Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности миграции химических элементов в почвах геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Особенности миграции химических элементов в почвах геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа"

На правах рукописи

ОСОБЕННОСТИ МИГРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО КАВКАЗА

03.00.16-Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новороссийск-1995

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте геохимии биосферы Ростовского государственного университета и на кафедре Охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов Новороссийского филиала Кубанского государственного технологического университета

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

академик АЕН РФ, профессор, доктор геоло-го-минералогических-наук В.А.Алексеенко Официальные оппоненты¡доктор биологических наук,

профессор В.Н.Горбачев доктор геолого-минералогических наук, профессор А.Е.Мирошников Ведущее учреждение Северо-Кавказский геоэкологический центр

Защита сосоится марта 1996 г. в (О час. на заседании диссертационного совета Д-120.45.01 при Красноярском государственном аграрном университете.

Адрес: 660049 г.Красноярск пр.Мира 88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.

Л9

Автореферат разослан .7 Ср-СЪ^И-- < > 199Г г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук

профессор Р.М.Бабинцева

- 3 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы обусловлена все возрастающим воздействием человека на биосферу, утратой ей в значительной мере запасоЕ устойчивости и ресурсов самовозобновления.В результате ставится пол угрозу сохранность ландшафтного разнообразия Земли»изменяется интенсивность, направленность и химизм миграционных потоков, становится малопригодной для жизни естественная среда обитания и невозможным устойчивое развитие общества.Эти факторы выдвигают в число важнейших две экологические проблемы, затрагиваемые в данной работе.

Первое - это разумное размещение сельскохозяйственных и промышленных предприятий в наиболее подходящих ландшафтно-геохимических условиях, которые исключают или смягчают негативные процессы порождаемые внедрением этих технологий.

Вторая проблема - это изучение миграционной активности химических элементов в различных условиях и степени влияния на их перераспределение природных и техногенных факторов.

Первая задача во многом решается методами ландшафтно-геохимичес-кого картирования, т.е. качественной оценки территорий. Вторая - методом количественной оценки содержаний химических элементов во всех частях ландшафтов региона и, главное, в почвах, т.к. именно в них пересекаются и взаимодействуют все компоненты ландшафтов.

Цель работы- изучение разнообразия и особенностей влияния различных природных и техногенных факторов на миграцию химических элементов в почвах геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа.

Основные задачи:

- исследовать комплекс важнейших факторов, формирующих геохимические ландшафты Центрального и Восточного Кавказа;

- осуществить ландшафтно-геохимическое картирование региона;

- провести качественную оценку ландшафтов и основных процессов,влияющих на социально-экологическую обстановку в регионе;

-изучить влияние ландшафтно-геохимических факторов на миграцию химических элементов в почвах.

Фактический материал, положенный в основу диссертации собран автором в составе комплексной ландшафтно-геохимической экспедиции РГУ в период выполнения работ по районированию Центрального и Восточного Кавказа по условиям ведения геохимических поисков с 1985 по 1992 год. Большая часть материала была собрана непосредственно автором, являвшимся ответственным исполнителем исследований и руководителем полевых работ, проведенных на площади более 56000 км2 .

Научная новизна р а б о ,т ы. Впервые составлена карта геохимических ландшафтов Центрального и Восточного Кавказа; охарактеризовано распределение широкого круга элементов в различных ком-

понентах ландшафтов; изучено влияние различных природных и техногенных факторов на нитрацию химических элементов в почвах региона; проведен комплексный анализ особенностей и результатов развития основных видов техногенеза.

Защищаемые положения:

- на изучаемой территории применение методики "классификационных уровней" позволяет выделить геохимические ландшафты, отличающиеся по условиям миграции и концентрации,во всех их частях различных химических элементов и составить карту, дающую в настоящее время, наиболее полную качественную оценку природных и техногенных особенностей региона.

- техногенное нарушение почвенного и растительного покрова природных ландшафтов региона приводит к увеличению контрастности средних содержаний большинства химических элементов в почвах этих ландшафтов.

- в почвах региона наиболее активно и контрастно мигрируют (перераспределяются) Zn и Р,а наименее активно (менее подвижны) Ga,Sn и Li.

- основные антропогенные процессы в регионе интенсивно изменяют эколого-геохимическую обстановку и способны вызвать социальные возмущения и межнациональные конфликты.

Практическое значение работы. Полученные результаты могут быть использованы при планировании природоохранных мероприятий, выявлении загрязнения, поисках месторождений полезных ископаемых геохимическими методами, экспертных оценках различных хозяйственных проектов, составлении кадастра земель и в других областях, касающихся рационального использования природных ресурсов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и опубликованы в тезисах Всесоюзного совещания по "Геохимии ландшафта" в г.Новороссийске (1986 г.). Всесоюзной школы-семинара по "Теории и практике геохимических поисков" в г.Ужгороде (1988 г),Всероссийского совещания "Аэрокосмические методы при геоэкологическом картировании и ведении мониторинга геологической среды" в г.Москве (1993 г.),Международного совещания "Геохимия биосферы" в г.Новороссийске (1994 г.)»Международного симпозиума "Методы и оборудование для мониторинга состояния окружающей среды МСОС-95 в г.СанктПетербурге" (1995 г.),обсуждались на заседании секции геохимии ландшафта в ИГЕМе РАН (1993 г),на семинаре кафедры охраны окружающей среды КГТУ (1995г).По теме диссертации опубликовано 7 работ и изданы 2 карты.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, выводов, списка литературы . Содержание работы изложено на 115 страницах машинописного текста,включая 21 таблицу, 5 рисунков. Список литературы содержит 101 наименование.

