроэлемента в четвертичных корах выветривания. Биогенное накопление меди стме.чено в обыкновенных черноземах, темно-каштановых и лугово-каштэновых почвах, й других почвенных образованиях медь равномерно распределяется по профилю. Положительная статистически значимая /.орре -лятивная связь между содержанием гумуса и валовой меди рассчитана только в обыкновенных черноземах и каштановых почвах. Результат биологической аккумуляции меди ь почвах стенных котловин нивелируется в процессе дефляционного отторжения тонкодисперсного и гумусированяого материала. Концентрация меди в гумусе разнотипных почв варьирует от 34 до 175 ыг/кг, органическое вещество поче Тувы более насыщено микроэлементом но сравнению с мелкоземом соответствующих горизонтов в целом.

Карбонаты в разнотипных почейх содержат меди ь среднем 25+2 мг/кг.

Ил горно-лесных черноземовидных почв депонирует меди 01--мг/кг, черноземов - 63+2,9, каштановых - 64±10 мг/кг. . Илистая фракция больше насыщена ме/ц-ю, чем мелкозем соответствующих гс-

ризонтов. Биогенное накопление микроэлемента в иле отмечено в почвах степных котловин.

Кащтановые супесчаные и песчаные почвы Убсунурской и Улуг-хемской котловин нередко содержат меди на уровне нижних пороговых концентраций - менее 1Ь мг/кг, при которых существует вероятность отрицательных реакций у животных: анемия, заболевания костной ткани и т. д. В почвах, формирующихся в зонах геохимических аномалий, концентрация меди в два раза и более превышает 11ДК.

Содержание подвижной меди в почвах Тувы варьирует в значительном диапазоне (см. табл. 4). Между содержанием гумуса и концентрацией подвижной меди установлена слабая связь.- Максимальное влияние- на уровень содержания подвижной ..¡еди оказывает содержание валовой меди, в меньшей степени - количество тонкодисперсных Фракций. Отмечена тенденция биогенного накопления подвижной меди в высокогорных почвах. Гумусовые горизонты целинных и пахотных вариантов чеоноземных и каштановых почв Тувы в целом являются сседнеобеспеченными подвижной медью для групп растений невысокого и повышенного выноса и низкообеспе ;енными для групп растений высокого выноса (см. табл. 4).

Глава 4. Кобальт в почвообразующих породах и почвах

Кларк кобальта в почвообразующих породах Тувы почти, в два раза меньше его среднего содержания в литосфере (см.табл. 1). Гранулометрическое и петрографическое разнообразие верхних горизонтов четвертичных кор выветривания обусловили широкий диапазон колебаний концентраций кобальта. Сравнительно высокий уровень содержания микроэлемента отмечен в почвообразующих породах элювиального, элювио-делювиального генезиса, образующих чехол четвертичных отложений на макросклонах хребтов. Максимальная концентрация валового кобальта зафиксирована в почвообразующих породах над кобальтово-никелевым месторождением - 800 мг/кг, минимальная - в третичных красноцветных песчаниках - 1,8 мг/кг.

Между содержанием кобальта в почвах и почвообразующих породах существует тесная преемственность.

Среднее содержание микроэлемента в педосфере Тувы приближается к таковому в почвах мира и Советского Союза, несколько мень-

ше, чем в „очвах юга Западной Сибири. Значительная вариабельность кобальта наблюдается не только в педосфере региона, но и в пределах одного генетического типа почь. Наиболее распространенные почвы горно-лесного пояса Тувы практически не различаются по содержанию кобальта. Самым низким уровнем концентрации микроэлемента характеризуется почвенный покров Убсунурской котловины. Содержание кобальта убывает от почв высокогорий к почвам еухос-тепннх котловин Тувы. Эффект биогенной аккумуляции элемента достоверно проявляется только в высокогумусированных почвах. Высокодостоверная коррелятивная полотетельная зависимость мелду содержанием гумуса и валового кобальта отмечена в горно-лесных черноземовидных и каштановых почвах.

В илистой фракции почв Т/вы накапливается кобальта больше, чем в почвенной массе соответствующих генетических горизонтов а целом. Неоднородность илистого материала обусловливает значительное варьирование в нем кобальта. Биогенного накопления элемента илистой фракцией в общем не наблюдается. Фракция фиьичес-кой глины в большой степени влияет иа. уровень содержания валового кобальта, нежели ил.

Концентрация кобачьта в карбонатах почв Тувы варьирует в широких пределах, в среднем составляя б мг/кг.

Рассматривая уровень концентрации валового кобальта в педосфере Тувы I- экологическом аспекте, молю отметить районы как с нижними пороговыми концентрациями кобальта, так .и верхними. Содержание кобальта в почвах над кобальтово-никелевыми месторождениями в несколько раз превышает уровень ГЩК.