Автор выражает благодарность за помощь и внимание к проведенным исследованиям научному руководителю Заслуженному деятелю науки и тех-

ники РФ,академику АЕН РФ, профессору В.А.Алексеенко, а так же академи АЕН РФ, профессору А.И.Перельману и его творческому коллективу за выс казанные замечания и благожелательное отношение.

Особая благодарность коллегам, сотрудникам Научно-исследователь ского института геохимии биосферы, а раньше группы геохимии ландшафт на геолого-географическок факультете Ростовского государственного уни верситета Клепферу O.E., Коблякову A.B., Мелентьеву В.Е., Малыхин Ю.А., Серикову В.Н. и другим, на различных этапах участвовавшим в про ведении полевых работ и написании отчетов.

1. МЕТОДИКА

Первые принципиальные предложения по систематике ландшафтов картированию были высказаны Б.Б.Полыновым в 30-40Х годах(195б). Боле полно и фундаментально эти вопросы разработаны в 50-60Х годах его уче никами А.И.Перельманом (1960,1966) и М.А.Глазовской (1964,1967), также, в основном более поздними работами В.Б.Сочавы (1975,1978) Н.Г.Чертко (1981), В.Б.Мицкевича (1981), В.В.Добровольского (1983) Н.С.Касимова (1980) и др.Из зарубежных ученых необходимо отметит Дж.Фортескыо (1986).

В 80-х годах появились работы В.А.Алексеенко (1981,1987),предло жившего отказаться от отраслевых и собственных названий таксономичес ких единиц унифицировав критерии выделения ландшафтов в виде систем] классификационных уровней и подуровней, количество которых может ме няться в зависимости от сложности ландшафтно-геохимического строение территории.

В соответствии с предложенной В.А.Алексеенко методико! (1989,1990) на первом классификационном уровне все ландшафты разделяются по преобладающему виду миграции,а на втором по его особенностям. На третьем классификационном уровне ландшафты разделяются с учето! химизма водной миграции и почвенных растворов. Критериями выделени) ландшафтов являются окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия, типоморфные компоненты. На четвертом классификационном уровне все ландшафты разделяются в зависимости от интенсивности водообмена у механической миграции. Критериями разделения ландшафтов являются: высота, относительное превышение, крутизна склонов, расчлененность рельефа. На последнем, пятом классификационном уровне ландшафты разделяются в зависимости от генезиса, состава и химизма почвообразующих пород, являющихся основным естественным источником химических элементов i ландшафте.

Использование этих принципов позволило составить карту геохимических ландшафтов.Для ее уточнения и сопряженного опробования различных компонентов ландшафта проводился большой объем полевых и камеральных исследований.Полевые работы проводились по профилям, расположенным через 5-7 км, с точками наблюдения (опробования) через 3-5 км маршру-

та/ с контрольным опробованием на детализационных участках.Всего отб-рано 3500 проб почв, 2500 проб растений, 2300 проб коренных пород, пройдены 250 шурфов общей протяженностью 300 погонных метров.

Все пробы проходили предварительную обработку в лаборатории НИИГБ, а спектральный анализ на 35 химических элементов производился в Центральной лаборатории ПГО "Севкавгеология" г.Ессентуки. Для биогеохимических проб - методы испарения, а для литохимических просыпкой. В этой же лаборатории для 800 проб был проведен гранулометрический анализ почв. На Ростовской областной станции химизации сельского хозяйства для 400 проб был проведен стандартный анализ водных вытяжек из почв (Аринушкина,1970). Полученные аналитические данные были разделены по выборкам соответствующим определенным геохимическим ландшафтам и видам опробования и прошли стандартную статистическую обработку (Инструкция...,1983,Алексеенко ,1989), с расчетом средних и фоновых величин, определением закона распределения, коэффициентов вариации, ошибки среднего и т.д.

2.ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЛАНДШАФТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО КАВКАЗА

2.1.Первый и второй классификационные уровни: характеристика

растительного покрова и техногенеза

По классификации В.А.Алексеенко на первом классификационном уровне на территории Центрального и Восточного Кавказа выделяются все три наиболее крупные таксономические единицы геохимических ландшафтов: биогенные, техногенные и абиогенные ландшафты.

. Техногенные ландшафты доминируют в регионе как по площади-36000 кмг(64,8 X),так и по количеству (75). Далее идут биогенные ландшафты -19000 км (34,0 X) и 50 ландшафтов соответственно. Абиогенные ландшафты не разделяются и занимают площадь около 1000 км2 (1,2 X).

2.1.1. Биогенные ландшафты.

Биогенные ландшафты объединяются в леса, луга и ландшафты со скальноосыпной растительностью, что, примерно, соответствует группам А.И.Перельмана (1966).

Ландшафты лесов занимают около 22,5 % площади региона и преоблают над другими биогенными ландшафтами. Луга занимают 3,5 % площади, скально-осыпная растительность - 7,9 X.Лесные ландшафты развиты на высотах от 600 до 1800-2200 м над уровнем моря, альпийские и субальпийские луговые - от верхней границы лесных до 2800-3200 м. Выше альпийских и субальпийских лугов , вплоть до вечных снегов, лежащих на высотах 3800-4000 м, развиты субнивальные ландшафты скально-осыпной растительности.

Общая биомасса лесов составляет 2000-5000 ц/га,ежегодная продукция 70-130 ц/га,соотношение Б:П=10п. Для лугов величины этих параметров составляют, соответственно:100-300 ц/га и 40-100 ц/га, Б:П=п. Для скально-осыпной растительности:5-10 ц/га и 3-5 ц/га, отношение Б к П

очень невелико и изменяется от 1,5 до 3. Эти факторы определяют различную интенсивность биологического круговорота, массу элементов, ежегодно извлекаемых из почв, и, возвращаемых с опадом, что в некоторых случаях оказывает решающее влияние на миграцию многих элементов (табл.1).

Таблица 1

Содержание некоторых элементов в зеленой части опада различных растений (п.10~3 вес %)

: Лесные ландшафты : Горнолуговые ландшафты

Элемент' :------------------------------------------------------

: пихта сосна бук граб дуб: манжетка клевер чемерица

Титан : 75 260 124 149 132: 264 236 237

Ванадий :<0.5 2,2 1,6 1,5 <0.5: 3,3 2,5 2,5

Марганец : 723 640 661 523 1000: 92 88 60

Наиболее крупная группа биогенных ландшафтов - леса, в дальнейшем (на втором подуровне) разделена на лиственные,смешанные и хвойные.Они значительно отличаются по биомассе, ее структуре, опаду, зольности, интенсивности разложения органических соединений, а,следовательно, и по общей массе элементов, поступающих с опадом в почву, и различной роли БИКа в перераспределении веществ.

2.1.2. Техногенные ландшафты.

Среди техногенных ландшафтов наибольшую площадь занимают сельскохозяйственные. По принятой схеме они разделены на полеводческие и животноводческие .

Полеводческие ландшафты занимают небольшую площадь (менее б %), и их фрагменты встречаются по всей территории. Они разделены на ландшафты с севооборотом однолетних культур - площадь 3040 км2 (5,5 %) и ландшафты с многолетними растениями - 163 км2 (0,3 %). Ландшафты многолетних культур - виноградники и фруктовые сады, расположены на Прикаспийской равнине и в предгорьях Дагестана. Ландшафты с севооборотом однолетних культур представлены орошаемыми пашнями, развитыми на прибрежной равнине Дагестана (540 км2, 1 %), и немелиорируемыми пашнями, возделываемыми в различных частях предгорий, а также среднегорий всего региона (2500 км2 ,4,5 X). Основные культуры на орошаемых землях -овощи, бахчевые; на немелиорируемых - рожь, кукуруза, картофель.

Животноводческие ландшафты представлены ландшафтами пастбищ и сенокосов. С учетом БИКа, играющего в их пределах существенную роль, а также с учетом количества биомассы, ежегодно выносимой с единицы площади, они разделены на ландшафты пастбищ и сенокосов на альпийских и

субальпийских лугах, на горных степях и луговых степях, и на полупустынях .

2.1.3. Абиогенные ландшафты

Абиогенные ландшафты представлены высокогорными нивальными. Их отличительной чертой является практически полное отсутствие биогенной миграции элементов.

2.2. Ill классификационный уровень: химизм почвенных растворов

В целом, обстановка в почвах окислительная, рН близкий к нейтральному и увеличивается с появлением в почвообразующих породах карбонатных отложений, доминирует гидрокарбонатно-кальциевый класс водной миграции. В связи с такими сравнительно .однородными характеристиками почвенных растворов, основными классификационными факторами являются четыре типоморфных иона, доминирующих в почвах различных ландшафтов региона. Это ионы Caz+, Na+ [S04]z~ , [НС03]" . Всего выделено девять классов водной миграции.

Техногенные ландшафты отличаются большим разнообразием классов водной миграции (6) по сравнению с биогенными (3). Причем, ион [S04]2"играет заметную роль только в почвах техногенных ландшафтов.

Минерализация почвенных растворов невелика: от 0,033 вес.% в почвах со скально-осыпной растительностью и 0,045 вес.% в почвах биогенных альпийских и субальпийских лугов, до 0,062 вес.% в почвах техногенных альпийских лугов и 0,064 вес.% в пашнях (ландшафтах с однолетним севооборотом). Слабозасоленными являются почвы пастбищ на полупустынях и некоторых степях (0,1-0,4 вес.%).

Наименьшим количеством водорастворимых веществ отличаются почвы, образовавшиеся на магматических и метаморфических породах 0,041 вес.%,максимальным - на карбонатных отложениях - 0,076 вес.%, в почвах, образовавшихся на терригенных породах - 0,055 вес.%.

2.3.|V классификационный уровень: геоморфологические особенности

Изучаемые ландшафты разделены на равнинные, низко-среднегорные и

высокогорные.

Равнины характеризуются слабой расчлененностью рельефа, глубиной эрозионного вреза не более 100-150 м, абсолютными отметками ниже 300-400 м практически постоянным существованием сплошного зеркала грунтовых вод с небольшими градиентами напора (как правило менее 0,1), почти полным отсутствием обнажений коренных пород и большой мощностью рыхлых отложений.

Область низко-среднегорья характеризуется большим разнообразием геоморфологических условий. Наряду с участками со слабой механической миграцией (пологие северные склоны куэстовых гряд и межгорные депрессии), без обнажений коренных пород, встречаются участки, на которых механическая миграция протекает очень интенсивно (глубокие каньонооб-разные ущелья,куэсты) с выносом большого количества обломочного мате-

риала. Грунтовые воды развиты спорадически, как правило, не круглы! год, градиент напора изменяется в очень широком интервале. Обласп низко-среднегорья расположена на высотах от 300-400 м до 1500-2000 1 на Центральном Кавказе и до 2000-2500 м в Дагестане.Глубина эрозионно го вреза или относительное превышение рельефа до 500-1000 м.