Концентрация подвижного кобальта в почвах Тувы тесно связана с содержанием тонкодисперсных элементов и гумуса. Как правило, бс.лее обеспечены подвижным кобальтом наиболее гумусированные почвы. Содержание подвижного кобальта в гумусовом горизонте иочг. изменяется в значительных пределах - от 0,05 до 1,16 м?/кг (см. табл. 4). Среди пахотных почь степных и сухостепных котловин имеются как сЛабообеспеченные подвижным кобальтом, так и высокообеспеченные.

Глава 5. Цккк в иочвосфкшуючик породах к почвах

Средняя концентрация цинка в почьообразующих породах Тувы н

1,0 раза меньше его кларка в горных породах, самый низкий воьь - в супесчаных и песчаных эоловых и аллювиальных отложениях (см. табл. 1). Почвообразующие субстраты геоморфологических структур горней страны неодинаковы по содержанию цинка (мг/кг): ь Уб-сунурской котловине (г.-31) - 02,4+1,6; Хемчикской (п-5?4 - 40,0± 2,5; Турано-Ушской (п- 37) - 50,2+2,3; Улугхемсксй (п-11о) -41,5+1,8; Тоджинской (п-31) - 45,0±2,2; в горных окаймлениях (п-32) - 61,8±Ь,5. Оснозкке фактооы, определяющие уровень содержания микроэлемента е почвосбразующих породах - гранулометрический и петрографический состав.

Минеральная фаза разнотипных почв Тувы в гчачительной степени наследует уровень концентоадии цинка ючзообразухвдих пород (см. табл. 2).

Содержание цинка в педосфеоо Тувы изменяется в широких пределах - от 11 до 195 мг/кг. Кларк микроэлемента в почвенной толще региона приближается к среднему значению содержания цинка в пе-досфере мира и Советского Союза (см. табл. 3). Содержанке валового цлнка в гумусовом горизонте уменьшается от почв высокогорий к почвам степных котловин. Биогенная аккумуляция микроэлемента с разной степенью достоверности установлена в горно-лесных бурых, горио-лесных черноземовидкых, ь черноземных и каштановых почвах. Статистически значимая положительная коррелятивная зависимость медду содержанием гумуса и вазового цинка свойственна только почвам степных котловин.

Депонирование цинка гумусом уменьшается от высокогорных почв г. почвам степных котловин, содержание циш:а в гумусовом веществе почв Тувы варьирует е пределах - 40-1мг/кг.

Ил разнотипных поче Тувы с среднем в два раза больше насыщен цинком, чем мелкозем соответствующих горизонтов в целом, отмечено биогенное накопление элемента илом. Средьее содержание цинка в илистой фракции составляет 12918,5 мг/кг.

Глрбонаты почв Туеы депонируют сравнительно большие количества цинка - в среднем 83+7 мг/кг.

В ряде районов Тувы содержание цкнка в почвенном покрове находится па уровне, при котором возможны нарушения нормальной рефляции функций у животных.

Концентрация подвижного цинка в гумусовом горизонте почв Тувы ьарьирует в широких пределах : см. табл. 4). Мазду содержанием гу-

муса и концентрацией подвижного цинка существует тесная коррелятивная зависимость,' тонкодисперсные фракции слабо влияют па содержание подвижной формы микроэлемента. Распределение подвижного цинка по профилю разнотипных почз неоднозначно. Гумусовые горизонты почв степных котловин маю обеспечены подвита:™ цинком.

Глава О. Некоторые аспекты бкогьсхимического рг.йонирсиэзия Тувы

Предварительное биогеохимическое районирование Тувы основывается на теоретических представления* А.П.Виноградова I 1960, 1963), В. В. Ковальского (19С0, 19К, 1969, 1971, 1974, 1979). пользуются биогеохимичэскме таксоны, лредло;кенные 1.!. А. Мальгиным (1978) при бйогеохчмическом районировании горных территорий.

В Туве довольно контрастно выделяются три бисгеохимических пояса: 1) высокогорных тундр и альпийских лугов; 2) горне-лесной; 31 степных и сухостенпых котловиг. В пределах последнего дифференцируется пять бисгеохимических районов: а) Ч?гытаиский; б) Турано- 'юкский; в,1 Меджегейокий; г) Улугхекский; д) Убоукурский.

Вызоли

1. Контрастный литохнмический фон аккумулятивных и остаточных кор выветривания, многообразие почвообразовательных процессов и ландшафтно-геохимических ситуаций в систем, вертикальной поясности предопределили существенную неоднородность концентраций Мп, Си, Со и '¿п в почвах Тувы.