Высокогорная область характеризуется наличием сильнорасчлененноп рельефа, высоким уровнем механической миграции, многочисленными обнажениями коренных пород, глубиной эрозионного вреза до 1500-2000 м, абсолютными отметками более 2000 м, наличием современных ледниковых I гляциальных форм рельефа и развитием в верхних частях склонов ниваль-ных и субнивальных ландшафтов.

В связи с достаточно широкими вариациями природных условий в пределах выделенных областей на втором подуровне они разделяются более дробно.

В равнинной области выделены трансэлювиальные ландшафты - водораздельные пологоволнистые поверхности с преимущественным выносом материала и трансаккумулятивные ландшафты - речные долины с преимущественным накоплением материала.

В низко-среднегорной области выделены трансэлювиальные, трансэлювиальные плосковершинные и трансаккумулятивные ландшафты. Трансэлювиальные плосковершинные отличаются от просто трансэлювиальных тем, чте занимают выположенные участки крутизной до 10-15 в зоне развития сундучной или коробчатой складчатости, моноклинально залегающих пластов. Трансаккумулятивные ландшафты занимают подчиненные (отрицательные] формы рельефа эрозионного или структурного происхождения.

Разделение ландшафтов в высокогорной области аналогично низко-среднегорной. Объективность проведенного разделения ландшафтов основным критерием которого является интенсивность механической миграцик хорошо иллюстрируется рисунком. Наиболее грубым механическим составо* почв отличаются высокогорные трансэлювиальные ландшафты - песок рых-лый-супесь. Снижение интенсивности механической миграции в плосковершинных ландшафтах приводит к уменьшению, в основном, слагающих почву частиц - супесь-суглинок средний. Интенсивность механической миграции в трансэлювиальных низко-среднегорных ландшафтах несколько выше, чем е некоторых плосковершинных высокогорных, что находит отражение в гран-составе почв - супесь-суглинок. В плосковершинных низко-среднегорных ландшафтах интенсивность механической миграции падает еще сильней и е почвах близких к равнинной части грансостав - суглинок тяжелый. Наконец почвы равнин, . характеризующиеся наиболее низкой механической миграцией отличаются наиболее тяжелым грансоставом-легкая глина.

2.4. V классификационный уровень: почвообразующие породы

На пятом классификационном уровне ландшафты разделены с учетом генезиса, литологии и геохимии почвообразующих пород, являющихся ос-

Взаимосвязь геологии,геоморфологии и грансостаьа пот

Высота Н-У^-

4000

лам&шаугтьг^

Ъасокогорные ландшафты

дме-ии^когормые ландшасрты трансял/о&исиюные

Рабниниыв

ландшафты i

QJtbnuUCKZIQ ZJ Cy£>BJrt>f1tJ¿CKU*

I I - цферфемные породы, | >> ■ [ - терри генные порода! ; h+rî ~ тсрригенно - карбонатные породы ; h ' 11 - карбонатные породы.

\MaciumaS'•■

sopzi£0*tmQjH,fjbiu оертиколъный

d=250ООО Л : 5Q ООО

новнык постоянным природным поставщиком химических элементов в ландшафт. В первую очередь породы разделяются на три основные группы: осадочные, магматические и метаморфические.

Осадочные разделяются на терригенные и карбонатно-терригенные. Такое разделение горных пород обусловлено их большим влиянием на кар-бонатность и щелочность почв, а также определяющим влиянием на микроэлементный состав карбонатных пород терригенной составляющей.

Магматические породы целесообразно разделять на кислые и основные, значительно различающиеся по содержанию, как микро-, так и макроэлементов, а так же на интрузивные и эффузивные.

Метаморфические породы разделяются по составу первичных пород и степени метаморфизма.

Всего выделены 16 геологических образований.

На основании изложенных в этом разделе принципов в регионе выделено более 130 геохимических ландшафтов.

3. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОГЕНЕЗА В РЕГИОНЕ

3.1. Ландшафтно-геохимическая характеристика основных тенденций развития техногенеза

Развитие техногенеза на Восточном Кавказе приводит к тому,что на месте нескольких, преимущественно биогенных,ландшафтов за последние десятилетия может быть столетие появилось множество техногенных. Причем, биогенные ландшафты - продукт длительной эволюции, со своеобразной геохимической обстановкой и механизмом саморегуляции. В то время как техногенные образовались вследствие, как правило, нескоординиро-ванных действий и волевых решений, зачастую реализованных без учета природных факторов.

В свою очередь процесс изменения техногенных ландшафтов имеет тенденцию к формированию ландшафтов с более высокой техногенной нагрузкой, т.е. в сторону удаления ландшафтов от их исходного природного состояния и увеличению зависимости их функционирования от человека. Все это приводит к увеличению мозаичности ландшафтно-геохимических обстановок, способствует образованию геохимических барьеров, более интенсивному нарушению естественного круговорота веществ, ослаблению способностей биогенных систем к саморегуляции, то есть уменьшению устойчивости (Глазовская,1976,1981,1991).Наибольшую опасность в регионе представляют сведение лесов, чрезмерный выпас и следующие за этим смена растительности ,изменение химизма почвенных растворов,усиление механической миграции и воздушной эрозии, изменение баланса поверхностного и подземного стока.

В результате сход воды после снеготаяния или интенсивных атмосферных осадков происходит очень быстро, подчас с катострофическими последствиями, а большую часть года эти речки пересыхают не доходя до предгорных равнин.Это лишает ландшафты предгорий естественного привыч-

ного питания, увеличивает площадь степных и пустынных ландшафтов , вызывает необходимость прокладки оросительных каналов, устройства водохранилищ, перепрофилирование хозяйственной деятельности и других действий для поддержания уже сформированного техногенного комплекса,ухудшает экологическую обстановку в целом.

Нельзя не отметить и другой очень существенный для Восточного Кавказа фактор-большое количество народностей компактно проживающих на небольшой площади.В ряде водосборных бассейнов сложилась такая ситуациям верховьях рек проживает и хозяйствует одна народность,в среднем течении вторая,а в нижнем течении третья.Таким образом,первые две народности ведут самостоятельную хозяйственную деятельность,исходя из собственных интересов,а негативные последствия этого такие как обмеление рек»катастрофический сход воды,опустынивание,засоление почв,усугубляемые в некоторых районах активно поднимающимся в последние годы уровнем воды в Каспии пожинают другие. Все эти факторы усиливаемые ростом национального самосознания и суверенизацией могут серьезно осложнить взаимоотношения соседей длительное время живущих в мире и согласии, и обострить межнациональные противоречия.

3.2. Ландшафтно-геохимический анализ пастбищной дигрессии

Анализ пастбищной дигрессии свидетельствует о том, что ввиду различных ландшафтно-геохимических условий уровень деградации горных пастбищ по региону неодинаков и часто усиливается развитой системой отгонного животноводства, когда человек пасет скот не там, где живет, а зачастую, год от года, в разных местах, что существенно снижает уровень ответственности.И, если в пределах Карачаево-Черкессии, Кабардино-Балкарии на пастбищах плато Бечасын, Кинжал, Шаукам, урочище Хайма-ши и др., существует система контроля - штабы пастбищ, регулирующие нагрузку на пастбища, занимающиеся подсевом трав и подкормкой пастбищ, то в Северной Осетии и Дагестане контроль практически отсутствует, что находит отражение в увеличении площади деградированных пастбищ до 60%.

В ряде высокогорных районов Северной Осетии, Чечни, Ингушетии, Дагестана имеет место хищнический выпас скота пригоняемого из-за Главного Кавказского хребта (Грузия, Азербайджан) на ранних стадиях формирования травостоя, что негативно сказывается на его продуктивности в течение всего сезона. Дело в том, что по объективным причинам предгорья и высокогорья Грузии и Азербайджана заселены более плотно, а площадь пастбищ значительно меньше. Кроме того, места зимовки скота на южном склоне Большого Кавказа гораздо ближе к высокогорным летним пастбищам, чем на северном. Да и снег на южных склонах сходит гораздо быстрей, чем на северных, освобождая скогоперегонные тропы. Поэтому, пригнать скот с зимних пастбищ Грузии и Азербайджана значительно проще и быстрей.

В некоторых случаях это подталкивает различные народы к коопера-

ции: когда стада зимуют в субтропиках Азербайджана, а летом пасутся в высокогорьях Дагестана; Грузия арендует до 200000 га пастбищ Дагестана. В других случаях высокогорные-пастбища могут служить источником кровавых столкновений, способных развязать межнациональные конфликты (верховья рек Ардон, Аргун, Андийское и Аварское Койсу). В целом следует отметить, что за последние 10^20 лет процесс деградации пастбищ значительно усилился . И, вероятно, приобрел еще более угрожающую динамику в последние 5 лет вследствие с одной стороны,утраты государством контролирующей и регулирующей функции в какой-то степени обеспечивающей равномерность выпаса и восстановление пастбищ,с другой стороны вследствие отсутствия необходимого опыта и материальных ресурсов у нарождающегося класса частных землепользователей.

4.ВЛИЯНИЕ ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 4.1.Влияние техногенеза и растительного покрова на концентрации химических элементов в почвах региона

Изучение распределения средних содержаний химических элементов в почвах ландшафтов, отличающихся только растительным покровом, свидетельствует о том, что в целом они характеризуются невысоким уровнем отличий - 10-15%. Исключение составляют ландшафты скально-осыпной растительности выделяющиеся наиболее контрастными средними значениями большинства элементов - 13 повышенными (Р,Се,2п,1л, РЬ,Си,Са,У,Зп,У?,Со,Ы1,Сг) и 4 пониженными (Ад,Ва,Мп,т1). Причем, это не является следствием развития каких-то определенных почвообразующих пород, что доказывает их сопоставление с хвойными лесами, характеризующимися аналогичным набором.

При сравнительном анализе техногенных ландшафтов и сопоставлении техногенных с биогенными важно учитывать, что они не являются в одинаковой степени техногенными или биогенными. Наиболее техногенно преобразованными являются ландшафты виноградников и пашен (виноградники даже в большей степени). Далее следует отметить зимне-весенние пастбища на полупустынях, образовавшиеся, в основном, из степей и послелесных лугов в результате чрезмерного выпаса. К менее техногенно преобразованным и по-существу являющимися,в основном, антропогенными модификациями (Федина,1982,1989), следует отнести пастбища на степях и особенно на альпийских и субальпийских лугах. Последние вместе с биогенными альпийскими и субальпийскими лугами составляют пару переходных ландшафтов от техногенных к биогенным и различаются, в основном, интенсивностью и продолжительностью выпаса . Вероятно это и обусловило относительно слабые различия содержаний большинства элементов в почвах этих ландшафтов.

Более существенными представляются отличия от других ландшафтов (в том числе и биогенных) концентраций большинства элементов в почвах

интенсивно преобразованных техногенных ландшафтов.Так, по сравнению со всеми ландшафтами почвы пашен отличаются максимальными средними содержаниями Мо, V и 1л. Имеют вторую, после виноградников, концентрацию Си, в почвах которых она, естественно, самая высокая. В то же время почвы пашен оличаются и минимальными концентрациями многих элементов: РЬ, VI, Т1 и Мд, а в почвах виноградников еще и 1л, Ад, Бп, Мо, Са, ве.