2. Ведущим Фактором, детерминирующим уровень содержании исследованных микроэлементов в почвах и почвенном покрове горной страны, являются почвообразуюшие породы, представленные элювиальными, злювко-делювиальными, аллювиальными и эоловыми от лож-ниями, имеющие преимущественно легкий гранулометрический состяе и характеризующееся сравнительно низким урознем содержания микроэлементов.

3. В результате горного и котловинного почвообразования и ярко Быраяшшкх эрозионных и дефляционных процессов происходит пер распределение исходного уровня концентра чй мчкреэлгмеьтоь в почвообразующих субстратах

-яо-

4. Содержаний микроэлементов в почва* Тувы варьирует, в пределах математического порядка и Оолэе, в среднем находясь на у.овне глобального фона.

5. На характер распределения концентрации микроэлементов в почвенном профиле оказывает влияние содержание гумуса и физической глины.

6. Биогенная аккумуляция марганца свойственна большинству типов почв, меди - степным почвам, цинка - горно-лесным и степным почвам, кобальта - горно-лесным черноземоьидным и черноземным почвам.

7. Гумус почв - депо микроэлементов, степень насыщения гумуса микроэлементами убывает цт горных почв к почвам степных котловин.

8. Почвенный ил депонирует больше Си, Со и 2п по сравнению с мелкоземом соответствующих горизонтов в целом. Для Мп, Си и 1п характерно биогенное накопление их илистой фракцией. Концентрация микроэлементов в почвенном иле определяется уровнем их содержания в составе илистых фракций почвообразующих субстратов.

9. Высокое содержание марганца, меди, кобальта и цинка в карбонатах степных и горно-лесных черноземовидных почв Тувы является результатом осаждения микроэлементов на карбонатном барьере в процессе почвообразования и формирования аккумулятивных кор выветривания.

10. Каштановые почвы и южные черноземы супесчаного и песчаного гранулометрического состава Убсунурской, Улугхемской и Хемчикской котловин низко обеспечены подвижней формой марганца, меди, кобальта и цинка для групп растений повышенного и высокого выноса.

11. Уровень концентрации подвижной формы микроэлементов в почвах Тувы определяется общим их содержанием в почвах, количеством гумуса, содержанием тонкодисперсных гранулометрических фракций и карбонатов Са и М^.

12. Содержание исследованных микроэлементов в каштановых песчаных и супесчаных почвах Улугхемской, Хемчикской и Убсунурской котловин, в супесчаных и песчаных черноземах южных Улугхемской котловины находится за пределами нижних пороговых концентраций, при которых возможны нарушения нормальной регуляции функций у живых организмоз.

13. .В почвах горно-лесного пояса, развивающихся над полиметаллическими месторождениями и в ореолах их рассеяния, уровень

- 21 -

содержания Со, Си и Zn превышает ПДК.

14. Контрастный педо- и литохимический фон в системе ландшафтных поясов и предполагаемое воздействие геохимии окружающей среды на живые организмы позволяют выделить в пределах Туны три биогеохимических пояса: 1) высокогорных тундр и альпийских лугов; 2) горно-лесной; 3) степных и сухоетепных котловин, который дифференцируется на Б биогеохимичео>сих районов.

По теме диссертации опубликованы работы

Мальгин М. А. , Пузанов А. В. Микроэлементы в почвенном покрове Гурано-Укжской котловины //Географические проблемы использования векторных котловин Алтае-Самнской горной области (тез. докл.).• Барнаул.-1936. - С. 35-36.

Пузанов А. В. Марганец з почвах котловины Западной Тувы // Вклад молодых биологов в решения вопросов продовольственной 1рограммы и охраны окружающей среды (тез. докл.). - Улан-Удэ: Di 30 АН СССР, 1984. - С. 1S-20.

Пузаьов A.B. Марганец, медь, кобальт, цинк в горно-лесных 4ерноземовидных почвах Тувы // Известия СО АН СССР, сер. биол- нагл., - 1S90. - Вып. 3. - С. 103-109.

Пузанов А. В. , Мальгин М. А. Микроэлементы в почвах Тувы // Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине. - Самарканд: 1990. - С. 218-220.

Мальгин М. А. , Пузанов A.B. Микроэлементы в почвах оеверо-вос-гочной части Убсунурской котловины // Сибирский биологический куриал. - 1991.- Вып.". - С. 53-60.

Мальгин W. А , Пузанов А. В. Микроэлементная ситуация в северо-¡осточной части Убсунурской котловины // Информационные проблемы (зученил биосферы. Убсунурокая котловина - природная модель би->сферы. - Пущине: Наука, 1990. - 0.243-?5Э.