Если в этом анализе к ландшафтам пашен и виноградников добавить пастбища на полупустынях , в почвах которых отмечены максимальные концентрации Ва и Мо и минимальные VI, Си, Мп, Тз., то окажется, что на долю этих трех наиболее техногенно измененных ландшафтов в рассматриваемом регионе приходится большая часть максимальных и минимальных концентраций различных химических элементов - 13 из 18. Кроме того, общим для этих ландшафтов является пониженная концентрация Я, Т1, Мп, Ад.

Все эти данные приводят к выводу о том, что техногенез в данном случае усиливает контрастность (разброс) средних содержаний большинства микроэлементов (16 из 18 с учетом пастбищ на лугах и степях) в почвах региона, увеличивая или уменьшая их концентрацию в зависимости от вида и интенсивности природопользования,а так же других ландшафтно-геохимических факторов.К этому же выводу приводит и анализ таблицы 2.

Все вышеприведенные материалы о влиянии факторов, заложенных в выделение ландшафтов на || классификационном уровне позволяют сфомули-ровать несколько выводов:

- влияние биогенных особенностей геохимических ландшафтов на концентрацию химических элементов в почвах несомненно. Особенно ярко это проявляется в распределении Мо, 2т\, Р, Се, Ад, Мп, а наименее заметно в распределении Тх, Са, 1л ;

- по содержанию большинства химических элементов среди биогенных ландшафтов наиболее контрастны и в целом обогащены почвы ландшафтов скально-осыпной растительности, что не объясняется только геохимией конкретных пород и небольшой мощностью почв;

- виды техногенеза, развитые в регионе, особенно интенсивно влияют на перераспределение Си, Мо, Ь1, гп, И, Тл., Мп, Ад. При этом, умеренный выпас,являющийся основным видом техногенеза, в альпийской зоне оказывает слабое воздействие на перераспределение химических элементов в почвах. Наибольшее влияние на перераспределение химических элементов в почвах оказывает виноградарство, возделывание однолетних культур и интенсивный выпас скота, приводящий к опустыниванию или образованию ландшафтов скально-осыпной растительности.

4.2. Анализ взаимосвязи содержаний микроэлементов в почвах с классами водной миграции

Анализ материалов позволил сформулировать несколько выводов:

- класс водной миграции даже при сравнительно низких значениях минерализации почвенных растворов (0,3-0,6 %) оказывает значительное

среднее содержание химических элементов (п ю вес. /) в почвах биогенных и техногенных ландшафтов в зависимости от вида растительности и техногенеза

Таблица 2

Почво-:Вид расти- : : : : :::::::::::::: образ. :тельности и : : : : : : : : : : : : : : : : : : породы:техногенеза : Си : гп : РЬ: ав : зп : но : V : Ва: со: Н1: мп : Т1: V : сг : ба: бе : Р : Ы

:Скально-осып-:ная рас-ть : :Хвойный лес ; :Смеш. лес : :/1Иств. лес : :Изменчивость : ср, сод-ияш

¡Пастбиша на

:альп. лугах : 3,7 :степях : 8,5 ¡полупустынях: 4,1 : Пашня : 4. О :Изменчивость

: ср. сод-й(Х) 130'/

4, 4 16, 0 4, 3 0 008 0. 63

4, 5 12. 6 4. 0 0 010 0. 58

4, 3 16, 4 4. 6 0 012 0, 58

4, 2 13. 5 3. 7 0 011 0» 55

7/ 30/ 24/ 50/ 15/

8, 8 7, 6 12, 2 13, 7

80'/

2, 8: 0, 008

2, 9: О, 008 4,0:0,008

3, 9:0, 008

43/: --

: БИОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ

0,29:0,22 О, 24:0, 16 О, 24:0, 18 О, 27:0, 23

61:2.7:5,2: 93 :491 68:2, б:4, 8:117 : 524 70:3,4:4,7:115 :479 73: 2, 4:4. 6:110 : 527

21 /; -- :20/:42/;13/:26/ : ю/ ТЕХНОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ

0. 52 0. 27: 0, 14

0, 46 0. 12: •-

0. 68 0, 24:0. 16

0, 59 0, 26:0, 13

49/ 125/' --

65:2,0:4,4: 75:1, б: 3, 7: 77:1, 9:4. 8: 61: 1. 9:4, 1:

92 82 84 71

515 : 409 : 490 : 457

26/:25/:30/:30/ :2б/

13, 4 12. 4 2. 0 0, 20 101: 5. 5

12, 2 И. 2 1. 8 0, 21 79: 5,4

11,9 11.6 2. 0 0, 19 78: 5. 7

12, 2 9. 8 1. 9 0, 20 90: 5, 5

13/ 27/ 11/ 11/ 29/' 6/

11. 7 9. 5 1. 8 0, 16 90: 4. 8

8, 8 7. 9 1.4 0, 10 70 4. 5

12. 9 10, 9 1, 9 0, 20 109 5, 1 I

12. 3 9. 9 1, 9 0. 16 97 5. 3 I-

1Л

47/ 38/ 36/ 110/ 56/ 18/ .

:скально-осып-

:ная раст-ть : 3,5

:Хвойный лес : з. 6

:Листв. лес : 3.9 :Изменчивость

:ср. сод-ий(/> 11х

■: пастбиша на

:альп. лугах : 3,5

¡степях : 3,5

¡полупустынях: 2,8

: пашня : 4, г

:Изменчивость

:ср. сод-ий(/) 50/

8, 7: 3, 0:0, 008 16, 9: 3, 3:0, 007 и, 3: 3, 5:0, 009

94/:17/: 29/

13. 2:3. 5:0. 007 7. 6: 5. 9:0. 008 5. 5:з, о:о. 006 13.0:2. 4Г0. 007

140/:46/: 33/

БИОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ

0. 57:0, 32:0, 20 0. 44:0, 22:0, 12 о, 53:о, зою, 28

57:1.6:4,2: 82 82:1.7:3.5: 86 65:2.0:4.0: 92

0.45:0, 30:0. 19: 0.46:0.12: -- : 0. 37:0,17: -- : о. 52:о, 26:0.14:

400 415 503

30/: 46'/: -- :44/: 8/:20/:1£/ :2б/ : ТЕХНОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ

69:1,8:3.9:111 :489

75:1.6:3.7: 82 :409

67:1.4:2.8: 41 :350

80:1.9:4.4: 98 :500

41/:150/: -- :19/:31/:57/:171/:43/

11. 2 9. 2 12. 1

31/

9. 9 8, 8

10. 7

11. 6

32/

9, О: 1, 7 7. 7: 1. 3 9. 7: 1. 8

26/:39/

8, 9: 1. 7 7. 9: 1, 4 7, 2: 1.О

9. е: 1.9

36/:90/

О, 08 О, 11 О, 14

75/

О, 11 О, 10 О, 15 0. 08

88/

воздействие на концентрацию микроэлементов. Причем, в данных условиях роль типоморфных катионов более заметна, чем роль типоморфных анионов;

- в целом, более низкими концентрациями рассмотренных химических элементов выделяются почвы с преобладанием в катионном составе Са;

- в данных условиях класс водной миграции оказывает слабое влияние на концентрацию 1Л, Са, Т1.

4.3. Влияние геоморфологических особенностей на содержание химических элементов в почвах региона

Изучение материалов показало,что влияние факторов, заложенных в данный таксономический уровень, на миграцию большинства элементов несомненно, а закономерности их перераспределения, выявленные при общем анализе, подтверждаются проведением более детальных исследований ландшафтов отличающихся только геоморфологическими особенностями.

Общие закономерности влияния геоморфологических особенностей на миграцию химических элементов в почвах ландшафтов заключаются в следующем :

- повышенными концентрациями большинства химических элементов но особенно стабильно и контрастно К, Бп, N1, Сг и Мп выделяются почвы ландшафтов высокогорий. Содержание Но наоборот, в почвах высокогорий минимально, а на равнинах максимально. Наиболее низкими коцентрациями химических элементов, особенно Си, Эп, N1, V, Ы, отличаются почвы ландшафтов низко-среднегорий. На концентрацию РЬ, 2п, Ва, Т1 рассмотренные геоморфологические особенности существенного влияния не оказывают ;

- наиболее низкими средними концентрациями большинства химических элементов, особенно Си, Ад, VI, N1, V, Сг, Са, в регионе выделяются почвы плосковершинных ландшафтов. Наиболее высокими, особенно РЬ и 1п, почвы трансэлювиальных и Си, трансаккмулятивных ландшафтов. Влияние геоморфологических особенностей учитываемых на втором подуровне на миграцию Мо, Ва, Со, И и Р'не отмечено.

4.4. Некоторые особенности взаимосвязи геохимии почв и почвообразующих пород

Анализ перераспределения химических элементов, проведенный для вышерассмотренных классификационных уровней, показал, что породы несомненно оказывают влияние на геохимический спектр почв, но оно неодинаково для различных химических элементов и сложнее простого наследования почвами геохимического своеобразия почвообразующих пород,а уровень их сходства зависит от других ландшафтно-геохимических факторов.

Результаты сопоставления геохимических спектров горных пород и образовавшихся на них почв позволили определить, что наиболее активно и контрастно в данных ландшафтно-геохимических условиях перераспределяются (мигрируют) гп и Р, а наименее активно и контрастно (менее подвижны) ва, Бп и Гл. Интенсивность перераспределения остальных элемен-

тов примерно одинакова.

Однако,несмотря на то что породы являются основным естественным источником химических элементов в ландшафте следует еще раз подеркнуть влияние биогенных особенностей. Интересную информацию дает сопоставление полученного миграционного ряда с известными рядами биологического поглощения А.И. Перельмана (1966). Если из них выбрать элементы, рассматриваемые в данной работе и расположить по убыванию коэффициента биологического поглощения, то получится, что два этих ряда очень похожи.

Ряды биологического поглощения: р>гп,Се>Мп,Ва,(и,Си,Са,Со,РЬ,Бп,Мо,Ад>т1,У,сг,1Л

Ряды интенсивности перераспределения в почвах: 2п>Р>Се>Со>к1>Ва,Мо>Мп,РЬ,Сг>Тд.>Ад,У>Си>Ь:1>Бп>Са

Это, в целом, подтверждает значительную роль биогенного фактора в формировании геохимического спектра почв региона. Наиболее существенными различиями этих двух рядов являются очень низкая интенсивность перераспределения ва, Бп, Си несмотря на достаточно высокий коэффициент биологического поглощения и большая интенсивность перераспределения Сг в сравнении с низким коэффициентом биологического поглощения. Отчасти это объясняют ряды миграции элементов в окислительной обстановке зоны гипергенеза А.И.Перельмана (1962,1972):

гп, КоЖп, Р, Ва ,N1, Си ,1л ,Со>т1, Бп В этом ряду Бп по интенсивности миграции стоит на последнем месте,а' гп на первом,что совпадает с нашими данными.Но,очевидно,что рассматриваемые ряды не могут совпадать в деталях вследствием специфического комплекса ландшафтно-геохимических факторов присущих рассматриваемому региону .

ВЫВОДЫ

1. Материалы, представленные в диссертации, свидетельствуют,о том что методика выделения геохимических ландшафтов, доработанная автором, в применении к данному региону использована правильно.Это обосновано, как классификационными критериями (количественной и геохимической характеристикой БИКа, техногенеза, балансом макрокомпонентов, особенностями рельефа и почвообразующих пород), так и анализом влияния ландшаф-тообразующих факторов на перераспределение химических элементов в почвах. Выделенные геохимические ландшафты, являющиеся своеобразными "кирпичиками биосферы",обладают комплексом признаков, определенным соотношением химических элементов, и по-разному реагируют на внешнее воздействие. Анализ карты в настоящее время дает наиболее полную качественную оценку территории. Применение методики классификационных уровней, подуровней, предложенной В.А.Алексеенко (1989,1991), делает типизацию геохимических ландшафтов более гибкой и менее формализованной, что позволяет учесть широкий комплекс природных и техногенных факторов и использовать ее при картировании самых различных регионов в

разных масштабах.

2.В рассматриваемом регионе основной вид техногенеза - выпас скота, не оказывает особого влияния на перераспределение химических элементов" в почвах, до тех пор пока не происходит нарушение почвенного и растительного покрова, приводящее к остепнению, опустыниванию или образованию осыпей и увеличению в почвенных растворах концентрации ионов Ыа+ и [Б04]2~.

В наибольшей степени на перераспределение химических элементов оказывает влияние возделывание культур с многолетним (виноградники) и однолетним (богарные пашни) севооборотом, которые отличаются полным нарушением БИКа и активным воздействием на почвы.

3.В период укрепления принципов государственности, усиления национального самосознания как на федеральном (или региональном), так и на районном уровне,неурегулированность отношений различных народов по вопросам использования природных ресурсов и землепользования (добыча полезных ископаемых,использование пастбищ, водопользование, сведение лесов и т.д.) на многонациональном Северном Кавказе может привести к серьезным конфликтам.В связи с этим необходим комплексный подход к природопользованию, максимально учитывающий как особенности биосферы, так и интересы различных народностей совместно проживающих или связанных какими-либо миграционными потоками.В комплект материалов при выработке такого подхода должны обязательно входить результаты комплексных ландшафтно-геохимических исследований.

4.Данные об интенсивности перераспределения химических элементов под воздействием различных факторов очень разноплановы и объективно сравнить их с особенностями перераспределения в других регионах можно при аналогичном подходе к картированию ландшафтов. В рассмотренных климатических, геоморфологических условиях,при существующей антропогенной нагрузке и геохимической специализации пород большей контрастностью миграции и в целом миграционной способностью обладают 2п и Р, а меньшей ба, Бп, 1.1.

5.Выводы о миграционной способности различных химических элементов и трансформации геохимического спектра почвообразующих пород в почвах могут иметь большое значение при поиске месторождений полезных ископаемых геохимическими методами.

Таким образом, карта геохимических ландшафтов, и сделанный на ее основе геохимический анализ почв региона могут быть использованы при решении широкого круга проблем.Укажем основные из них:

-расчет фоновых и аномальных концентраций химических элементов в различных компонентах ландшафтов, которые необходимо использовать при разработке нормативной базы для экологических исследований;

-поиск месторождений полезных ископаемых;

-выявление основных объектов загрязнения, его масштаба, механиз-

ма, отчасти генезиса;

-разработка комплексных природоохранных мероприятий и основы для постановки любых мониторинговых исследований;

-разработка экспертных оценок различных проектов, технологий и ситуаций ;

-моделирование массопереноса в крупных биосферных структурах, и разработка обоснованного прогноза экологического, социального и экономического развития регионов.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Геохимические ландшафты Центрального Кавказа.//Геохимия ландшафта (тезисы докладов).Новороссийск,1986.(В соавторстве).

2.Вторичные литохимические поля рассеяния Центрального Кавказа. //Теория и практика геохимических поисков в современных условиях (тезисы докладов).М:ИМГРЭ,1988.(В соавторстве).

З.Опыт проведения ландшафтно-геохимических исследований на юго-востоке РСФСР.//Теория и практика геохимических поисков в современных условиях (тезисы докладов).М:ИМГРЭ,1988.(В соавторстве).

4.Карта геохимических ландшафтов Ставропольского края.//Под редакцией А.И.Перельмана. ГУГК при Совете Министров СССР,1990. (В соавторстве) .

5.Карта геохимических ландшафтов КБАССР и С0АССР.//Под редакцией А.И.Перельмана. ГУГК при Совете Министров СССР,1990.(В соавторстве).

6.Региональные ландшафтно-геохимические исследования горной части Северного Кавказа./Экология : Опыт.Проблемы.Поиск.Новороссийск, 1991.

7.Составление наземной геоэкологической основы для разномасштабных дистанционных исследований на примере Северного Кавказа и Предкавказья . //Аэрокосмические методы при геоэкологическом картографировании и ведении мониторинга геологической среды (тезисы докладов).Москва,1993. (В соавторстве).

8.Ландшафтно-геохимические особенности развития техногенеза на Восточном Кавказе.//Геохимия биосферы.Международное совещание (тезись докладов).Новороссийск,1994.

9.Regional landscape & geochemical monitoring of Krasnodar territory. //International symposium "Methods & equipment for environmental monitoring MEEM-95"(abstracts).St.Petersburg,1995.